Как найти допустимое значение переменной в тождестве. Уравнения
Обучающая цель:
повторить определения уравнения, тождества;
научиться различать понятия уравнения и тождества;
выявить способы доказательства тождеств;
повторить способы приведения одночлена к стандартному виду, сложения многочленов, умножения одночлена на многочлен при доказательстве тождеств.
Развивающая цель:
развивать грамотную математическую речь учащихся (обогащать и усложнять словарный запас при использовании специальных математических терминов),
развивать мышление: умения сравнивать, анализировать, проводить аналогии, прогнозировать, делать выводы (при выборе способов доказательства тождеств);
развивать учебно-познавательную компетенцию учащихся.
Воспитательная цель:
развивать умение работать в группе, координировать свою деятельность с другими участниками учебного процесса;
воспитывать толерантность.
Тип урока: комплексное применение знаний.
Этапы урока: подготовительный, применение знаний, итог.
Граница знания - незнания:
могут применять операции приведения одночлена к стандартному виду;
сложения многочленов, умножения многочлена на многочлен.
Различать понятия уравнения и тождества;
осуществлять доказательство тождеств;
рационально выбирать и применять способы доказательства тождеств.
Фронтальная работа
Словесный
Наглядный
Применение знаний (обеспечение усвоения новых знаний и способов действий на уровне применения в измененной учебной ситуации)
На основе преобразований левой и правой части данного
математического равенства, выявить способы доказательства тождеств;
Выявить рациональный способ из предложенных и отработать подбор рационального решения по заданному условию тождеств
Групповая работа
Самостоятельная работа
Поисковый
Практический
Итог (анализ и оценка успешности достижения цели)
Подведение итогов работы на уроке путем выполнения индивидуальной работы, где предлагается выбрать из представленных равенств тождество и доказать его любым из предложенных способов (желательно рациональным);
Затем учащиеся производят самооценку своей работы на уроке по заданным (от начала занятия) критериям
Фронтальная
Словесный
Конспект урока (кратко):
1. Этап (подготовительный)
Рассмотрите математическую запись: (фронтальная работа)
Учащиеся 7 класса, как правило, считают, что это уравнение, и, решая его, получают линейное уравнение вида: 0 х = 0, верное при любых х.
Затем, учитель показывает работу другого класса, и дети сталкиваются с противоречием – в работах другого класса, учащиеся доказывают, что это тождество.
Вывод: следует обратить внимание на тот факт, что одно и то же равенство может рассматриваться как тождество и как уравнение. Это зависит от условия к заданной работе: если требуется установить при каком значении переменной имеет место равенство, то это - уравнение. А если требуется доказать, что равенство имеет место при любых значениях переменных - тождество.
2. Этап (применение)
Выявление способов доказательства тождеств: (групповая работа)
Записано выражение:
Практическое задание в группах по выявлению способов доказательства тождеств:
Соблюдайте правила работы в группах (они напечатаны на табличках, выставленных учителем на рабочих местах учащихся)
На ватмане, в совместном труде, выполните некоторые преобразования по определенной технологии, указанной в задании группе и докажите, что заданное выражение не зависит от значений переменных, а значит, является тождеством;
Выступите с разъяснениями проделанной работы и сделайте вывод: каков данный метод доказательства тождеств;
Задание 1 группе:
Перенесите правую часть равенства в левую. Докажите, что данное выражение не зависит от значения переменных.
Задание 2 группе:
Преобразуйте левую часть равенства. Докажите, что она равна правой, а значит данное выражение не зависит от значения переменных.
Задание 3 группе:
Преобразуйте одновременно левую и правую части равенства. Докажите, что данное равенство не зависит от значения переменных.
При рассмотрении выполненной работы ребят по доказательству тождества, удобно результаты примененных способов изображать в виде схем на отдельных листах бумаги, с указателем номера, что бы в последствии, использовать эти схемы не только на данном, но и на других уроках алгебры.
3. Этап (итог)
а) Тождества для выбора рационального решения: (фронтальная работа)
5)
Доказательство тождеств. В математике существует множество понятий. Одно из них тождество.
- Тождеством называют равенство, которое выполняется при всех значениях переменных, которые в него входят.
Некоторые тождества мы уже знаем. Например, все формулы сокращенного умножения являются тождествами.
Доказать тождество – это значит установить, что для любого допустимого значение переменные его левая часть равна правой части.
В алгебре существует несколько различных способов доказательства тождеств.
