Числовые и алгебраические выражения. Преобразование выражений

Записи 2а + 8, 3а + 5b , а 4 – bс называют выражениями с переменными. Поставляя вместо букв числа, получим числовые выражения. Общее понятие выражения с переменными определяется точно так же, как и понятие числового выражения, только, кроме чисел, выражения с переменными могут содержать и буквы.

Для выражений с переменной тоже применяются упрощения: не ставят скобок, содержащих лишь число или букву, не ставят знака умножения между буквами, между числами и буквами и т.д.

Различают выражения с одной, двумя, тремя и т.д. переменными. Обозначают А (х ), В (х, у ) и т.д.

Выражение с переменной нельзя назвать ни высказыванием, ни предикатом. Например, о выражении 2а + 5 нельзя сказать, истинно оно или ложно, следовательно, высказыванием оно не является. Если вместо переменной а подставить числа, то получим различные числовые выражения, которые тоже высказываниями не являются, следовательно, данное выражение предикатом тоже не является.

Каждому выражению с переменной соответствует множество чисел, при подстановке которых получается числовое выражение, имеющее смысл. Это множество называют областью определения выражения.

Пример . 8: (4 – х ) – область определения R \{4}, т.к. при х = 4 выражение 8: (4 – 4) не имеет смысла.

Если выражение содержит несколько переменных, например, х и у , то под областью определения этого выражения понимают множество пар чисел (а ; b ) таких, что при замене х на а и у на b получается числовое выражение, имеющее значение.

Пример . , область определения множество пар (а ; b ) │а ≥ b.

Определение . Два выражения с переменной называются тождественно равными, если при любых значения. Переменных из области определения выражений их соответственные значения равны.

Т.о. два выражения А (х ), В (х ) тождественно равны на множестве Х , если

1) множества допустимых значений переменной в этих выражениях совпадают;

2) для любого х 0 их множества допустимых значений, значения выражений при х 0 совпадают, т.е. А (х 0) = В (х 0) – верное числовое равенство.

Пример. (2х + 5) 2 и 4х 2 + 20х + 25 – тождественно равные выражения.

Обозначают А (х ) º В (х ). Заметим, что если два выражения тождественно равны на каком-то множестве Е , то они тождественно равны и на любом подмножестве Е 1 Ì Е. Также следует отметить, что утверждение о тождественном равенстве двух выражений с переменной является высказыванием.

Если два тождественно равных на некотором множестве выражения соединить знаком равенства, то получим предложение, которое называют тождеством на этом множестве.

Тождествами считают и верные числовые равенства. Тожествами являются законы сложения и умножения действительных чисел, правила вычитания числа из суммы и суммы из числа, правила деления суммы на число и др. Тождествами также являются правила действий с нулем и единицей.

Замена выражения другим, тожественно равным ему на некотором множестве, называется тождественным преобразованием данного выражения.

Пример. 7х + 2 + 3х = 10 х + 2 - тождественное преобразование, не является тождественным преобразованием на R .

§ 5. Классификация выражений с переменной

1) Выражение, составленное из переменных и чисел с помощью только операций сложения, вычитания, умножения, возведения в степень, называется целым выражением или многочленом.

Пример . (3х 2 + 5) ∙ (2х – 3у )

2) Рациональным называется выражение, построенное из переменных и чисел с помощью операций сложения, вычитания, умножения, деления, возведения в степень. Рациональное выражение можно представить в виде отношения двух целых выражений, т.е. многочленов. Заметим, что целые выражения являются частным случаем рациональных.

Пример . .

3) Иррациональным называется выражение, построенное из переменных и чисел с помощью операций сложения, вычитания, умножения, деления, возведения в степень, а также операциии извлечения корня п -ой степени.

В выражения с переменной могут входить буквы, числа, знаки операции, скобки. Так, 4х + 3, х +2у – 2, (у + 4) : х – выражения с переменными.

