Teorie · B1 Algebră · clasa a VIII-a

Calcul algebric: termeni asemenea, înmulțirea monoamelor și desfacerea parantezelor

Cum se calculează cu numere reprezentate prin litere: reducerea termenilor asemenea, înmulțirea monoamelor, desfacerea parantezelor și valoarea unei expresii, cu exemple rezolvate de la ușor la greu.

De unde vine

Ideea de a nota un număr necunoscut cu un semn special apare la Diofant din Alexandria, în cartea sa „Arithmetica”. Nu știm sigur când a trăit; cea mai des întâlnită estimare este în jurul anului 250 d.Hr. Diofant folosea prescurtări pentru necunoscută și pentru puterile ei, dar avea semn pentru o singură necunoscută și niciunul pentru un număr oarecare.

Semnele $+$ și $-$ apar într-o carte a lui Johannes Widmann din 1489, unde arătau un surplus și o lipsă, nu adunarea și scăderea. Ca semne pentru adunare și scădere, în sensul de azi, le găsim într-o carte a lui Henricus Grammateus din 1518.

Pasul decisiv l-a făcut francezul François Viète (1540–1603). În cartea „In artem analyticem isagoge”, tipărită la Tours în 1591, el a notat cu litere atât necunoscutele (cu vocale), cât și numerele cunoscute (cu consoane). Astfel, un singur calcul rezolva o întreagă familie de probleme. Obiceiul de azi — $x$, $y$, $z$ pentru necunoscute și $a$, $b$, $c$ pentru numere date — vine de la René Descartes, din cartea „La Géométrie” (1637).

La ce folosește

La cumpărături: Ana ia $3$ caiete și $2$ pixuri, iar Mihai ia $2$ caiete și $5$ pixuri. Dacă un caiet costă $c$ lei și un pix $p$ lei, împreună plătesc $3c+2p+2c+5p=5c+7p$ lei. Termenii asemenea s-au adunat: caiete cu caiete, pixuri cu pixuri. Pentru $c=6$ și $p=3$, totalul este $30+21=51$ de lei.

În construcții: o cameră are lățimea $x$ metri și lungimea cu $2$ m mai mare. Aria podelei este $x(x+2)=x^2+2x$ metri pătrați, iar plinta de pe margine are $2(x+2)+2x=4x+4$ metri. Pentru $x=4$, podeaua are $24$ m$^2$, iar plinta $20$ m. O singură formulă servește pentru orice cameră de această formă.

Formulele dintr-un tabel de calcul (de exemplu una care înmulțește prețul cu cantitatea pe fiecare rând) sunt tot expresii cu litere: numele celulelor țin locul numerelor, iar calculatorul înlocuiește valorile, exact ca atunci când calculezi valoarea unei expresii.

De bază

Termenii asemenea au aceeași parte cu litere: aceleași litere, la aceleași puteri. $3x$ și $-5x$ sunt asemenea; $3x$ și $3x^2$ nu sunt; nici $2x$ și $2y$. Termenii asemenea se reduc adunând coeficienții și păstrând partea cu litere: $3x-5x=-2x$. Termenii care nu sunt asemenea rămân separați.

Exemplu: $7a+3b-2a-5b=(7a-2a)+(3b-5b)=5a-2b$. Rezultatul nu se mai poate scrie mai scurt, pentru că $5a$ și $-2b$ nu sunt asemenea.

La înmulțirea monoamelor se înmulțesc coeficienții, iar puterile aceleiași litere se înmulțesc adunând exponenții: $x^m\cdot x^n=x^{m+n}$.

Exemplul 2: $\left(-3x^2\right)\cdot 4x^3=(-3\cdot 4)\cdot x^{2+3}=-12x^5$.

Valoarea unei expresii se află înlocuind litera cu numărul dat, pus între paranteze dacă este negativ.

Exemplul 3: pentru $x=-2$, $3x^2-x=3\cdot(-2)^2-(-2)=3\cdot 4+2=14$.

Mediu

Un monom înmulțit cu o paranteză se înmulțește cu fiecare termen din ea: $a(b+c)=ab+ac$. Două paranteze se înmulțesc „fiecare cu fiecare”: $(a+b)(c+d)=ac+ad+bc+bd$, apoi se reduc termenii asemenea.

Exemplu: $(x+4)(3x-2)=3x^2-2x+12x-8=3x^2+10x-8$.

O paranteză precedată de minus se scoate schimbând semnul FIECĂRUI termen din ea: $-(x^2-x)=-x^2+x$. Când sunt paranteze una în alta, începi cu cea din interior: $5x-\left[2x-(x-4)\right]=5x-(2x-x+4)=5x-(x+4)=4x-4$.

