00:00
00:00
KURSER  / 
Matematik 2b
/  Algebra – Matematik 2

Kom igång med Algebra i kursen

Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet

I den här lektionen får du en introduktion av algebran i denna kurs. Den ger även möjlighet att repetera och fördjupa det du tidigare lärt dig i förenkla algebraiska uttryck och kring olika potensregler. Återvänd till lektionen Begrepp i Algebra för att repetera de olika begreppen.

Förenkla algebraiska uttryck

Om flera termer i ett algebraiskt uttryck är av samma sort så kan vi addera alternativt subtrahera dessa med varandra, så att vi minskar antalet termer i uttrycket.

Förenkla algebraiska uttryck

När man gör detta kallas det att man förenklar uttrycket. Men för att detta skall kunna göras, måste alltså termerna vara av samma sort. 

Anledningen till att vi eftersträvar att förenkla uttrycken är att det ökar tydligheten och överskådligheten av uttrycken. Det kommer vi att ha stor användning av när vi ska visualisera uttrycken som grafer i ett koordinatsystem eller ange olika egenskaper hos uttryck som sammanfogas till funktioner. Men mer om detta senare.

Termer av samma sort

Det man menar när man tala om termer av samma sort är att termerna innehåller samma variabler och att de har samma gradtal. Alltså samma exponent.

Exempelvis gäller att variabeltermerna x2x^2x2-x^2 och 6x26x^2 är av samma sort. Lika så a4a^42a42a^4 och 0,3a4-0,3a^4.

Exempel 1

Förenkla uttrycket  2x2+10xx+5x22x^2+10x-x+5x^22x2+10xx+5x2  

Lösning

Vår uppgift är att addera och subtrahera termer av samma sort, så att uttrycket innehåller så få termer som möjligt. Vi kontrollerar variablerna och dess exponenter. Därefter markerar vi här termer av samma sort med samma färg. 
Termer av samma sort
och får att  

2x2+10xx+5x2=7x2+9x2x^2+10x-x+5x^2=7x^2+9x2x2+10xx+5x2=7x2+9x

Vi observerar att exponenten inte är den samma och även om variabeln är densamma så räcker alltså inte detta för att ”slå ihop” termerna.

Det beror på att om vi skriver uttrycket i utvecklad form så har vi

 2x2+10xx+5x2=2xx+10x1x+5xx2x^2+10x-x+5x^2=2\cdot x\cdot x+10\cdot x-1\cdot x+5\cdot x\cdot x2x2+10xx+5x2=2·x·x+10·x1·x+5·x·x

och vi ser att första och sista termen inte anger att antal xxx utan antal ”xxx i kvadrat”, vilket inte är det samma.

Viktigt att förstå i detta sammanhang är att abab och 7ba7ba  är av samma sort, även om det inte är riktigt lika tydlig att först se. Men eftersom att multiplikationen är kommutativ, vilket betyder att faktorer kan byta ordning utan att ändra värde,  ab=baa\cdot b=b\cdot aa·b=b·a, innehåller termerna variabler med samma exponent, även om de står i ombytt ordning. Alltså är de av samma sort.

Exempel 2

Förenkla uttrycket  x2+10xyyx85x2x^2+10xy-yx-8-5x^2x2+10xyyx85x2  

Lösning

Vår uppgift är, igen, att addera och subtrahera termer av samma sort, så att uttrycket innehåller så få termer som möjligt. Därför kontrollerar vi variablerna och exponenterna. Sedan markerar vi åter termer av samma sort med samma färg.

Termer av samma sort

Termerna 10xy10xy10xy och yx-yxyx innehåller variabler med samma exponent, eftersom att multiplikationen mellan xyxyxy och  yxyxyx är kommutativ, vilket gör att de kan subtraheras. Även andragradstermerna x2x^2x2 och  5x2-5x^25x2 kan slås samman. Vi får att

 x2+10xyyx85x2=4x2+9xy8x^2+10xy-yx-8-5x^2=-4x^2+9xy-8x2+10xyyx85x2=4x2+9xy8 

Sammanfattningsvis gäller att vid sammanslagning av termer kan koefficienterna till variabeln vara olika, men inte exponenterna.

Vi understryker som följd av detta att 2x2x och x2x^2 varken är samma sak eller av ”samma sort” då de har olika grad, dvs de har olika exponenter och motsvarar 2x2\cdot x2·x  respektive xxx\cdot xx·x. Inte heller  xy2xy^2xy2 och  xyxyxy är av samma sort, eftersom att variabel yyy har olika exponenter.

