整式为单项式和多项式的统称,是有理式的一部分,在有理式中可以包含加、减、乘、除、乘方五种运算,但在整式中除数不能含有字母。
公元前6世纪,古希腊哲学家毕达哥拉斯(Pythagoras)提出了关于数的概念,成为代数学发展的重要奠基。17世纪,法国的数学家弗朗索瓦·维埃特(FrancoisViète)用字母代替已知和未知量,使日渐衰微的代数复生。
整式有许多运算法则,比如:在加减运算中,有去括号法则和合并同类项法则;在乘除运算中,有同底数幂相乘,底数不变,指数相加;同底数幂相除,底数不变,指数相减等运算法则。与整式相对的概念是分式,整式与分式都是有理式,如果一个有理式的分母中含有字母,则为分式;若无,则为整式。整式及其运算法则在数学、物理、经济的领域中都具有广泛的应用价值。
定义
用运算符号(包括加、减、乘、乘方)将数和表示数的字母连接起来的代数式称为整式。
整式是单项式和多项式重武器。只包含字母的乘法运算,不包含加减运算,称为单项式。几个单项式经过加减运算得到的,称为多项式。
单项式
单项式是由数字或字母的积所组成的式子,单独一个数或字母也是单项式。例如:、。
单项式的系数
单项式中的数字因数叫做这个单项式的系数。例如:单项式的系数是。
单项式的次数
一个单项式中,所有字母的指数的和叫做这个单项式的次数。例如:单项式的系数为,次数为。
多项式
多项式是几个单项式的和,例如:就是一个多项式。
多项式的项
在多项式中,每个单项式叫做多项式的项,其中不含字母的项叫做常数项。一个多项式有几项,就叫几项式。例如:为四项式,这四项分别是:,前三项中字母的指数之和依次为,分别称这些项为原多项式的三次项、二次项、一次项,最后一项不含字母,叫常数项。
多项式的次数
多项式里,次数最高项的次数叫作这个多项式的次数。例如:的次数为,称为二次二项式。
有时多项式的次数是对特定的字母说的。例如,是字母的二次式,称为的二次三项式,其中,字母与分别叫做二次项与一次项的文字系数。
多项式排序
把一个多项式的各项按次数大小排序,各项次数从大到小排列的叫降幂排列,从小到大排列的叫升幂排列。例如:为降幂排列,为升幂排列。
简史
公元前6世纪,古希腊哲学家毕达哥拉斯(Pythagoras)提出了关于数的概念,成为代数学发展的重要奠基。8至13世纪,阿拉伯数学家如欧玛尔·海亚姆(Ghiydth aNisdbflri)在代数方面取得了许多创新性的成就,如解二次方程、完全数的处理和把分式表达式转化成小分数等。
17世纪,法国的数学家弗朗索瓦·维埃特(FrancoisViète)用字母代替已知和未知量,使日渐衰微的代数复生。
整式的运算
加减
整式的加减,主要步骤为去括号、合并同类项,将多项式化简,结果可按某个字母的降幂排列。
去括号法则
例题:求两个多项式与的和
解:
合并同类项法则
同类项定义:所含字母相同,并且相同字母的指数也相同的项叫做同类项。
所有常数项都是同类项;同类项与它们所含字母顺序无关;同类项与系数无关。
合并同类项法则是:将多项式中的同类项合并成一项,所得项的系数是合并前各同类项系数的和,且字母连同它的指数不变。
例题:求两个多项式与的差
解:
乘法
同底数幂的乘法
定义:同底数幂是指底数相同的幂。底数可以是具体的数,也可以是单项式或多项式。
同底数幂的乘法法则:同底数幂相乘,底数不变,指数相加。即(都是正整数)。
幂的乘方
定义:幂的乘方是指几个相同的幂相乘,如:是个相乘,读作的次幂的次方。
幂的乘方法则:幂的乘方,底数不变,指数相乘。即:(都是正整数)。
积的乘方
定义:积的乘方是指底数是乘积形式的乘方,如,等。
积的乘方法则:积的乘方,等于把积的每一个因式分别乘方,再把所得的幂相乘,即(为正整数)。
单项式乘以单项式法则
单项式与单项式相乘,把它们的系数、同底数幂分别相乘,对于只在一个单项式里含有的字母,则连同它的指数作为积的一个因式。这个法则基于乘法交换律、结合律以及同底数幂的乘法性质。
单项式乘以单项式,结果仍是单项式,对于字母因式的幂的底数是多项式形式的,应将其视为一个整体来运算,三个或三个以上的单项式相乘,法则仍适用。
例题:
单项式乘以多项式法则
单项式与多项式相乘的法则是:用单项式去乘多项式的每一项,再把所得的积相加。这个法则是乘法分配律的直接应用。单项式与多项式的积仍是一个多项式,项数与原多项式的项数相同。
例题:
多项式乘以多项式法则
多项式与多项式相乘,先用一个多项式的每一项乘另一个多项式的每一项,再把所得的积相加。这同样是乘法分配律的推广。
例题:
因式分解