Способы доказательства тождеств
- левой части тождества. Если в итоге получим правую часть, тогда тождество считается доказанным.
- Выполнить равносильные преобразования правой части тождества. Если в итоге получим левую часть, тогда тождество считается доказанным.
- Выполнить равносильные преобразования левой и правой части тождества. Если в результате получим одинаковый результат, тогда тождество считается доказанным.
- Из правой части тождества вычитаем левую часть.
- Из левой части тождества вычитают правую часть. Производим над разностью равносильные преобразования. И если в итоге получаем нуль, то тождество считается доказанным.
Следует так же помнить, что тождество справедливо лишь для допустимых значений переменных.
Как видите способов достаточно много. Какой способ выбрать в данном конкретном случае, зависит от тождества, которое вам необходимо доказать. По мере того, как вы будете доказывать различные тождества, придет и опыт в выборе способа доказательства.
Рассмотрим несколько простых примеров
Пример 1.
Докажите тождество x*(a+b) + a*(b-x) = b*(a+x).
Решение.
Так как в правой части небольшое выражение, попытаемся преобразовать левую часть равенства.
- x*(a+b) + a*(b-x) = x*a+x*b+a*b – a*x.
Приведем подобные слагаемые и вынесем общий множитель за скобку.
- x*a+x*b+a*b – a*x = x*b+a*b = b*(a+x).
Получили что левая часть после преобразований, стала такой же как и правая часть. Следовательно, данное равенство является тождеством.
Пример 2.
Докажите тождество a^2 + 7*a + 10 = (a+5)*(a+2).
Решение.
В данном примере можно поступить следующим способом. Раскроем скобки в правой части равенства.
- (a+5)*(a+2) = (a^2) +5*a +2*a +10= a^2+7*a+10.
Видим, что после преобразований, правая часть равенства стала такой же как и левая часть равенства. Следовательно, данное равенство является тождеством.
§ 2. Тождественные выражения, тождество. Тождественное преобразование выражения. Доказательства тождеств
Найдем значения выражений 2(х - 1) 2х - 2 для данных значений переменной х. Результаты запишем в таблицу:
Можно прийти к выводу, что значения выражений 2(х - 1) 2х - 2 для каждого данного значения переменной х равны между собой. По распределительным свойством умножения относительно вычитания 2(х - 1) = 2х - 2. Поэтому и для любого другого значения переменной х значение выражения 2(х - 1) 2х - 2 тоже будут равны между собой. Такие выражения называют тождественно равными.
Например, синонимами являются выражения 2х + 3х и 5х, так как при каждом значении переменной х эти выражения приобретают одинаковых значений (это вытекает из распределительной свойства умножения относительно сложения, поскольку 2х + 3х = 5х).
Рассмотрим теперь выражения 3х + 2у и 5ху. Если х = 1 и в = 1, то соответствующие значения этих выражений равны между собой:
3х + 2у =3 ∙ 1 + 2 ∙ 1 =5; 5ху = 5 ∙ 1 ∙ 1 = 5.
Однако можно указать такие значения х и у, для которых значения этих выражений не будут между собой равными. Например, если х = 2; у = 0, то
3х + 2у = 3 ∙ 2 + 2 ∙ 0 = 6, 5ху = 5 ∙ 20 = 0.
Следовательно, существуют такие значения переменных, при которых соответствующие значения выражений 3х + 2у и 5ху не равны друг другу. Поэтому выражения 3х + 2у и 5ху не являются тождественно равными.
Исходя из вышеизложенного, тождественностями, в частности, являются равенства: 2(х - 1) = 2х - 2 и 2х + 3х = 5х.
Тождеством является каждое равенство, которым записано известные свойства действий над числами. Например,
а + b = b + а; (а + b) + с = а + (b + с); а(b + с) = ab + ас;
ab = bа; (аb)с = a(bc); a(b - с) = ab - ас.
Тождественностями есть и такие равенства:
а + 0 = а; а ∙ 0 = 0; а ∙ (-b) = -ab;
а + (-а) = 0; а ∙ 1 = а; а ∙ (-b) = аb.
1 + 2 + 3 = 6; 5 2 + 12 2 = 13 2 ; 12 ∙ (7 - 6) = 3 ∙ 4.
Если в выражении-5х + 2х - 9 свести подобные слагаемые, получим, что 5х + 2х - 9 = 7х - 9. В таком случае говорят, что выражение 5х + 2х - 9 заменили тождественным ему выражением 7х - 9.