Областью определения выражения с переменной называется множество значений переменной, при которых это значение имеет смысл. Если дано выражение с двумя переменными х и у , то областью его определения является множество пар чисел (х, у ), при которых это выражение имеет смысл.

Тождества

Два математических выражения называются тождеством , если оно превращается в верное числовое равенство при любых значениях переменных, принадлежащих общей области определения (т.е. при значениях переменных, при которых выражения имеют смысл).

Неравенства с одной переменной. Основные понятия. Равносильные неравенства. Теоремы о равносильных неравенствах, следствия из них.

Предложения 2х+7>10-х, х²+7х<2 называют неравенством с одной переменной.

Пусть f(x) и g(х) – два выражения с переменной х и областью определения Х. Тогда неравенство вида f(х)>g(х) или f(х)

Значение переменной х из множества Х, при котором неравенство обращается в истинное числовое неравенство, называют его решением. Решить неравенство – это значит найти множество его решений.

В основе решения неравенств с одной переменной лежит понятие равносильности.

Два неравенства называют равносильными , если их множества решений равны.

Неравенства 2х+7>10 и 2х>3 равносильны, так как множества их решений равны и представляют промежуток (2/3; ∞).

Теорема 3. Пусть неравенство f(х)>g(х) задано на множестве Х, h(х) – выражение, определённое на том же множестве. Тогда неравенства f(х)>g(х) и f(х)+ h(х)> g(х)+ h(х) равносильны на множестве Х.

Следствия:

1. Если к обеим частям неравенства f(х)>g(х) прибавить одно и то же число d, то получим неравенство f(х)+ d>g(х)+d, равносильное исходному.

2. если какое-либо слагаемое перенести из одной части в другую, поменяв знак слагаемого на противоположный, то получим неравенство равносильное данному.

Теорема 4. Пусть неравенство f(х)>g(х) задано на множестве Х и h(х) – выражение, определённое на том же множестве и для всех х из множества Х выражение h(х) принимает отрицательные значения. Тогда неравенства f(х)>g(х) и f(х)·h(х)

Следствие: если обе части неравенства f(х)>g(х) умножить на одно и то же отрицательное число d и знак неравенства поменять на противоположный, то получим неравенство f(х)·d

Уравнения с двумя переменными. Основные понятия (область определения, решение, множество решений, соотношение между ними).

Равенство f(х; у) = 0 представляет уравнение с двумя переменными.

Решением такого уравнения является пара значений переменных , которая обращает уравнение с двумя переменными в верное равенство.

Если перед нами уравнение с двумя переменными, то в его записи на первое место мы должны поставить х, на второе – у.

Рассмотрим уравнение х – 3у = 10. Пары (10; 0), (16; 2), (-2; -4) являются решениями рассматриваемого уравнения, в то время как пара (1; 5) решением не является.

Чтобы найти другие пары решений данного уравнения, необходимо одну переменную выразить посредством другой – например, х через у. В результате мы получим уравнение

Если уравнения с двумя переменными имеют одинаковые корни, то такие уравнения называются равносильными.

Для уравнений с двумя переменными справедливы теоремы о равносильных преобразованиях уравнений.

Рассмотрим график уравнения с двумя переменными.

Пусть дано уравнение с двумя переменными f(х; у) = 0. Все его решения можно изобразить точками на координатной плоскости. Это множество точек плоскости и называется графиком уравнения f(х; у) = 0.

Так, графиком уравнения у – х 2 = 0 является парабола у = х 2 ; графиком уравнения у – х = 0 является прямая; графиком уравнения у – 3 = 0 является прямая, параллельная оси х, и др.

Уравнение вида ax + by = c, где x и y – переменные, а a, b и c – числа, называется линейным; числа a, b называются коэффициентами при переменных, с – свободным членом.

