Twój postęp zapisuje się tylko w tej przeglądarce. Zaloguj się, żeby nie stracić go po zmianie urządzenia. Zaloguj się
Wyrażenia algebraiczne

Wyrażenia wymiernePodstawa

Poznaj budowę wyrażeń wymiernych, warunki ich istnienia oraz zasady równoważności. Naucz się rozpoznawać licznik, mianownik i wartości wykluczone.

Matematyka ·3 min czytania ·6 ćwiczeń


Wyrażenie wymierne to ułamek, którego licznik i mianownik są wielomianami. Można obliczyć jego wartość tylko dla takich liczb podstawionych za zmienną, dla których mianownik jest różny od zera.

Od ułamka liczbowego do ułamka z literą

W ułamku \(\frac{6}{3}\) liczba nad kreską jest licznikiem, a pod kreską mianownikiem. Kreska oznacza dzielenie: \(\frac{6}{3}=2\). Wyrażenie \(\frac{x+1}{x-2}\) działa podobnie, ale przed obliczeniem wartości musimy znać \(x\). Dla \(x=5\) licznik wynosi \(6\), mianownik \(3\), więc cały ułamek ma wartość \(2\).

Litera nie zmienia kolejności działań. Licznik i mianownik obliczamy osobno, a dopiero potem dzielimy. Kreska ułamkowa grupuje całą górę i cały dół. Zapis \(\frac{x+1}{x-2}\) oznacza \((x+1):(x-2)\), a nie dzielenie tylko ostatnich składników.

Wielomian może być stałą, na przykład \(1\) lub \(5\). Dlatego \(\frac{3}{x+2}\), \(\frac{x^2-1}{2x}\) i \(\frac{x+1}{5}\) to wyrażenia wymierne. Również każdy wielomian można zapisać w takiej postaci, stawiając go nad mianownikiem \(1\). Wyrażenie \(\frac{\sqrt{x}}{x+1}\) nie jest ilorazem wielomianów, ponieważ \(\sqrt{x}\) nie jest wielomianem.

Dlaczego mianownik nie może być zerem?

Iloraz \(\frac{6}{3}=2\) oznacza, że \(3\cdot2=6\). Gdyby \(\frac{6}{0}\) miało wartość, musiałaby istnieć liczba, która po pomnożeniu przez zero da \(6\). Takiej liczby nie ma. Również \(\frac00\) nie jest określoną liczbą: każda liczba pomnożona przez zero daje zero, więc nie da się wskazać jednego wyniku dzielenia.

\[\frac{P(x)}{Q(x)},\qquad Q(x)\neq0\]

\(P(x)\) oznacza wielomian w liczniku, a \(Q(x)\) wielomian w mianowniku. Symbol \(\neq\) czytamy „jest różne od”.

Zbiór dozwolonych wartości zmiennej nazywamy dziedziną. Dla \(\frac{x+1}{x-2}\) wykluczamy tylko \(x=2\), bo wtedy \(x-2=0\). Na przykład \(x=0\) wolno podstawić: otrzymamy \(\frac1{-2}=-\frac12\). Wykluczamy zera mianownika, a nie automatycznie zero jako wartość zmiennej.

Jak obliczyć wartość i rozpoznać zero wyrażenia?

Dla \(x=3\) wyrażenie \(\frac{x+4}{x-1}\) ma wartość \(\frac{3+4}{3-1}=\frac72\). Obliczenie zawsze zacznij od kontroli mianownika. Dla \(x=1\) nie wykonujemy dalszego dzielenia, bo wartość wyrażenia nie istnieje.

Wyrażenie wymierne ma wartość zero wtedy, gdy licznik jest zerowy, a mianownik niezerowy. W przykładzie \(\frac{x+4}{x-1}\) licznik zeruje się dla \(x=-4\). Mianownik wynosi wtedy \(-5\), więc otrzymujemy \(\frac0{-5}=0\). Ujemny mianownik nie jest problemem; zakaz dotyczy mianownika zerowego.

Podstawiamy do \(\frac{x+4}{x-1}\)LicznikMianownikWynik
\(x=3\)\(7\)\(2\)\(\frac72\)
\(x=-4\)\(0\)\(-5\)\(0\)
\(x=1\)\(5\)\(0\)Wartość nie istnieje

To rozróżnienie jest ważne: „wyrażenie ma wartość zero” i „wyrażenie nie ma wartości” to dwa różne wyniki. Pierwszy jest zwykłą liczbą, a drugi oznacza podstawienie niedozwolone.