Тождественные преобразования выражений с переменными выполняют, применяя свойства действий над числами. В частности, тождественными преобразованиями с раскрытие скобок, возведение подобных слагаемых и тому подобное.
Тождественные преобразования приходится выполнять при упрощении выражения, то есть замены некоторого выражения на тождественно равное ему выражение, которое должно короче запись.
Пример 1. Упростить выражение:
1) -0,3 m ∙ 5n;
2) 2(3х - 4) + 3(-4х + 7);
3) 2 + 5а - (а - 2b) + (3b - а).
1) -0,3 m ∙ 5n = -0,3 ∙ 5mn = -1,5 mn;
2) 2(3х 4) + 3(-4 + 7) = 6 x - 8 - 1 2х + 21 = 6x + 13;
3) 2 + 5а - (а - 2b) + (3b - a) = 2 + 5а - а + 2 b + 3 b - а = 3а + 5b + 2.
Чтобы доказать, что равенство является тождеством (иначе говоря, чтобы доказать тождество, используют тождественные преобразования выражений.
Доказать тождество можно одним из следующих способов:
- выполнить тождественные преобразования ее левой части, тем самым сведя к виду правой части;
- выполнить тождественные преобразования ее правой части, тем самым сведя к виду левой части;
- выполнить тождественные преобразования обеих ее частей, тем самым возведя обе части до одинаковых выражений.
Пример 2. Доказать тождество:
1) 2х - (х + 5) - 11 = х - 16;
2) 206 - 4а = 5(2а - 3b) - 7(2а - 5b);
3) 2(3x - 8) + 4(5х - 7) = 13(2x - 5) + 21.
Р а з в’ я з а н н я.
1) Преобразуем левую часть данного равенства:
2х - (х + 5) - 11 = 2х - х - 5 - 11 = х - 16.
Тождественными преобразованиями выражение в левой части равенства свели к виду правой части и тем самым доказали, что данное равенство является тождеством.
2) Преобразуем правую часть данного равенства:
5(2а - 3b) - 7(2а - 5b) = 10а - 15 b - 14а + 35 b = 20b - 4а.
Тождественными преобразованиями правую часть равенства свели к виду левой части и тем самым доказали, что данное равенство является тождеством.
3) В этом случае удобно упростить как левую, так и правую части равенства и сравнить результаты:
2(3х - 8) + 4(5х - 7) = 6х - 16 + 20х - 28 = 26х - 44;
13(2х - 5) + 21 = 26х - 65 + 21 = 26х - 44.
Тождественными преобразованиями левую и правую части равенства свели к одному и тому же виду: 26х - 44. Поэтому данное равенство является тождеством.
Какие выражения называют тождественными? Приведите пример тождественных выражений. Какое равенство называют тождеством? Приведите пример тождества. Что называют тождественным преобразованием выражения? Как доказать тождество?
- (Устно) Или есть выражения тождественно равными:
1) 2а + а и 3а;
2) 7х + 6 и 6 + 7х;
3) x + x + x и x 3 ;
4) 2(х - 2) и 2х - 4;
5) m - n и n - m;
6) 2а ∙ р и 2р ∙ а?
- Являются ли тождественно равными выражения:
1) 7х - 2х и 5х;
2) 5а - 4 и 4 - 5а;
3) 4m + n и n + 4m;
4) а + а и а 2 ;
5) 3(а - 4) и 3а - 12;
6) 5m ∙ n и 5m + n?
- (Устно) является Ли тождеством равенство:
1) 2а + 106 = 12аb;
2) 7р - 1 = -1 + 7р;
3) 3(х - у) = 3х - 5у?
- Раскройте скобки:
- Раскройте скобки:
- Сведите подобные слагаемые:
- Назовите несколько выражений, тождественных выражения 2а + 3а.
- Упростите выражение, используя переставляющейся и соединительную свойства умножения:
1) -2,5 х ∙ 4;
2) 4р ∙ (-1,5);
3) 0,2 х ∙ (0,3 г);
4)- х ∙ <-7у).
- Упростите выражение:
1) -2р ∙ 3,5;
2) 7а ∙ (-1,2);
3) 0,2 х ∙ (-3у);
4) - 1 m ∙ (-3n).
- (Устно) Упростите выражение:
1) 2х - 9 + 5х;
2) 7а - 3b + 2а + 3b;
4) 4а ∙ (-2b).