Графиком линейного уравнения ax + by = c является:

Если линейное уравнение ax + by = c имеет вид 0 ∙ х + 0 ∙ y = c, то мы должны рассмотреть два случая:

1. с = 0. В таком случае уравнению удовлетворяет любая пара (х; у), а потому графиком уравнения является вся координатная плоскость;

2. с ≠ 0. В таком случае уравнение не имеет решения, значит, его график не содержит ни одной точки.

25. графическое решение неравенств и систем неравенств с двумя переменными .

Предикат вида f₁(х, у)>< f 2 (х, у), хÎХ, уÎ У, где f₁(х, у) и f 2 (х, у) -выражения с переменными х и у, определенные на множестве ХхУ называется неравенством с двумя переменными (с двумя неизвестными) х и у. Ясно, что любое неравенство вида с двумя переменными можно записать в виде f(х, у) > 0,хÎХ, уÎ У. Решением неравенства с двумя переменными называется пара значений переменных, обращающая неравенство в верное числовое неравенство. Известно, что пара действительных чисел(х, у) однозначно определяет точку координатной плоскости. Это дает возможность изобразить решения неравенства или системы неравенств с двумя переменными геометрически, в виде некоторого множества точек координатной плоскости. Если уравнение. f(х, у) = 0 определяет некоторую линию на координатной плоскости, то множество точек плоскости, не лежащих на этой линии, состоит из конечного числа областей С₁,С 2 , ...,С п (рис. 17.8). В каждой из областей С, функцияf(х, у) отлична от нуля, т.к. точки, в которыхf(х, у) = 0 принадлежат границам этих областей

Уравнение прямой

Общее уравнение прямой - уравнение первой степени относительно переменных х и у, т.е. уравнение вида Ах +Ву + С = 0 при условии, что коэффициенты А и В одновременно не равны нулю.

Уравнение прямой в отрезках имеет вид х/а + у/b= 1, гдеа иb- соответственно абсцисса и ордината точек пересечения прямой с осямиОх иОу.

Уравнение прямой с угловым коэффициентом имеет вид у =кх + b, гдек = tgά - угловой коэффициент, равный тангенсу угла наклона прямой к осиОх, а b~ ордината точки пересечения прямой с осьюОу

Уравнение прямой, проходящей через две точки А(х ] , у ]) иВ(х 2 ,у 2), имеет вид

(х – х ₁) )(х₂ -х ₁ ) = (у - у₁ ) / (у₂ - у₁ )

Угловой коэффициент прямой, проходящей через точки А и В, находится по формуле

k = (у₂ - у₁ ) / (х₂ -х ₁ )

27.Взаимное расположение прямых на плоскости

На плоскости заданы прямые общими уравнениями:

Если выполнены условия , то прямые совпадают.

Если выполнены условия , то прямые параллельны.

Векторы - нормальные векторы прямых и соответственно.

Если скалярное произведение векторов и обращается в ноль, т. е. то прямые и перпендикулярны.

Условие перпендикулярности прямых и в координатной форме:

Время и его измерение

Время - одна из основных величин. Изучение мер времени, и ориентировка во времени представляют для детей значительные трудности. Время течет непрерывно, его нельзя ни остановить, ни возвратить, поэтому восприятие промежутков времени, сравнение событий по продолжительности вызывает определенные трудности.

Промежутки времени можно сравнивать.

Промежутки времени можно складывать, вычитать, умножать на положительное действительное число.

Промежутки времени измеряют.. Единицей времени должен быть регулярно повторяющийся процесс. Такой единицей в Международной системе единиц названа секунда.

Век - это такая единица измерения времени, длительность которой ощутить практически невозможно. Надо учить детей определять, сколько целых столетий прошло за определенный промежуток.

Год – это промежуток времени, близкий по продолжительности к периоду обращения Земли вокруг Солнца. Год делится на 12 календарных месяцев разной продолжительности (28, 29, 30, 31 день). В году примерно 365 дней. Различаю: календарный (юлианский, григорианский), лунный, звездный, тропический, драконический, аномалистический.

