Класс 10 → Понимание алгебры ↓
Многочлены
Алгебра — это основная ветвь математики, и в 10 классе одной из важных тем, с которой вы столкнетесь, являются многочлены. Это всестороннее руководство направлено на формирование прочного понимания многочленов, их свойств и операций. К концу вы будете уверенно работать с многочленами как академически, так и практически.
Что такое многочлен?
Многочлен — это математическое выражение, состоящее из переменных, коэффициентов и операций сложения, вычитания и умножения. Многочлен можно рассматривать как сумму нескольких членов, где каждый член состоит из переменной, возведенной в степень, и коэффициента, умноженного на эту переменную.
Структура многочлена
Общая структура многочлена выражается следующим образом:
a n x n + a n-1 x n-1 + ... + a 2 x 2 + a 1 x + a 0
Здесь:
a n , a n-1 , ..., a 0
называются коэффициентами.x
обозначает переменную.- Каждый показатель степени
x
является неотрицательным целым числом.
Примеры многочленов
3x 2 + 2x + 1
— это многочлен степени 2.x 3 - 4x + 7
— это многочлен степени 3.5
— это многочлен степени 0.
Степень многочлена
Степень многочлена — это наивысшая степень переменной в многочлене. Она сообщает нам о наиболее значительном влиянии на значение многочлена при увеличении или уменьшении переменной.
Определение степени
Чтобы определить степень, просто найдите наибольшую степень в многочлене. Вот несколько примеров:
- Степень
7x 5 - 3x 3 + x
равна 5, потому что самая высокая степень —5
. - Степень
2x 4 + x 3 - 5
равна 4. - Степень
9x 2 + x + 6
равна 2.
Типы многочленов
Многочлены названы на основе их степени. Вот несколько распространенных типов:
- Константный многочлен: многочлен степени 0, как, например,
5
или-2
. - Линейный многочлен: многочлен степени 1, например,
2x + 1
. - Квадратный многочлен: многочлен степени 2, как, например,
x 2 - 4x + 4
. - Кубический многочлен: многочлен степени 3, как, например,
x 3 + 2x + 1
. - Четвертый многочлен: многочлен степени 4, как, например,
x 4 - 2x 2 + x
.
Операции с многочленами
Многочлены можно складывать, вычитать, умножать и делить, и каждая операция имеет свои правила.
Сложение
Чтобы сложить многочлены, складывайте подобные члены. Подобные члены — это те, в которых одна и та же переменная возведена в одну и ту же степень.
Пример:
(2x 2 + 3x + 5) + (x 2 + 4x + 2)
- Сложить члены:
2x 2 + x 2 = 3x 2
- Сложить члены:
3x + 4x = 7x
- Сложить члены:
5 + 2 = 7
Результат: 3x 2 + 7x + 7
Вычитание
Чтобы вычесть многочлены, распределите отрицательные знаки по членам вычитаемого многочлена, а затем сложите подобные члены.
Пример:
(3x 3 + 2x - 5) - (x 3 - 4x + 3)
- Распределите отрицательный знак:
- (x 3 - 4x + 3) = -x 3 + 4x - 3
- Сложите члены:
3x 3 - x 3 = 2x 3
- Сложите члены:
2x + 4x = 6x
- Сложите члены:
-5 - 3 = -8
Результат: 2x 3 + 6x - 8
Умножение
При умножении многочленов используйте дистрибутивное свойство, часто называемое методом FOIL для биномиалов.
Пример:
(x + 2)(x + 3)
Примените дистрибутивное свойство:
x * (x + 3) = x 2 + 3x
2 * (x + 3) = 2x + 6
Скомбинируйте все части: x 2 + 3x + 2x + 6
Сложите подобные члены: x 2 + 5x + 6
Деление многочленов
Деление многочленов может быть сложнее, чем сложение, вычитание или умножение. Обычным способом деления является деление многочлена столбиком.
Пример деления многочленов
Попробуем разделить x 2 + 2x + 3
на x + 1
:
- Разделите первый член делимого на первый член делителя:
x 2 /x = x
. - Умножьте весь знаменатель на этот результат:
x(x + 1) = x 2 + x
. - Вычтите результат из исходного многочлена:
x 2 + 2x + 3 - (x 2 + x) = x + 3
. - Повторите процесс для оставшихся
x + 3
используяx + 1
.
Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока невозможно будет выполнить дальнейшее деление, и остаток, который вы получите, будет меньше порядка делителя.
Графики многочленов
Графически многочлены изображаются гладкими, непрерывными кривыми на координатной плоскости. Степень и коэффициенты многочлена влияют на форму и ориентацию графика.
Пример: График квадратного многочлена
График y = x 2 - 4
— это парабола, открытая вверх.
Корни многочленов
Корни (или нули) многочлена — это такие значения переменной, при которых многочлен равен нулю. Графически это точки, где многочлен пересекает или касается оси x.
Факторизация многочленов
Факторизация — это процесс разложения многочлена на более простые члены (произведения других многочленов), которые при умножении дают исходный многочлен.
Пример: Факторизация квадратного многочлена
Рассмотрите x 2 - 5x + 6
. Факторы — это два числа, которые в сумме дают -5 и в произведении 6, которые равны -3
и -2
. Следовательно:
x 2 - 5x + 6 = (x - 3)(x - 2)
Использование многочленов
Многочлены широко используются в науке, технике и других математических сферах. Они используются в вычислениях, связанных с кривыми и условиями, такими как траектории и предсказательные модели.
Заключение
Многочлены — это основополагающее понятие в алгебре, которое предоставляет огромные возможности для решения математических задач. Понимание их структуры, операций (таких как сложение, вычитание, умножение и деление), факторизации и графического представления является важным для овладения алгеброй и ее применением в различных реальных ситуациях. С практикой вы сможете с легкостью справляться с многочленами.