Skillnad mellan versioner av "1.3 Rationella uttryck"

Versionen från 3 juli 2014 kl. 11.02

Lektion 8 Rationella uttryck II

Vad är ett rationellt uttryck?

Ett rationellt tal är kvoten (resultatet av division) mellan två heltal, t.ex.:

\[ 3 \over 4 \]

Med andra ord är rationellt tal en annan beteckning för tal i bråkform. Alla tal vi känner till är rationella tal. Nästan alla heltal kan förekomma i täljaren och nämnaren av ett rationellt tal. Det enda undantaget är 0 i nämnaren, för division med 0 ger inget tal och är därför odefinierad.

Ett rationellt uttryck är kvoten mellan två polynom, t.ex.:

\[ 6\,x \over x^2 - 1 \]

Att polynomet \( x^2 - 1 \) står i nämnaren har vissa konsekvenser. Precis som hos bråk får nämnaren, som i det här fallet är polynomet \( x^2 - 1 \), inte vara 0. I vårt exempel innebär det att x varken får vara 1 eller -1, för då blir nämnaren, dvs polynomet \( x^2 - 1 \):s värde, 0 och därmed odefinierat. Följaktligen blir även hela uttryckets värde odefinierat. Man säger, det rationella uttrycket ovan är definierat för alla x utom för \( x = 1 \) och \( x = -1 \).

Man utvidgar talbegreppet från heltal till bråktal för att kunna ange t.ex. ett tal som löser ekvationen:

\[\begin{align} 4 \cdot x & = 3 \\ x & = {3 \over 4} \\ \end{align} \]

Det sökta talet blir då just det rationella tal (bråk) ovan som inte längre är ett heltal.

På liknande sätt utvidgar man polynombegreppet till rationella uttryck för att kunna ange t.ex. ett uttryck R(x) som löser ekvationen:

\[\begin{align} (x^2 - 1)\cdot R(x) & = 6\,x \\ R(x) & = {6\,x \over x^2 - 1} \\ \end{align} \]

Det sökta uttrycket R(x) blir då just det rationella uttryck ovan som inte längre är ett polynom. Till skillnad från addition, subtraktion och multiplikation av två (eller flera) polynom som alltid ger ett polynom, ger division av två polynom i regel inget polynom utan ett rationellt uttryck, precis som division av två heltal i regel inte ger ett heltal, utan ett rationellt tal (bråk).

Övergången från polynom till rationella uttryck är i många avseenden jämförbar med övergången från heltal till rationella tal. Analogin mellan heltal och rationella tal å ena sidan och polynom och rationella uttryck å andra sidan är inte begränsad till det här exemplet utan går mycket längre. Den är både intressant ur teoretiskt perspektiv och nyttig ur praktsik synvinkel. Vi kommer att se att den hjälper oss att räkna med rationella uttryck.

Att räkna med rationella uttryck

Avsikten med detta avsnitt är inte att vi ska lära oss räkna med bråktal, för det har vi (förhoppningsvis!) redan gjort i Matte A-kursen. Utan avsikten är att inse att räknereglerna för rationella uttryck är en naturlig fortsättning av de regler som gäller för räkning med bråktal, fast på ett högre plan.

Analogin mellan heltal och rationella tal å ena sidan och polynom och rationella uttryck å andra sidan medför bl.a. att räknereglerna för rationella uttryck var en naturlig fortsättning av de regler som gällde för räkning med bråktal. Därför kommer vi nu, när vi går igenom dessa räkneregler, alltid inleda med en repetition av regler som gäller för räkning med bråktal för att sedan generalisera och använda samma principer på räkning med rationella uttryck.

Addition & subtraktion av rationella uttryck

Vi kan nu använda samma principer för att addera och subtrahera rationella uttryck:

Exempel 3

Förenkla följande uttryck så långt som möjligt\[ {5 \over 2\,x} \, - \, {4 \over 3\,x} \]

\( {5 \over 2\,x} \, - \, {4 \over 3\,x} \; = \; {\;5 \;\,\cdot {\color{Red} 3\,x} \over 2\,x \cdot {\color{Red} 3\,x}} \, - \, {\;4 \;\,\cdot {\color{Red} 2\,x} \over 3\,x \cdot {\color{Red} 2\,x}} \; = \; {\;15\,x \over 6\,x^2} \, - \, {\;8\,x \over 6\,x^2} \; = \; {\;15\,x - 8\,x \over 6\,x^2} \; = \; {7\,x \over 6\,x^2} \; = \; {7 \over 6\,x} \)

Exempel 4

Förenkla följande uttryck så långt som möjligt\[ {7 \over 12\,x} \, - \, {3 \over 8\,x^2} \, + \, {7 \over 24\,x^3} \]

\( {7 \over 12\,x} \, - \, {3 \over 8\,x^2} \, + \, {7 \over 24\,x^3} \; = \; {\;\;7 \;\;\,\cdot {\color{Red} 2\,x^2} \over 12\,x \cdot {\color{Red} 2\,x^2}} \, - \, {\;\,3 \;\;\,\cdot {\color{Red} 3\,x} \over 8\,x^2 \cdot {\color{Red} 3\,x}} \, + \, {7 \over 24\,x^3} \; = \; {14\,x^2 \over 24\,x^3} \, - \, {9\,x \over 24\,x^3} \, + \, {7 \over 24\,x^3} \; = \; {14\,x^2 - 9\,x + 7 \over 24\,x^3} \)

Exempel 5

Förenkla följande uttryck så långt som möjligt\[ {2 \over a-b} \, - \, {1 \over b-a} \]

\( {2 \over a-b} \, - \, {1 \over b-a} \; = \; {2 \over a-b} \, - \, {1 \over - \, (a-b)} \; = \; {2 \over a-b} \, + \, {1 \over a-b} \; = \; {2 \, + \, 1 \over a-b} \; = \; {3 \over a-b} \)

Exempel 6

Förenkla följande uttryck så långt som möjligt\[ {2 \over x^2-4} \, + \, {1 \over 2\,x - x^2} \]

\( {2 \over x^2-4} \, + \, {1 \over 2\,x - x^2} \; = \; {2 \over (x+2)\cdot(x-2)} \, + \, {1 \over (2-x)\cdot x} \; = \; {2 \over (x+2)\cdot(x-2)} \, + \, {1 \, \over - \, (x-2)\cdot x} \; = \; \)

\( = \; {2 \over (x+2)\cdot(x-2)} \, + \, {-1 \over (x-2)\cdot x} \; = \; {\qquad\quad 2 \qquad\quad\;\cdot {\color{Red} x} \over (x+2)\cdot(x-2) \cdot {\color{Red} x}} \; + \; {{\color{Red} (x+2)}\cdot \quad\, (-1) \quad\, \over {\color{Red} (x+2)}\cdot (x-2)\cdot x} \; = \; \)

\( = \; {2\,x \; + \; (x+2) \cdot (-1) \over (x+2) \cdot (x-2)\cdot x} \; = \; {2\,x \; + \; (-x-2) \over (x+2) \cdot (x-2)\cdot x} \; = \; {2\,x - x - 2 \over (x+2) \cdot (x-2)\cdot x} \; = \)

\( = \; {x - 2 \over (x+2) \cdot (x-2)\cdot x} \; = \; {1 \over x \; (x+2)} \)

Copyright © 2011-2014 Taifun Alishenas. All Rights Reserved.