Месяц – это промежуток времени, близкий к периоду обращения Луны вокруг Земли. Месяц делится на 4 недели, в каждой из которых 7 дней. Различают: календарный, звездный, синодический, драконический.

Сутки бывают эфемеридные (24 ч = 1440 мин = 86400 с), солнечные, средние солнечные, звездные.

Неделя – это единица измерения времени равная 7 суткам. В недели примерно168 часов.

Минута (от лат. minutus – «маленький», «мелкий») – это единица измерения времени, которая равна 1/60 части часа, т.е. 60 секундам.

Секунда (от лат. secunda divisio – «второе деление») – это единица измерения времени, равная 1/60 минуты.

1 г = 12 мес = 52 недели 1 мес= 4 недели 1 неделя = 7 суток

1 сутки = 24 часа = 1440 минут = 86400 секунд

1 час = 1/24 суток = 60 минут = 3600 секунд

1 минута = 1/1440 суток = 1/60 часа = 60 секунд

1 секунда = 1000 миллисекунд

Календарь – система счисления длительных промежутков времени, основанная на периодичности таких явлений природы, как смена дня и ночи, смен фаз Луны, смена времени года. Лунный календарь;Солнечно – лунный календарь;Юлианский календарь («старый стиль»); Григорианский календарь («новый стиль») и др.

35. Зависимость между величинами. Зависимости между величинами многообразны. Рассмотрим величины, связанные с равномерным прямолинейным движением - время, скорость и расстояние. Зависимость между временем (t), скоростью(v) и расстоянием (S), пройденным телом при прямолинейном равномерном движении, может быть выражена формулой S = v · t.

Если движение таково, что скорость принимает одно и то же значение, то зависимость пройденного расстояния от времени прямо пропорциональная, так как выражается формулой вида.у =kх (S = v · t)/ Переменная х есть время движения, а переменная у - пройденное раcстояние/ Коэффициент k обозначает скорость движения.

Прямо пропорциональная зависимость между временем и пройденным расстоянием обладает свойством: во сколько раз увеличивается (уменьшается) время движения, во столько же раз увеличивается (уменьшается) пройденное расстояние.

Зависимость расстояния прямолинейного равномерного движения от времени (при постоянной скорости) может быть и линейной, т. е. она может выражаться формулой вида у = kх +b, где k и b - некоторые данные числа

Если среди величин S, v, tдве величины - скорость и время - принимают различные значения, а расстояние постоянно, то зависимость между скоростью и временем движения обратно пропорциональная, так как может быть выражена формулой у =k: х, где переменная х есть скорость движения, переменная у - время движения (или наоборот), достояннаяkесть расстояние, которое надо пройти телу.

Обратно пропорциональная зависимость между скоростью и временем движения обладает свойством: во сколько раз увеличивается (уменьшается) скорость движения, во столько же раз уменьшается (увеличивается) время, затраченное на движение.

36. Зависимость между величинами, хар-ми процессы купли-продажи

37. Прямолинейное равномерное движение - это такое движение, при котором за одинаковые промежутки времени, тело проходит одинаковое расстояние.

Равномерное движение - это такое движение тела, при котором его скорость остается постоянной (),то есть все время движется с одной скоростью, а ускорение или замедление не происходит ().

Прямолинейное движение - это движение тела по прямой линии, то есть траектория у нас получается - прямая.

Не зависит от времени и в каждой точке траектории направлена также, как и перемещение тела. То есть вектор скорости совпадает с вектором перемещения. При всем этом средняя скорость в любой промежуток времени равна начальной и мгновенной скорости:

Скорость равномерного прямолинейного движения - это физическая векторная величина, равная отношению перемещения тела за любой промежуток времен к значению этого промежутка t:

Из данной формулы. мы легко можем выразить перемещение тела при равномерном движении:

38. Угол – это геометрическая фигура, которая состоит из точки и двух лучей, исходящих из этой точки. Лучи называются сторонами угла , а их общее начало – вершиной угла.