Skriva potenser med digitala hjälpmedel

Vi påminner om att du skriver potenser på Eddler i kortsvaren eller på GeoGebra på följande vis.

Upphöjt till kan skrivas genom att hålla nere shift och samtidigt trycka på knappen med symbolen ^

Ofta hittar du den på knappen precis till höger om Å.

På vissa digitala hjälpmedel skrivs ^ ut genast, medans det på andra inte skrivs förrän du anger vad du vill ha i exponenten, det vill säga ^ skrivs ut samtidigt som du ex skriver ut exponenten tre i skrivsättet 7^3.

Potenslagarna

För att förenkla och effektivisera beräkningar med potenser används potenslagarna, även kallade potensreglerna. Dessa kan endast användas när potenserna i uttrycket är skrivna på samma bas.  

Potenslagarna

För alla reella tal mmm och nnn och positiva tal aaa och bbb gäller att

aman=am+na^m\cdot a^n=a^{m+n}am·an=am+n

aman\frac{a^m}{a^n}aman  =amn=a^{m-n}=amn

(am)n=amn(a^m)^n=a^{m\cdot n}(am)n=am·n

(ab)n=anbn\left(\frac{a}{b}\right)^n=\frac{a^n}{b^n}(ab )n=anbn 

(ab)n=anbn(a\cdot b)^n=a^n\cdot b^n(a·b)n=an·bn

an=a^{-n}=an= 1an\frac{1}{a^n}1an    där  a0a\ne0a0

a0=1a^0=1a0=1

a1n=ana^{\frac{1}{n}}=\sqrt[n]{a}a1n =na

Vi påminner igen att du måste du ha samma bas för att potenslagarna skall kunna användas. Har potenserna inte samma bas kan man försöka skriva om dem så att de får samma bas med bibehållet värde. Men det är inte alltid möjligt. I dessa fall får man beräkna uttrycken utan potensregler.

Exempel 3

Förenkla

a)   x3x5x^3\cdot x^5x3·x5 

b)  15a43a2\frac{15a^4}{3a^2}15a43a2  

c)  a3b5a^3\cdot b^5a3·b5 

Lösning

Enligt potensreglerna får vi att

a)   x3x5=x8x^3\cdot x^5=x^8x3·x5=x8 

b) Vi kan dividera koefficienterna för sig och sedan använda potensregeln på variablerna.

15a43a2=153a4a2=153\frac{15a^4}{3a^2}=\frac{15}{3}\cdot\frac{a^4}{a^2}=\frac{15}{3}\cdot15a43a2 =153 ·a4a2 =153 · a42=5a2a^{4-2}=5a^2a42=5a2  

c) Uttrycket  a3b5a^3\cdot b^5a3·b5 kan inte förenklas mer eftersom att basen inte är den samma på de två potenserna.

Återvänd till lektionen Potenser och Potenslagar om du känner dig osäker på detta.

Exempel 4

Lös ekvationen med hjälp av potenslagarna

a)   x12=8x^{\frac{1}{2}}=8x12 =8 

b)   2x3=542x^3=542x3=54 

Lösning

a) Enligt potensreglerna får vi att  x12=8x^{\frac{1}{2}}=8x12 =8  är detsamma som x=8\sqrt{x}=8x=8 och vi får att x=64x=64x=64  eftersom att

 x12=8x^{\frac{1}{2}}=8x12 =8        upphöj båda led till 222 

(x12)2=82\left(x^{\frac{1}{2}}\right)^2=8^2(x12 )2=82      förenklar potensen i VL:  (x12)2=x122=x22=x1=x\left(x^{\frac{1}{2}}\right)^2=x^{\frac{1}{2}\cdot2}=x^{\frac{2}{2}}=x^1=x(x12 )2=x12 ·2=x22 =x1=x 

 x=64x=64x=64 

eller

x=8\sqrt{x}=8x=8       upphöj båda led till 222 

 (x)2=82\left(\sqrt{x}\right)^2=8^2(x)2=82 

 x=64x=64x=64 

b) Vi löser ekvationen

 2x3=542x^3=542x3=54    dividera båda led med  222 

 x3=27x^3=27x3=27     dra tredjeroten ur båda led eller upphöj till 13\frac{1}{3}13  

 x=3x=3x=3 

Vi kan lösa b) med huvudräkning då vi vet att  27=93=333=3327=9\cdot3=3\cdot3\cdot3=3^327=9·3=3·3·3=33  vilket ger att  x3=33x^3=3^3x3=33 och vi ser att  x=3x=3x=3.

