09. Задачи на сложение и вычитание дробей

На этом уроке мы продолжим рассматривать простейшие операции с алгебраическими дробями – их сложение и вычитание. Сегодня мы сделаем основной акцент на рассмотрении примеров, в которых наиболее важной частью решения будет разложение знаменателя на множители всеми способами, которые нам известны: с вынесением общего множителя, методом группировки, выделением полного квадрата, с помощью формул сокращённого умножения. В ходе урока будет рассмотрено несколько достаточно сложных задач на дроби.

Тема: Алгебраические дроби. Арифметические операции над алгебраическими дробями

Урок: Задачи на сложение и вычитание дробей

На уроке рассмотрим и обобщим все случаи сложения и вычитания дробей: с одинаковыми и с разными знаменателями. В общем виде будем решать задачи вида: .

Ранее мы уже видели, что при сложении или вычитании алгебраических дробей одной из важнейших операций является разложение знаменателей на множители. Аналогичная процедура проделывается и в случае обыкновенных дробей. Еще раз вспомним, каким образом необходимо работать с обыкновенными дробями.

Пример 1. Вычислить .

Решение. Воспользуемся, как и ранее, основной теоремой арифметики о том, что любое число можно разложить на простые множители: .

Определим наименьшее общее кратное знаменателей: НОК () = НОК () =  – это и будет общий знаменатель дробей, и, исходя из него, определим дополнительные множители для каждой из дробей: для первой дроби , для второй дроби , для третьей дроби .

.

Ответ: .

В указанном примере мы пользовались основной теоремой арифметики для разложения чисел на множители. Далее, когда в роли знаменателей будут выступать многочлены, их необходимо будет раскладывать на множители следующими известными нам методами: вынесение общего множителя, метод группировки, выделение полного квадрата, использование формул сокращенного умножения.

Пример 2. Сложить и вычесть дроби .

Решение. Знаменатели всех трёх дробей являются сложными выражениями, которые необходимо разложить на множители, затем найти для них наименьший общий знаменатель и указать дополнительные множители для каждой из дробей. Проделаем все эти действия отдельно, а затем подставим результаты в исходное выражение.

В первом знаменателе вынесем общий множитель:  – после вынесения общего множителя можно заметить, что выражение в скобках сворачивается по формуле квадрата суммы.

Во втором знаменателе вынесем общий множитель:  – после вынесения общего множителя применяем формулу разности квадратов.

В третьем знаменателе выносим общий множитель: .

После разложения на множители третьего знаменателя можно заметить, что во втором знаменателе можно выделить множитель  для более удобного поиска наименьшего общего знаменателя дробей, сделаем мы это с помощью вынесения минуса за скобки , во второй скобке мы поменяли местами слагаемые для более удобной формы записи.

Определим наименьший общий знаменатель дробей как выражение, которое делится на все знаменатели одновременно, он будет равен: .

Укажем дополнительные множители: для первой дроби , для второй дроби  – вынесенный в знаменателе минус не учитываем, т. к. запишем его ко всей дроби, для третьей дроби .

Теперь выполним действия с дробями, не забыв поменять знак перед второй дробью:

. 

На последнем этапе решения мы привели подобные слагаемые и записали их в порядке убывания степеней при переменной .

Ответ: .

На приведённом примере мы ещё раз, как и на прошлых уроках, продемонстрировали алгоритм сложения/вычитания дробей, который заключается в следующем: разложить на множители знаменатели дробей, найти наименьший общий знаменатель, дополнительные множители, выполнить процедуру сложения/вычитания и, по возможности, упростить выражение и произвести сокращение. Этим алгоритмом мы будем пользоваться и в дальнейшем. Рассмотрим теперь более простые примеры.

Пример 3. Вычесть дроби .

Решение. В данном примере важно увидеть возможность сократить первую дробь до приведения её к общему знаменателю со второй дробью. Для этого числитель и знаменатель первой дроби разложим на множители.

Числитель:  – в первом действии разложили часть выражения по формуле разности квадратов, а во втором – вынесли общий множитель .

Знаменатель:  – в первом действии разложили часть выражения по формуле квадрата разности, а во втором – вынесли общий множитель . Подставим полученные числитель и знаменатель в исходное выражение и сократим первую дробь на общий множитель :

.

Ответ: .

Пример 4. Выполнить действия .

Решение. В этом примере, как и предыдущем, важно заметить и осуществить сокращение дроби до выполнения действий. Разложим числитель и знаменатель на множители.

Числитель:  – по формуле разности кубов.

Знаменатель:  – вынесли общий множитель. Подставим все в исходное выражение и сократим дробь на :

.

После сокращения укажем область допустимых значений переменной .

Ответ: , .

На сегодняшнем уроке мы ещё раз подчеркнули важность умения раскладывать многочлены на множители при сложении и вычитании алгебраических дробей. Эта техника окажется полезной и на дальнейших уроках.

На следующем уроке мы поговорим об умножении и делении алгебраических дробей.

Список литературы

1. Башмаков М. И. Алгебра 8 класс. – М.: Просвещение, 2004.

2. Дорофеев Г. В., Суворова С. Б., Бунимович Е. А. и др. Алгебра 8. – 5-е изд. – М.: Просвещение, 2010.

3. Никольский С. М., Потапов М. А., Решетников Н. Н., Шевкин А. В. Алгебра 8 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2006.

Полезные ссылки

1. Математика в школе: поурочные планы.

2. Математика в школе: поурочные планы.

Проверь себя

1. № 205, 206 (а, б), 208, 209. Дорофеев Г. В., Суворова С. Б., Бунимович Е. А. и др. Алгебра 8. – 5-е изд. – М.: Просвещение, 2010.

2. Выполнить действия .

3. Выполнить действия .

4. Выполнить действия .