Угол называется развёрнутым , если обе его стороны лежат на одной прямой. Можно сказать, что каждая сторона развёрнутого угла является продолжением другой стороны.

Угол называется прямым , если он равен 90°, острым , если он меньше прямого угла, т.е. меньше 90°, тупым , если он больше 90°, но меньше 180°, т.е. больше прямого, но меньше развёрнутого угла.

Два угла, у которых одна сторона общая, а две другие являются продолжениями одна другой, называются смежными .

Сумма смежных углов равна 180°.

Два угла называются вертикальными , если стороны одного угла являются продолжениями сторон другого.

39. Треугольником называется геометрическая фигура, которая состоит из трёх тчек, не лежащих на одной прямой, и трёх отрезков, соединяющих эти три точки.

Элементы: стороны, углы, высоты,биссектрисы, медианы, средние линии.

Высотой труегол., опущенной из данной вершины, называется перпендикуляр, проведённый из этой вершины к прямой, содержащей противолежащую сторону.

Медиана треугольника - это отрезок, соединяющий верщину треугольника с серединой противолежащей стороны этого треугольника.

Свойства:

1.Медиана разбивает треугольник на два треугольника одинаковой площади.

2.Медианы треугольника пересекаются в одной точке, которая делит каждую из них в отношении 2:1, считая от вершины. Эта точка называется центром тяжести треугольника.

3.Весь треугольник разделяется своими медианами на шесть равновеликих треугольников.

Биссектриса угла - это луч, который исходит из его вершины, проходит между его сторонами и делит данный угол пополам. Биссектрисой треугольника называется отрезок биссектрисы угла треугольника, соединяющий вершину с точкой на противолежащей стороне этого треугольника.

Свойства

1.Биссектриса угла - это геометрическое место точек, равноудаленных от сторон этого угла.

2.Биссектриса внутреннего угла треугольника делит противолежащую сторону на отрезки, пропорциональные прилегажащим сторонам: .

3.Точка пересечения биссектрис треугольника является центром окружности, вписанной в этот треугольник.

Высота

Высотой треугольника называется перпендикуляр, проведенный из вершины треугольника к прямой, содержащей противоположную сторону этого треугольника.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-08

На уроках алгебры в школе мы сталкиваемся с выражениями различного вида. По мере изучения нового материала записи выражений становятся все разнообразнее и сложнее. Например, познакомились со степенями – в составе выражений появились степени, изучили дроби – появились дробные выражения и т.д.

Для удобства описания материала, выражениям, состоящим из схожих элементов, дали определенные названия, чтобы выделить их из всего разнообразия выражений. В этой статье мы ознакомимся с ними, то есть, дадим обзор основных выражений, изучаемых на уроках алгебры в школе.

Навигация по странице.

Одночлены и многочлены

Начнем с выражений, имеющих название одночлены и многочлены . На момент написания этой статьи разговор про одночлены и многочлены начинается на уроках алгебры в 7 классе. Там даются следующие определения.

Определение.

Одночленами называются числа, переменные, их степени с натуральным показателем, а также любые произведения, составленные из них.

Определение.

Многочлены – это сумма одночленов.

Например, число 5 , переменная x , степень z 7 , произведения 5·x и 7·x·2·7·z 7 – это все одночлены. Если же взять сумму одночленов, например, 5+x или z 7 +7+7·x·2·7·z 7 , то получим многочлен.

Работа с одночленами и многочленами часто подразумевает выполнение действий с ними. Так на множестве одночленов определено умножение одночленов и возведение одночлена в степень , в том смысле, что в результате их выполнения получается одночлен.

На множестве многочленов определено сложение, вычитание, умножение, возведение в степень. Как определяются эти действия, и по каким правилам они выполняются, мы поговорим в статье действия с многочленами .

Если говорить про многочлены с единственной переменной, то при работе с ними значительную практическую значимость имеет деление многочлена на многочлен , а также часто такие многочлены приходится представлять в виде произведения, это действие имеет название разложение многочлена на множители .

