Операции сложения и вычитания являются базовыми действиями во многих случаях решения алгебраических задач. В данном видео мы рассмотрим основные принципы работы с многочленами.
Для начала напомним, что многочленом называется такое выражение, которое состоит из нескольких различных одночленов, или мономов. При этом каждый такой моном представляет собой либо числовое значение, либо переменную. Порой переменные группируются умножением или делением, а также могут иметь свой числовой коэффициент.
В предыдущих видеолекциях мы рассматривали приведение подобных слагаемы - упрощение любого многочлена до стандартного вида. Сразу стоит вставить ремарку, что подобные действия прямо взаимосвязаны с операциями сложения и вычитания внутри одного многочлена. Но при этом в случае алгебраических операций с несколькими многочленами предварительное упрощение может быть лишним и усложнить задачу. Будет более корректно стандартизовать уже итоговый полином. Ведь чем больше одночленов в многочлене, тем проще найти подобные слагаемые. Поэтому если стоит задача сложить или вычесть два многочлена - не стоит их сразу же приводить к стандартному виду.
В линейной алгебре принято многочлены в одном ряду записывать в отдельных скобках. Это помогает правильно раскрывать знак. Итак, если у нас есть два многочлена, то мы записываем их в ряд, и ставим необходимый знак между скобками:
(а 2 + с 3 - 7) + (3а 2 - 2с 3 +3)
Для решения данного выражения достаточно просто провести обычное алгебраическое сложение. Для этого, раскрываем скобки, памятуя о правилах сохранения знаков. При сложении (когда стоит плюс) все знаки сохраняются в неизменном виде, скобки легко можно опустить. Записываем выражение в новом виде:
а 2 + с 3 - 7 + 3а 2 - 2с 3 +3 =
4а 2 - 1с 3 - 4 = 4а 2 - с 3 - 4
Получившийся многочлен обрабатываем по правилам приведения подобных слагаемых, находим общие переменные, сокращаем все схожие значения. Иногда применяем ступенчатое сложение или вычитание для определенных мономов. В итоге, наше выражение сокращается до стандартного вида, являющегося ответом на заданный пример. Стоит понимать, что, формально, суммой многочлена, в данном случае, является выражение:
а 2 + с 3 - 7 + 3а 2 - 2с 3 +3
Не будет считаться ошибкой, если указать в ответе именно его. Но, по законам алгоритмов алгебраических вычислений, конечный ответ для действий с многочленами должен быть максимально упрощен, т.е. приведен к стандартному виду.
Операции вычитания проводятся таким же образом, только с учетом того факта, что знак «минус» перед скобками поменяет знак внутри:
(а 2 + с 3 - 7) - (3а 2 - 2с 3 +3) =
А 2 + с 3 - 7 - 3а 2 + 2с 3 - 3=
2а 2 + 3с 3 - 10
Во втором многочлене (вычитаемом) из-за минуса полностью инвертированы знаки: на противоположные значения. После чего алгоритм решения полностью идентичен суммированию (чем, по сути, сведение многочлена к стандартному виду и является).
Иногда в некоторых задачах необходимо выполнять обратные действия - из многочлена составить определенную сумму или разность. Это бывает необходимо для дальнейшего решения, и условия разбивания полинома задаются реалиями самой задачи. К примеру, необходимо выражение вида:
3а 2 - 2с 3 +3
Задача в таком случае следующая: представить выражение как сумму многочленов, один из которых - 3а 2 . Это легко сделать, выделив скобками задаваемые многочлены. При этом, знаки можно не менять, так как плюс разрешает это делать:
3а 2 + (- 2с 3 +3)
Если же нужна разность многочленов, один из которых 3а 2 , то необходимо не только выделить многочлены скобками, но и поставить минус, инвертирующий знаки во втором многочлене:
3а 2 - (2с 3 -3)
Таким образом, задачи по сложению или вычитанию многочленов решаются достаточно просто, если умело использовать свойства алгебраического сложения.
С многочленами, как и с любыми другими алгебраическими выражениями, можно производить различные действия. Разберемся, как складывать и вычитать многочлены.
Пусть даны два многочлена. Чтобы их сложить, их записывают в скобках и ставят знак «плюс» между ними. Потом раскрываем скобки и приводим подобные слагаемые. При вычитании мы ставим между скобками знак «минус».
Раскрываем скобками и приводим подобные слагаемые. Если перед скобкой стоит знак «плюс» то, раскрывая скобки, мы сохраняем знак каждого из одночлена входящего в многочлен, заключенный в скобки. Если перед скобками стоит знак «минус», то, раскрывая скобки, следует заменить знаки у каждого из одночленов входящих в многочлен, заключенный в скобки.
Чтобы привести подобные слагаемые, нужно сложить коэффициенты у подобных одночленов, а потом, полученное число умножить на буквенное выражение.
Примеры
Рассмотрим пример.
Даны два многочлена x^3 +5*x^2 - 4*x + 5 и -x^3 + 3*x^2 - x + 2. Найти сумму и разность этих многочленов.
(x^3 +5*x^2 - 4*x + 5) + (-x^3 + 3*x^2 - x + 2) =
x^3 +5*x^2 - 4*x + 5 - x^3 + 3*x^2 - x + 2 =
8*x^2 - 5*x + 7.
(x^3 +5*x^2 - 4*x + 5) - (-x^3 + 3*x^2 - x + 2) =
x^3 +5*x^2 - 4*x + 5 + x^3 - 3*x^2 + x - 2 =
2*x^3 + 2*x^2 -3*x +1.
Алгебраическая сумма многочленов
Следует обратить внимание, x^3 - x^3 = 0. И поэтому при сложении, у нас исчез одночлен x^3. В таком случае говорят, что члены х^3 и -x^3 взаимно уничтожились. Как видно сложение и вычитание многочленов производятся по одному и тому же правилу. При этом нет необходимости в использовании терминов «сложение многочленов» или «разность многочленов». Их можно заменить одним выражением - «алгебраическая сумма многочленов».
Можно записать общее правило нахождения алгебраической суммы нескольких многочленов.
Для того чтобы найти алгебраическую сумму нескольких многочленов, записанную в стандартном виде, необходимо раскрыть скобки и привести подобные слагаемые.
При этом, если перед скобкой стоит знак «плюс», то раскрывая скобки, знаки перед слагаемыми нужно оставить без изменений. Если же перед скобкой стоит знак «минус», то раскрывая скобки, знаки перед слагаемыми нужно заменить на противоположные. «Плюс» на «минус», а «минус» на «плюс».