- Сведите подобные слагаемые:
1) 56 - 8а + 4b - а;
2) 17 - 2р + 3р + 19;
3) 1,8 а + 1,9 b + 2,8 а - 2,9 b;
4) 5 - 7с + 1,9 г + 6,9 с - 1,7 г.
1) 4(5х - 7) + 3х + 13;
2) 2(7 - 9а) - (4 - 18а);
3) 3(2р - 7) - 2(г - 3);
4) -(3m - 5) + 2(3m - 7).
- Раскройте скобки и сведите подобные слагаемые:
1) 3(8а - 4) + 6а;
2) 7р - 2(3р - 1);
3) 2(3x - 8) - 5(2x + 7);
4) 3(5m - 7) - (15m - 2).
1) 0,6 x + 0,4(x - 20), если x = 2,4;
2) 1,3(2а - 1) - 16,4, если а = 10;
3) 1,2(m - 5) - 1,8(10 - m), если m = -3,7;
4) 2x - 3(x + у) + 4у, если x = -1, у = 1.
- Упростите выражение и найдите его значение:
1) 0,7 x + 0,3(x - 4), если x = -0,7;
2) 1,7(у - 11) - 16,3, если в = 20;
3) 0,6(2а - 14) - 0,4(5а - 1), если а = -1;
4) 5(m - n) - 4m + 7n, если m = 1,8; n = -0,9.
- Докажите тождество:
1) -(2х - у)=у - 2х;
2) 2(x - 1) - 2x = -2;
3) 2(x - 3) + 3(x + 2) = 5x;
4) с - 2 = 5(с + 2) - 4(с + 3).
- Докажите тождество:
1) -(m - 3n) = 3n - m;
2) 7(2 - р) + 7р = 14;
3) 5а = 3(а - 4) + 2(а + 6);
4) 4(m - 3) + 3(m + 3) = 7m - 3.
- Длина одной из сторон треугольника а см, а длина каждой из двух других сторон на 2 см больше нее. Запишите в виде выражения периметр треугольника и упростите выражение.
- Ширина прямоугольника равна х см, а длина на 3 см больше ширины. Запишите в виде выражения периметр прямоугольника и упростите выражение.
1) х - (х - (2х - 3));
2) 5m - ((n - m) + 3n);
3) 4р - (3р - (2р - (г + 1)));
4) 5x - (2x - ((у - х) - 2у));
5) (6а - b) - (4 a – 33b);
6) - (2,7 m - 1,5 n) + (2n - 0,48 m).
- Раскройте скобки и упростите выражение:
1) а - (а - (3а - 1));
2) 12m - ((а - m) + 12а);
3) 5y - (6у - (7у - (8у - 1)));
6) (2,1 a - 2,8 b) - (1a – 1b).
- Докажите тождество:
1) 10x - (-(5x + 20)) = 5(3x + 4);
2) -(- 3р) - (-(8 - 5р)) = 2(4 - г);
3) 3(а - b - с) + 5(а - b) + 3с = 8(а - b).
- Докажите тождество:
1) 12а - ((8а - 16)) = -4(4 - 5а);
2) 4(х + у - <) + 5(х - t) - 4y - 9(х - t).
- Докажите, что значение выражения
1,8(m - 2) + 1,4(2 - m) + 0,2(1,7 - 2m) не зависит от значения переменной.
- Докажите, что при любом значении переменной значение выражения
а - (а - (5а + 2)) - 5(а - 8)
является одним и тем же числом.
- Докажите, что сумма трех последовательных четных чисел делится на 6.
- Докажите, что если n - натуральное число, то значение выражения -2(2,5 n - 7) + 2 (3n - 6) является четным числом.
Упражнения для повторения
- Сплав массой 1,6 кг содержит 15 % меди. Сколько кг меди содержится в этом сплаве?
- Сколько процентов составляет число 20 от своего:
1) квадрата;
- Турист 2 ч шел пешком и 3 ч ехал на велосипеде. Всего турист преодолел 56 км. Найдите, с какой скоростью турист ехал на велосипеде, если она на 12 км/ч больше за скорость, с которой он шел пешком.
Интересные задачи для учеников ленивых
- В чемпионате города по футболу участвуют 11 команд. Каждая команда играет с другими по одному матчу. Докажите, что в любой момент соревнований найдется команда, которая проведет к этому моменту четное число матчей или не провела еще ни одного.