Рациональные (алгебраические) дроби

В 8 классе начинается изучение выражений, содержащих деление на выражение с переменными. И первыми такими выражениями выступают рациональные дроби , которые некоторые авторы называют алгебраическими дробями .

Определение.

Рациональная (алгебраическая) дробь это дробь, числителем и знаменателем которой являются многочлены, в частности, одночлены и числа.

Приведем несколько примеров рациональных дробей: и . К слову, любая обыкновенная дробь является рациональной (алгебраической) дробью.

На множестве алгебраических дробей вводятся сложение, вычитание, умножение, деление и возведение в степень. Как это делается объяснено в статье действия с алгебраическими дробями .

Часто приходится выполнять и преобразование алгебраических дробей , наиболее распространенными из них являются сокращение и приведение к новому знаменателю.

Рациональные выражения

Определение.

Выражения со степенями (степенные выражения) – это выражения, содержащие степени в своей записи.

Приведем несколько примеров выражений со степенями. Они могут не содержать переменных, например, 2 3 , . Также имеют место степенные выражения с переменными: и т.п.

Не помешает ознакомиться с тем, как выполняется преобразование выражений со степенями .

Иррациональные выражения, выражения с корнями

Определение.

Выражения, содержащие логарифмы называют логарифмическими выражениями .

Примерами логарифмических выражений являются log 3 9+lne , log 2 (4·a·b) , .

Очень часто в выражениях встречаются одновременно и степени и логарифмы, что и понятно, так как по определению логарифм есть показатель степени. В результате естественно выглядят выражения подобного вида: .

В продолжение темы обращайтесь к материалу преобразование логарифмических выражений .

Дроби

В этом пункте мы рассмотрим выражения особого вида - дроби.

Дробь расширяет понятие . Дроби также имеют числитель и знаменатель, находящиеся соответственно сверху и снизу горизонтальной дробной черты (слева и справа наклонной дробной черты). Только в отличие от обыкновенных дробей, в числителе и знаменателе могут быть не только натуральные числа, но и любые другие числа, а также любые выражения.

Итак, дадим определение дроби.

Определение.

Дробь – это выражение, состоящее из разделенных дробной чертой числителя и знаменателя, которые представляют собой некоторые числовые или буквенные выражения или числа.

Данное определение позволяет привести примеры дробей.

Начнем с примеров дробей, числителями и знаменателями которых являются числа: 1/4 , , (−15)/(−2) . В числителе и знаменателе дроби могут быть и выражения, как числовые, так и буквенные. Вот примеры таких дробей: (a+1)/3 , (a+b+c)/(a 2 +b 2) , .

А вот выражения 2/5−3/7 , дробями не являются, хотя и содержат дроби в своих записях.

Выражения общего вида

В старших классах, особенно в задачах повышенной трудности и задачах группы С в ЕГЭ по математике, будут попадаться выражения сложного вида, содержащие в своей записи одновременно и корни, и степени, и логарифмы, и тригонометрические функции, и т.п. Например, или . Они по виду подходят под несколько типов перечисленных выше выражений. Но их обычно не относят ни к одному из них. Их считают выражениями общего вида , а при описании говорят просто выражение, не добавляя дополнительных уточнений.

Завершая статью, хочется сказать, что если данное выражение громоздкое, и если Вы не совсем уверены, к какому виду оно относится, то лучше назвать его просто выражением, чем назвать его таким выражением, каким оно не является.

Список литературы.

