整式為單項式和多項式的統稱,是有理式的一部分,在有理式中可以包含加、減、乘、除、乘方五種運算,但在整式中除數不能含有字母。
公元前6世紀,古希臘哲學家畢達哥拉斯(Pythagoras)提出了關于數的概念,成為代數學發展的重要奠基。17世紀,法國的數學家弗朗索瓦·維埃特(FrancoisViète)用字母代替已知和未知量,使日漸衰微的代數復生。
整式有許多運算法則,比如:在加減運算中,有去括號法則和合并同類項法則;在乘除運算中,有同底數冪相乘,底數不變,指數相加;同底數冪相除,底數不變,指數相減等運算法則。與整式相對的概念是分式,整式與分式都是有理式,如果一個有理式的分母中含有字母,則為分式;若無,則為整式。整式及其運算法則在數學、物理、經濟的領域中都具有廣泛的應用價值。
定義
用運算符號(包括加、減、乘、乘方)將數和表示數的字母連接起來的代數式稱為整式。
整式是單項式和多項式重武器。只包含字母的乘法運算,不包含加減運算,稱為單項式。幾個單項式經過加減運算得到的,稱為多項式。
單項式
單項式是由數字或字母的積所組成的式子,單獨一個數或字母也是單項式。例如:、。
單項式的系數
單項式中的數字因數叫做這個單項式的系數。例如:單項式的系數是。
單項式的次數
一個單項式中,所有字母的指數的和叫做這個單項式的次數。例如:單項式的系數為,次數為。
多項式
多項式是幾個單項式的和,例如:就是一個多項式。
多項式的項
在多項式中,每個單項式叫做多項式的項,其中不含字母的項叫做常數項。一個多項式有幾項,就叫幾項式。例如:為四項式,這四項分別是:,前三項中字母的指數之和依次為,分別稱這些項為原多項式的三次項、二次項、一次項,最后一項不含字母,叫常數項。
多項式的次數
多項式里,次數最高項的次數叫作這個多項式的次數。例如:的次數為,稱為二次二項式。
有時多項式的次數是對特定的字母說的。例如,是字母的二次式,稱為的二次三項式,其中,字母與分別叫做二次項與一次項的文字系數。
多項式排序
把一個多項式的各項按次數大小排序,各項次數從大到小排列的叫降冪排列,從小到大排列的叫升冪排列。例如:為降冪排列,為升冪排列。
簡史
公元前6世紀,古希臘哲學家畢達哥拉斯(Pythagoras)提出了關于數的概念,成為代數學發展的重要奠基。8至13世紀,阿拉伯數學家如歐瑪爾·海亞姆(Ghiydth aNisdbflri)在代數方面取得了許多創新性的成就,如解二次方程、完全數的處理和把分式表達式轉化成小分數等。
17世紀,法國的數學家弗朗索瓦·維埃特(FrancoisViète)用字母代替已知和未知量,使日漸衰微的代數復生。
整式的運算
加減
整式的加減,主要步驟為去括號、合并同類項,將多項式化簡,結果可按某個字母的降冪排列。
去括號法則
例題:求兩個多項式與的和
解:
合并同類項法則
同類項定義:所含字母相同,并且相同字母的指數也相同的項叫做同類項。
所有常數項都是同類項;同類項與它們所含字母順序無關;同類項與系數無關。
合并同類項法則是:將多項式中的同類項合并成一項,所得項的系數是合并前各同類項系數的和,且字母連同它的指數不變。
例題:求兩個多項式與的差
解:
乘法
同底數冪的乘法
定義:同底數冪是指底數相同的冪。底數可以是具體的數,也可以是單項式或多項式。
同底數冪的乘法法則:同底數冪相乘,底數不變,指數相加。即(都是正整數)。
冪的乘方
定義:冪的乘方是指幾個相同的冪相乘,如:是個相乘,讀作的次冪的次方。
冪的乘方法則:冪的乘方,底數不變,指數相乘。即:(都是正整數)。
積的乘方
定義:積的乘方是指底數是乘積形式的乘方,如,等。
積的乘方法則:積的乘方,等于把積的每一個因式分別乘方,再把所得的冪相乘,即(為正整數)。
單項式乘以單項式法則
單項式與單項式相乘,把它們的系數、同底數冪分別相乘,對于只在一個單項式里含有的字母,則連同它的指數作為積的一個因式。這個法則基于乘法交換律、結合律以及同底數冪的乘法性質。
單項式乘以單項式,結果仍是單項式,對于字母因式的冪的底數是多項式形式的,應將其視為一個整體來運算,三個或三個以上的單項式相乘,法則仍適用。
例題:
單項式乘以多項式法則
單項式與多項式相乘的法則是:用單項式去乘多項式的每一項,再把所得的積相加。這個法則是乘法分配律的直接應用。單項式與多項式的積仍是一個多項式,項數與原多項式的項數相同。
例題:
多項式乘以多項式法則
多項式與多項式相乘,先用一個多項式的每一項乘另一個多項式的每一項,再把所得的積相加。這同樣是乘法分配律的推廣。
例題:
因式分解
定義:把一個多項式化為幾個最簡整式的乘積的形式,這種變形叫作把這個多項式因式分解(也叫作分解因式)。
提公因式法
一般地,如果多項式的各項有公因式,可以把這個公因式提取出來,將多項式寫成公因式與另一個因式的乘積的形式,這種分解因式的方法叫做提公因式法。
例題:
分組分解法
利用分組來分解因式的方法叫做分組分解法。
例題:
十字相乘法
十字相乘法是將一元二次多項式分解因式的一種方法。具體方法是:第一步,畫出十字相乘示意圖,設二次多項式為,先將二次項系數分解為兩個數的乘積,即,再將常數項分解為兩個數的乘積,即,當時,就表明分解符合要求。
第二步,寫結果。根據示意圖可知,
例題:
根據十字相乘法,
可知,原式
公式法
如果把乘法公式的等號兩邊互換位置,就可以得到用于分解因式的公式,用來把某些具有特殊形式的多項式分解因式,這種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:
完全平方公式的推廣:
(3)立方和公式:
(4)立方差公式:
(5)完全立方公式:
(6)其他公式:
(為正整數)
(其中為偶數)
(其中為奇數)
除法
同底數冪的除法法則
同底數冪相除,底數不變,指數相減。即(,是正整數,并且)。
單項式除以單項式
單項式相除,把系數與同底數冪分別相除作為商的因式,對于只在被除式里含有的字母,則連同它的指數作為商的一個因式。注:單項式除以單項式主要是通過轉化為同底數冪的除法解決的。
例如:
多項式除以多項式
多項式除以單項式,先把這個多項式的每一項分別除以這個單項式,再把所得的商相加。
例如:
相關概念
分式的概念
一般地,如果表示兩個整式,并且中含有字母,那么式子叫作分式。稱為分式的式子,稱為分式的分母。例如:,。
整式與分式都是有理式,如果一個有理式的分母中含有字母,則為分式;若無,則為整式。
分式與整式的關系
整式與分式關系密切,如:整式、分式可以表達同一數量關系。例如:長方形的面積、長、寬三者之間的關系可以表示為或或;一個物體的質量、體積、密度三者之間的關系可以表示為或或。表達式的形式因要表示的量而異,有的是整式,有的是分式,但它們實際上表達的是同一數量關系,可以相互轉化。
在證明整式不等式時,可將其轉化為分式不等式來證明。
例如:已知,求證
證明:原不等式可化為 (1)
由二元均值不等式得,即,
同理,,,
以上三個不等式相加即得(1)式,從而原不等式得證。
相關推廣
多項式環
多項式環是對初等數學中多項式的推倒。定義:設是有單位元的交換環,形如的表達式稱為環上的一個關于的多項式,其中是整數,稱為的次項,叫做多項式的系數,, 稱為常數項。
把上關于的所有多項式放在一起所成的集合用表示。
多項式環的整除性
定義:令和是數域上多項式環中的兩個多項式,如果存在中的一個多項式,使,則稱整除,記作。
性質:(1)零多項式只能整除零多項式。
(2)任一多項式都能整除零多項數。
(3)零次多項式能整除任一多項式。
(4)若,則,其中,且。
(5)若,,則,其中為非零常數。
(6)若,,則。
(7)若,則,其中是任意多項式。
(8)若,,且,則,一般地,若,兩兩互素,則。
(9)多項式的根與一次因式的關系:。
應用
數學領域
在數學領域,整式可以表示一些數學概念和聯系。
例題1:某人購進一批蘋果,到集貿市場零售,已知賣出的蘋果數量與售價的關系如下表,
用表示的公式是:。
例題2:如圖,在矩形中,橫向陰影部分是矩形,另一陰影部分是平行四邊形,依照圖中標注的數據,計算圖中空白部分的面積。
解:
物理領域
在物理領域,整式可以描述物體的運動、電路的特性。比如勻速運動的路程、速度、時間的關系可以用整式表示為,還可以轉化為分式: 或;同一電路中的電壓、電流、電阻的關系可以用整式表示為,還可以轉化為分式: 或。
例題:一輛汽車以50千米/小時的速度行駛,則行駛的路程(千米)與行駛的時間(小時)之間的關系式是:
經濟領域
在經濟領域中,整式可以描述經濟關系和分析經濟問題,如利潤計算、成本分析、市場份額計算等。
%
例題:某商場銷售一種名牌襯衫,每天可售出20件,每件盈利40元,為了擴大銷售,增加盈利,盡量減少庫存,商場決定采取適當的降價措施,經調查發現,如果每件襯衫每降價1元,商場每天可多售出2件,若商場平均每天要盈利1200元每件村衫要降價多少元?
解:設每件村衫應降價元,則每件盈利為元,每天可銷出件,根據題意,列方程,得:
整理,得
解方程,得
當時,每天可售出
當時,每天可售出
參考資料 >