Återvänd till lektionen Potensekvationer om du känner dig osäker på detta.

Förenkla uttryck med parenteser

Om parentesen föregås av ett plustecken så ändras inte några tecken framför termerna när du tar bort parentesen.

 a+(b+c)=a+b+ca+\left(b+c\right)=a+b+ca+(b+c)=a+b+c     

Om en parentes istället föregås av ett minustecken så byter alla termer i parentesen tecken när parentesen tas bort.   

 a(b+c)=abca-\left(b+c\right)=a-b-ca(b+c)=abc 

 a(bc)=ab+ca-\left(b-c\right)=a-b+ca(bc)=ab+c 

Vi tar ett exempel på förenkling av uttryck med parenteser.

Exempel 5

Förenkla uttrycket  20(x2+x)+(2x2+x)20-(x^2+x)+(2x^2+x)20(x2+x)+(2x2+x) 

Lösning

Vi börjar med att ta bort parenteserna. Subtraktionstecknet innan parentesen medför att alla termer i parentesen får ombytt tecken. Additionstecknet medför ingen förändring.

 20(x2+x)+(2x2+x)=20-(x^2+x)+(2x^2+x)=20(x2+x)+(2x2+x)= 
 20x2x+2x2+x20-x^2-x+2x^2+x20x2x+2x2+x 

Nu förenklar vi uttrycket genom att adderar och subtraherar termer av samma sort.

 20x2x+2x2+x=20-x^2-x+2x^2+x=20x2x+2x2+x= 
 20+x220+x^220+x2 

För att öka tydligheten av uttryckets karaktär, skriver vi det gärna på formen med termen med störst gradtal först. Alltså som x2+20 x^2+20. Men det andra sättet är inte fel. Bara lite mindre tydligt.

Nu är det bara att sätta igång att öva på att förenkla uttryck. Du kommer ha stor användning av att behärska detta även i kommande kurser.

Gå till lektionen Förenkla algebraiska uttryck om du vill repetera mer.

Multiplicera in och utveckla uttryck

När vi utvecklar uttryck med parenteser, även kallat multiplicera in, ska alla termer i parentesen multipliceras med faktorn.

 

Vi repeterar följande regler för att ta bort parenteser i algebraiska uttryck. 

Beroende på vad man ska använda sitt uttryck till underlättar det att kunna ange det i antingen i faktorform eller som en utvecklad summa.

Exempel 6

Utveckla uttrycket  3a(b+4)3a\left(b+4\right)3a(b+4) 

Lösning

Att ”utveckla uttrycket” innebär att skriva det som en summa i stället för en produkt. Vi multiplicerar in 3a3a3a i parentesen för att lyckas med det. Kom ihåg att alla termer i parentesen ska multipliceras med 3a3a3a

 3a(b+4)=3ab+3a4=3ab+12a3a\left(b+4\right)=3\cdot a\cdot b+3\cdot a\cdot4=3ab+12a3a(b+4)=3·a·b+3·a·4=3ab+12a 

När vi svarar samlar vi ihop alla koefficienter, talen som multipliceras med en variabeln, och bildas en ny koefficient av deras produkt och placeras framför variabeln. I exemplet ovan är det koefficienterna 333 och 444 till variabeln aaa som multipliceras till produkten 121212 som alltså blir andra termernas ”förenklade” koefficient.

Faktorisering

En annan viktig del i arbetet med algebra är faktoriseringI lektionen Faktorisera algebraiska uttryck gick vi igenom grunderna vid faktorisering. Vi repeterar dem kort här med några exempel. Känner du dig osäker så återvänd till den lektionen för att träna mer.

Faktorisering

Man säger att man ”bryter ut” en faktor och förvandlar på så vis en summa till en produkt. Viktigt är att komma ihåg att det man bryter ut måste brytas ut ur alla termer i uttrycket! Vid faktoriseringen skiljs den utbrutna faktorn och det som är kvar av respektive term med en parentes.

Exempel 7

Bryt ut största möjliga faktor ur  3x2+2x3x^2+2x3x2+2x och skriv som en produkt.

Lösning

Vi skriver först om varje term som ”tydliga” faktorer, för att lättare se vilka som är gemensamma och därmed kan brytas ut.

 3x2+2x=3x^2+2x=3x2+2x= 

 3xx+2x3\cdot x\cdot x+2\cdot x3·x·x+2·x  

Vi se nu att termerna har en gemensamma faktor xxx, vilket ger att vi kan bryta ut xxx utanför en tillsatt parentes.