Математика : учеб. для 5 кл. общеобразоват. учреждений / Н. Я. Виленкин, В. И. Жохов, А. С. Чесноков, С. И. Шварцбурд. - 21-е изд., стер. - М.: Мнемозина, 2007. - 280 с.: ил. ISBN 5-346-00699-0.
Математика. 6 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений / [Н. Я. Виленкин и др.]. - 22-е изд., испр. - М.: Мнемозина, 2008. - 288 с.: ил. ISBN 978-5-346-00897-2.
Алгебра: учеб. для 7 кл. общеобразоват. учреждений / [Ю. Н. Макарычев, Н. Г. Миндюк, К. И. Нешков, С. Б. Суворова]; под ред. С. А. Теляковского. - 17-е изд. - М. : Просвещение, 2008. - 240 с. : ил. - ISBN 978-5-09-019315-3.
Алгебра: учеб. для 8 кл. общеобразоват. учреждений / [Ю. Н. Макарычев, Н. Г. Миндюк, К. И. Нешков, С. Б. Суворова]; под ред. С. А. Теляковского. - 16-е изд. - М. : Просвещение, 2008. - 271 с. : ил. - ISBN 978-5-09-019243-9.
Алгебра: 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений / [Ю. Н. Макарычев, Н. Г. Миндюк, К. И. Нешков, С. Б. Суворова]; под ред. С. А. Теляковского. - 16-е изд. - М. : Просвещение, 2009. - 271 с. : ил. - ISBN 978-5-09-021134-5.
Алгебра и начала анализа: Учеб. для 10-11 кл. общеобразоват. учреждений / А. Н. Колмогоров, А. М. Абрамов, Ю. П. Дудницын и др.; Под ред. А. Н. Колмогорова.- 14-е изд.- М.: Просвещение, 2004.- 384 с.: ил.- ISBN 5-09-013651-3.
Гусев В. А., Мордкович А. Г. Математика (пособие для поступающих в техникумы): Учеб. пособие.- М.; Высш. шк., 1984.-351 с., ил.

Решение задач и некоторых выражений не всегда приводит к чистым числовым ответам. Даже в случае тривиальных расчетов, можно прийти к определенной конструкции, именуемой выражением с переменной.

Например, рассмотрим две практические задачи. В первом случае у нас есть некий завод, вырабатывающий 5 тонн молока каждый день. Необходимо найти, сколько молока вырабатывается заводом за р дней.

Во втором случае есть прямоугольник, ширина которого равна 5 см, а длина р см. Найти площадь фигуры.

Разумеется, если завод вырабатывает пять тонн в день, то за р дней, по простейшей математической логике, он выдаст 5р тонн молока. С другой стороны, площадь прямоугольника равна произведению его сторон - то есть, в данном случае, это 5р. Иными словами, в двух тривиальных задачах с разными условиями, ответом является одно целое выражение - 5р. Подобные одночлены именуются выражением с переменной, так как помимо числовой части они содержат некоторую букву, именуемую неизвестной, или переменной. Обозначается такой элемент строчными буквами латинского алфавита, чаще всего, х или у, хотя это не принципиально.

Особенностью переменной является то, что она может принимать любые значения на практике. Подставляя разные числа, мы будем получать итоговое решение для наших задач, например, для первой:

р = 2 дня, завод выдает 5р = 10 тонн молока;

р = 4 дня, завод выдает 5р = 20 тонн молока;

Или для второй:

р = 10 см, площадь фигуры равна 5р = 50 см2

р = 20 см, площадь фигуры равна 5р = 100 см2

Важно понимать, что р - это не набор некоторых отдельных значений, а все множество, которое будет математически соответствовать условию задачи. Основная роль переменной - это заменить недостающий элемент в условии. Любая математическая задача должна включать некоторые конструкции и отображать взаимосвязь между этими конструкциями в условии. Если значения какого-либо объекта не хватает, то вместо него и вводится переменная. При этом она является абстрактной заменой именно самого элемента условия (количества чего-либо, представленного числом, или выражением), а не функциональных связей.

Если рассматривать выражение вида 5р, как нейтральный и независимый объект, то значение р в нем может принимать какие угодно значения, фактически р тут равен множеству всех действительных чисел.