Uproszczenie ułamka i zachowanie dziedziny

Rozważ \(\frac{x^2-4}{x-2}\). W liczniku mamy różnicę kwadratów: \(x^2-4=(x-2)(x+2)\). Po rozkładzie widać wspólny czynnik całego licznika i mianownika. Można go skrócić tylko wtedy, gdy jest niezerowy.

  1. Sprawdź mianownik początkowy i zapisz wykluczenie.\(x-2\neq0,\quad x\neq2\)
  2. Rozłóż licznik na czynniki, korzystając z różnicy kwadratów.\(\frac{x^2-4}{x-2}=\frac{(x-2)(x+2)}{x-2}\)
  3. Dla dozwolonych \(x\) iloraz czynnika przez niego samego wynosi \(1\).\(\frac{x-2}{x-2}=1,\quad x\neq2\)
  4. Zapisz uproszczoną postać razem z warunkiem.\(\frac{x^2-4}{x-2}=x+2,\quad x\neq2\)

Dla \(x=3\) pierwotny ułamek daje \(\frac{9-4}{3-2}=5\), a uproszczony zapis \(3+2=5\). Dla \(x=2\) sam wzór \(x+2\) dałby \(4\), ale pierwotny ułamek miałby postać \(\frac00\). Skracanie nie dopisuje tej brakującej wartości.

Co wyrażenie wymierne mówi, a czego jeszcze nie rozwiązuje?

Sam zapis \(\frac{x+4}{x-1}\) nie jest równaniem. Możemy wyznaczyć jego dziedzinę, obliczyć wartość dla wskazanego \(x\), uprościć je lub znaleźć, kiedy jest zerem. Dopiero zapis \(\frac{x+4}{x-1}=2\) stawia warunek i tworzy równanie. Przed rozpoczęciem rachunku przeczytaj, o którą z tych czynności pyta zadanie.

Czasem nie ma żadnych wykluczeń. Dla \(\frac{x+1}{x^2+1}\) kwadrat liczby rzeczywistej jest nieujemny, więc \(x^2+1\geq1\). Mianownik nigdy nie jest zerem. Dziedziną są wszystkie liczby rzeczywiste, mimo że w mianowniku występuje litera.

Typowy błąd: usuwanie wykluczenia po skróceniu

\(\frac{x^2-4}{x-2}=x+2\) dla każdego rzeczywistego \(x\).Pierwotnego ułamka nie można obliczyć dla \(x=2\). Uproszczenie nie zmienia tego faktu.
\(\frac{x^2-4}{x-2}=x+2\) dla \(x\neq2\).

Zachowuj wykluczenia obok odpowiedzi. Zanim skrócisz, sprawdź też, czy powtarzający się fragment jest czynnikiem całego licznika i mianownika. W \(\frac{x+2}{x}\) nie wolno skreślić litery \(x\), bo w liczniku występuje suma.

Najczęstsze pytania

Czy licznik wyrażenia wymiernego może być zerem?
Tak. Ułamek ma wtedy wartość zero, o ile mianownik jest niezerowy. Dzielenie \(\frac00\) nie jest określone.
Co oznacza dziedzina wyrażenia wymiernego?
To zbiór wartości zmiennej, dla których wyrażenie można obliczyć. W pojedynczym ilorazie wielomianów wykluczamy zera mianownika.
Czy po skróceniu można przywrócić wykluczoną liczbę?
Nie. Jeśli pierwotny mianownik był dla niej zerowy, nadal jest niedopuszczalna, nawet gdy uproszczony wzór dałby wynik.
Czy każde wyrażenie z literą w mianowniku ma wykluczenia?
Nie. Na przykład \(x^2+1\geq1\) dla wszystkich liczb rzeczywistych, więc \(\frac1{x^2+1}\) jest określone dla każdego rzeczywistego \(x\).

Poćwicz

ABCD

Co oznacza zapis \(\frac{x+1}{x-2}\)?

ABCD

Jaką wartość ma \(\frac{x+1}{x-2}\) dla \(x=5\)?

ABCD

Która liczba jest wykluczona z dziedziny \(\frac{2x}{x+5}\)?

ABCD

Dla jakiego \(x\) wyrażenie \(\frac{x+4}{x-1}\) ma wartość zero?

ABCD

Uprość \(\frac{x^2-9}{x-3}\) z zachowaniem dziedziny.

ABCD

Które wyrażenie ma wartości wykluczone \(x=-2\) i \(x=2\)?

Sprawdź, ile już umiesz

Przećwicz to zagadnienie na fiszkach albo przejdź do zestawu zadań z całego działu.

Ebook PDF 395 zadań maturalnych z matematyki podstawowej z rozwiązaniami krok po kroku w jednym pliku. Zobacz ebook (19,99 zł)