定义:把一个多项式化为几个最简整式的乘积的形式,这种变形叫作把这个多项式因式分解(也叫作分解因式)。
提公因式法
一般地,如果多项式的各项有公因式,可以把这个公因式提取出来,将多项式写成公因式与另一个因式的乘积的形式,这种分解因式的方法叫做提公因式法。
例题:
分组分解法
利用分组来分解因式的方法叫做分组分解法。
例题:
十字相乘法
十字相乘法是将一元二次多项式分解因式的一种方法。具体方法是:第一步,画出十字相乘示意图,设二次多项式为,先将二次项系数分解为两个数的乘积,即,再将常数项分解为两个数的乘积,即,当时,就表明分解符合要求。
第二步,写结果。根据示意图可知,
例题:
根据十字相乘法,
可知,原式
公式法
如果把乘法公式的等号两边互换位置,就可以得到用于分解因式的公式,用来把某些具有特殊形式的多项式分解因式,这种分解因式的方法叫做公式法。
(1)平方差公式:
(2)完全平方公式:
完全平方公式的推广:
(3)立方和公式:
(4)立方差公式:
(5)完全立方公式:
(6)其他公式:
(为正整数)
(其中为偶数)
(其中为奇数)
除法
同底数幂的除法法则
同底数幂相除,底数不变,指数相减。即(,是正整数,并且)。
单项式除以单项式
单项式相除,把系数与同底数幂分别相除作为商的因式,对于只在被除式里含有的字母,则连同它的指数作为商的一个因式。注:单项式除以单项式主要是通过转化为同底数幂的除法解决的。
例如:
多项式除以多项式
多项式除以单项式,先把这个多项式的每一项分别除以这个单项式,再把所得的商相加。
例如:
相关概念
分式的概念
一般地,如果表示两个整式,并且中含有字母,那么式子叫作分式。称为分式的式子,称为分式的分母。例如:,。
整式与分式都是有理式,如果一个有理式的分母中含有字母,则为分式;若无,则为整式。
分式与整式的关系
整式与分式关系密切,如:整式、分式可以表达同一数量关系。例如:长方形的面积、长、宽三者之间的关系可以表示为或或;一个物体的质量、体积、密度三者之间的关系可以表示为或或。表达式的形式因要表示的量而异,有的是整式,有的是分式,但它们实际上表达的是同一数量关系,可以相互转化。
在证明整式不等式时,可将其转化为分式不等式来证明。
例如:已知,求证
证明:原不等式可化为 (1)
由二元均值不等式得,即,
同理,,,
以上三个不等式相加即得(1)式,从而原不等式得证。
相关推广
多项式环
多项式环是对初等数学中多项式的推倒。定义:设是有单位元的交换环,形如的表达式称为环上的一个关于的多项式,其中是整数,称为的次项,叫做多项式的系数,, 称为常数项。
把上关于的所有多项式放在一起所成的集合用表示。
多项式环的整除性
定义:令和是数域上多项式环中的两个多项式,如果存在中的一个多项式,使,则称整除,记作。
性质:(1)零多项式只能整除零多项式。
(2)任一多项式都能整除零多项数。
(3)零次多项式能整除任一多项式。
(4)若,则,其中,且。
(5)若,,则,其中为非零常数。
(6)若,,则。
(7)若,则,其中是任意多项式。
(8)若,,且,则,一般地,若,两两互素,则。
(9)多项式的根与一次因式的关系:。
应用
数学领域
在数学领域,整式可以表示一些数学概念和联系。
例题1:某人购进一批苹果,到集贸市场零售,已知卖出的苹果数量与售价的关系如下表,
用表示的公式是:。
例题2:如图,在矩形中,横向阴影部分是矩形,另一阴影部分是平行四边形,依照图中标注的数据,计算图中空白部分的面积。
解:
物理领域
在物理领域,整式可以描述物体的运动、电路的特性。比如匀速运动的路程、速度、时间的关系可以用整式表示为,还可以转化为分式: 或;同一电路中的电压、电流、电阻的关系可以用整式表示为,还可以转化为分式: 或。
例题:一辆汽车以50千米/小时的速度行驶,则行驶的路程(千米)与行驶的时间(小时)之间的关系式是:
经济领域
在经济领域中,整式可以描述经济关系和分析经济问题,如利润计算、成本分析、市场份额计算等。
%
例题:某商场销售一种名牌衬衫,每天可售出20件,每件盈利40元,为了扩大销售,增加盈利,尽量减少库存,商场决定采取适当的降价措施,经调查发现,如果每件衬衫每降价1元,商场每天可多售出2件,若商场平均每天要盈利1200元每件村衫要降价多少元?
解:设每件村衫应降价元,则每件盈利为元,每天可销出件,根据题意,列方程,得:
整理,得
解方程,得
当时,每天可售出
当时,每天可售出
参考资料 >
教研员"下基层"见闻:思考不只是学生的事-教研员,下基层-北方网-新闻中心.北方网.2023-11-26