Но в наших задачах на ответ в виде 5р накладываются определенные математические ограничения, которые вытекают из условий. Например, дни и сутки не могут быть отрицательными, поэтому р в обеих задачах всегда равен нулю или больше его. Кроме того, дни не могут быть дробными - для первой задачи действительны только те значения р, которые являются целыми положительными числами.

В первой задаче: р равно конечному множеству всех положительных целых чисел;

Во второй задаче: р равно конечному множеству всех положительных чисел.

Выражения могут включать и сразу две переменные, например:

В данном случае, бином представлен двумя одночленами, каждый из которых имеет переменную в составе, причем эти переменные являются разными, то есть - независимыми друг от друга. Значение этого выражения может быть рассчитано полностью только при наличии значения обеих переменных. Например, если х = 2, а у = 4, то:

2х + 3у = 4 + 12 = 16 (при х = 2, у = 4)

Стоит отметить, что в этом выражении нет математических, или логических ограничений на значения переменной - и х, и у принадлежат всему множеству действительных чисел.

В общем плане, множество всех чисел, при подстановке которых вместо переменной выражение сохраняет смысл и действительность, называется областью определения (или значения) переменной.

В абстрактных примерах, не связанных с реальными задачами, область определения переменной чаще всего либо равна всему множеству действительных чисел либо ограничивается некоторыми конструкциями, например, дробью. Как известно, при нулевом значении делителя вся дробь теряет смысл. Поэтому переменная в выражении вида:

не может быть равна пяти, так как тогда:

7х/(х - 5) = 7х/0 (при х = 5)

И дробь потеряет смысл. Поэтому для этого выражения переменная х имеет область определения - множество всех чисел за исключением 5.

В нашем видеоуроке отмечен также особый случай применения переменных, когда они обозначают число одного порядка. Например, числа 54, 30, 78 можно задать через переменную а, либо же через конструкцию аb (с горизонтальной чертой сверху, для отличия от произведения), где b задает единицы (соответственно 4, 0, 8), а - десятки (соответственно, 5, 3, 7).

Записи 2а + 8, 3а + 5b ,а 4 –b с называют выражениями с переменными. Поставляя вместо букв числа, получим числовые выражения. Общее понятие выражения с переменными определяется точно так же, как и понятие числового выражения, только, кроме чисел, выражения с переменными могут содержать и буквы.

Различают выражения с одной, двумя, тремя и т.д. переменными. Обозначают А (х ),В (х, у ) и т.д.

Выражение с переменной нельзя назвать ни высказыванием, ни предикатом. Например, о выражении 2а + 5 нельзя сказать, истинно оно или ложно, следовательно, высказыванием оно не является. Если вместо переменнойа подставить числа, то получим различные числовые выражения, которые тоже высказываниями не являются, следовательно, данное выражение предикатом тоже не является.

Пример . 8: (4 –х ) – область определенияR \{4}, т.к. прих = 4 выражение 8: (4 – 4) не имеет смысла.

Если выражение содержит несколько переменных, например, х иу , то под областью определения этого выражения понимают множество пар чисел (а ;b ) таких, что при заменех наа иу наb получается числовое выражение, имеющее значение.

Пример . , область определения множество пар (а ;b ) │а ≥b .

Т.о. два выражения А (х ),В (х ) тождественно равны на множествеХ , если

1) множества допустимых значений переменной в этих выражениях совпадают;

2) для любого х 0 их множества допустимых значений, значения выражений прих 0 совпадают, т.е.А (х 0) =В (х 0) – верное числовое равенство.

Пример. (2х + 5) 2 и 4х 2 + 20х + 25 – тождественно равные выражения.

Обозначают А (х )В (х ). Заметим, что если два выражения тождественно равны на каком-то множествеЕ , то они тождественно равны и на любом подмножествеЕ 1  Е. Также следует отметить, что утверждение о тождественном равенстве двух выражений с переменной является высказыванием.

Пример. 7х + 2 + 3х = 10х + 2 - тождественное преобразование, не является тождественным преобразованием наR .