Så vi kan skriva om uttrycket till produkten x(3x+2)x\left(3x+2\right)x(3x+2)   där xxx och (3x+2)\left(3x+2\right)(3x+2) faktorer.

Viktigt att komma ihåg är att när du bryter ut en hel terms värde finns ändå en etta kvar i parentesen.

Exempel 8

Faktorisera uttrycket 2x2+2x2x^2+2x2x2+2x till två faktorer.

Lösning

Vi skriver om uttrycket som faktorer för att lättare se vilka som är gemensamma och där med kan brytas ut.

 2x2+2x=2x^2+2x=2x2+2x= 

 2xx+2x2\cdot x\cdot x+2\cdot x2·x·x+2·x  

Vi se nu att termerna har två gemensamma faktorer, 222 och xxx, vilket ger att vi kan bryta ur dem utan för parentesen. Tänk på att det måste finnas kvar en etta när du bryter ut 2x2x2x ur andra termen. Annars får du inte tillbaks likheten om du multiplicerar in dem igen. Vi skriv till den. 

 2xx+2x1=2\cdot x\cdot x+2\cdot x\cdot1=2·x·x+2·x·1= 

 2x(x+1)2x(x+1)2x(x+1)  

Hade vi inte skrivit med ettan i parentesen är risken att vi fått  2x(x+0)=2x22x\left(x+0\right)=2x^22x(x+0)=2x2  som alltså inte är rätt svar!

Exempel 9

Faktorisera uttrycket  6x+3x212x36x+3x^2-12x^36x+3x212x3 

Lösning

Vi skriver om uttrycket som faktorer för att lättare se vilka som är gemensamma och där med kan brytas ut. Dessutom undersöker vi om det finns någon lämplig faktor att skriva om koefficienterna till. I detta fall är  12=26=22312=2\cdot6=2\cdot2\cdot312=2·6=2·2·3 lämpligt att utnyttja.

 6x+3x212x3=6x+3x^2-12x^3=6x+3x212x3= 

23x+3xx34xxx2\cdot3\cdot x+3\cdot x\cdot x-3\cdot4\cdot x\cdot x\cdot x2·3·x+3·x·x3·4·x·x·x  

Vi se nu att termerna har två gemensamma faktorer, 333 och xxx, vilket ger att vi kan bryta ur dem utan för parentesen.

 23x+3xx34xxx=2\cdot3\cdot x+3\cdot x\cdot x-3\cdot4\cdot x\cdot x\cdot x=2·3·x+3·x·x3·4·x·x·x= 

 3x(2+x4x2)3x(2+x-4x^2)3x(2+x4x2)  

vilket vi gärna även här skriver om i ordning med fallande grad som

 3x(4x2+x+2)3x(-4x^2+x+2)3x(4x2+x+2) 

Distributiva lagen

Den lag vi använder när vi multiplicerar in faktorer i parenteser eller fakotriserar kallas för den distributiva lagen. Vi kommer titta närmre på den i kommande lektion. Lagen säger följande.

a(b+c)=ab+aca(b+c)=ab+ac

Vi kan motivera lagen genom att visa att en rektangels area kan beskrivas på två olika sätt. De två sätten kommer motsvara vänster och högerledet i den distributiva lagen.

Distributiva lagen

Då den stora rektangeln har sidorna aaa och b+cb+cb+c, kan vi uttrycka rektangelns area genom att multiplicera sidornas längder med varandra,  a(b+c)a\left(b+c\right)a(b+c).

De två små rektanglarna har sidorna aaa och bbb samt  aaa och ccc. De mindre rektanglarnas areor får vi genom att multiplicera deras respektive längder med varandra. Vi får att de två rektanglarna  ab=aba\cdot b=aba·b=ab och  ac=aca\cdot c=aca·c=ac.

Vi faktoriserar algebraiska uttryck med hjälp av att använda den distributiva lagen ”baklänges”.

Exempel i videon

  • Förenkla (2x2+2x)(x22x)(2x^2+2x)-(x^2-2x)(2x2+2x)(x22x) 
  • Förenkla (3ab22ab)2(a2b2ab)(3ab^2-2ab)-2(a^2b-2ab)(3ab22ab)2(a2b2ab) 
  • Bryt ut största möjliga faktor ur 2x3y6xy22x^3y-6xy^22x3y6xy2 
  • Bestäm nnn då 353n=33\frac{3^5}{3^n}=3^3353n =33
  • Lös ekvationen 2x2x4=162^x\cdot2^{x-4}=162x·2x4=16