Problema tipică de subiectul al III-lea spune: „Arată că $E(x)=\dots$, pentru orice număr real $x$”. Desfaci toate parantezele, reduci termenii asemenea și trebuie să ajungi exact la forma cerută.

Exemplul 2: $E(x)=(x+2)(x-3)-x(x-1)$. Avem $(x+2)(x-3)=x^2-3x+2x-6=x^2-x-6$ și $x(x-1)=x^2-x$, deci $E(x)=x^2-x-6-x^2+x=-6$. Expresia are aceeași valoare pentru orice $x$. O verificare rapidă: pentru $x=0$, $E(0)=2\cdot(-3)-0=-6$.

Avansat

Problemele grele de calcul algebric nu cer calcule lungi, ci o alegere bună: ce înlocuiești și ce notezi cu o literă.

Ideea 1 — înlocuiești un grup întreg, nu literele pe rând. Dacă se cunoaște doar o combinație a literelor, restul expresiei trebuie scris cu ea.

Exemplu: numerele reale $a$ și $b$ verifică $a-2b=4$. Calculează $3a-6b+(2b-a)^2$. Nu poți afla $a$ și $b$ separat, dar nici nu ai nevoie: $3a-6b=3(a-2b)=3\cdot 4=12$ și $2b-a=-(a-2b)=-4$, deci $(2b-a)^2=16$. Rezultatul este $12+16=28$, oricare ar fi $a$ și $b$.

Ideea 2 — o expresie simplificată arată o proprietate pentru toate numerele deodată.

Exemplul 2: arată că $(n+4)(n+5)-(n+1)(n+2)$ se divide cu $6$ pentru orice număr natural $n$. Desfacem: $n^2+9n+20-\left(n^2+3n+2\right)=6n+18=6(n+3)$, care este multiplu de $6$.

Ideea 3 — un calcul cu numere mari devine ușor dacă notezi numărul cu o literă.

Exemplul 3: calculează $123456\cdot 123459-123457\cdot 123458$. Notăm $a=123456$. Numărul este $a(a+3)-(a+1)(a+2)=a^2+3a-\left(a^2+3a+2\right)=-2$.

Greșeli frecvente

Reducerea unor termeni care nu sunt asemenea: $5x-2y-3x-4y$ nu este $-4xy$. Termenii în $x$ se reduc între ei, cei în $y$ între ei: $2x-6y$.

Înmulțirea exponenților la înmulțirea puterilor: $x^2\cdot x^3=x^5$, nu $x^6$. Iar coeficienții se înmulțesc, nu se adună: $\left(-2x^2\right)\cdot 3x^3=-6x^5$.

Pătratul unui număr negativ: $(-3)^2=(-3)\cdot(-3)=9$, nu $-9$ și nici $(-3)\cdot 2$. Tot aici: în $2x^2$ doar $x$ este la pătrat; $2x^2$ nu este $(2x)^2$.

Înmulțirea a două paranteze doar „primul cu primul și ultimul cu ultimul”: $(x+3)(2x-1)$ are patru produse, $2x^2-x+6x-3=2x^2+5x-3$.

Paranteza precedată de minus scoasă fără schimbarea tuturor semnelor: $-(3x-5)=-3x+5$, nu $-3x-5$. Semnul se schimbă la fiecare termen din paranteză.

Înlocuirea unui grup fără factorul lui: dacă $2a-b=3$, atunci $4a-2b=2(2a-b)=6$, nu $3$.

Surse pentru partea istorică

  • Diofant din Alexandria, „Arithmetica”, data nesigură (cel mai des în jurul anului 250 d.Hr.), prescurtări pentru necunoscută și puterile ei, un singur semn de necunoscută — mathshistory.st-andrews.ac.uk
  • Semnele + și − în cartea lui Johannes Widmann din 1489, pentru surplus și lipsă, și folosirea de azi în cartea lui Grammateus din 1518 — en.wikipedia.org
  • François Viète (1540–1603), „In artem analyticem isagoge”, Tours 1591, vocale pentru necunoscute și consoane pentru mărimi cunoscute — mathshistory.st-andrews.ac.uk
  • Descartes, „La Géométrie” (1637): x, y, z pentru necunoscute, a, b, c pentru constante — en.wikipedia.org

Text generat cu ajutorul unui model AI și verificat înainte de publicare.

Toate temele · Simulări

Exersează tema

O fișă cu 6 probleme pe această temă, de la ușor la greu, fără limită de timp. La final vezi rezolvările și la ce nivel te-ai oprit.

Toate fișele, pe clase

An unhandled error has occurred. Reload 🗙

Rejoining the server...

Rejoin failed... trying again in seconds.

Failed to rejoin.
Please retry or reload the page.

The session has been paused by the server.

Failed to resume the session.
Please retry or reload the page.