📘 CodingMarble Learn

Алгебраические выражения: переменные, слагаемые и упрощение

Алгебраическое выражение состоит из букв (переменных) и чисел, соединённых знаками +, −, × и ÷, например 3x + 2. Переменная обозначает число, которое может меняться. Выражение складывается из слагаемых (3x и 2). В слагаемом 3x число 3 называется коэффициентом; слагаемое без буквы, как 2, называется свободным членом (константой). Подобные слагаемые имеют одну и ту же буквенную часть (3x и 5x), их можно складывать; неподобные (3x и 2, или x и x²) складывать нельзя. Подстановка значит поставить число вместо буквы и найти значение. Раскрытие скобок: a(b + c) = ab + ac. Разложение на множители делает обратное: выносит общий множитель за скобки. Формула — это выражение, которое даёт одну величину через другие, а тождество верно при любом значении буквы.

🎬 История по шагам

  1. Переменная — это буква для числа, которое может меняться. Полоска — это x; её длина меняется.
  2. В выражении 3x + 2 два слагаемых. 3 — коэффициент при x, а 2 — константа.
  3. Подобные слагаемые объединяются: 2x + 3 + x + 1 становится 3x + 4. Складывать x и 1 нельзя.
  4. Подстановка: ставим число вместо x. Если x = 4, то 3x + 2 = 14.
  5. Раскрытие скобок: 3(x + 2) — это 3 ряда по x + 2, то есть 3x + 6.
  6. Свободная игра: составь a(x + b), прочитай раскрытый вид, а потом разложи его обратно на множители.

Совет: тяни 3D-сцену, чтобы повернуть её. Двумя пальцами можно приблизить.

🤔 Частые сомнения — разобраны

Зачем нужны буквы вместо чисел?

Буква позволяет одному правилу работать для любого числа; посмотри, как один и тот же x принимает много значений.

Знак входит в слагаемое?

Да. Знак перед слагаемым принадлежит ему: в 5 − 2x слагаемое равно −2x.

Почему 3x + 4 не может стать 7x?

Полоски x и единичные квадратики — разные фигуры; они не сливаются в один вид.

Что значит «значение выражения»?

Это число, которое получается, когда вместо каждой буквы поставили число.

Почему число снаружи умножается на каждое слагаемое?

3(x + 2) значит три целых ряда по x + 2, поэтому каждая часть встречается 3 раза.

Как разложение на множители связано с раскрытием скобок?

Это раскрытие скобок наоборот: из 2x + 6 ты находишь прямоугольник из 2 рядов по x + 3.

Переменные и константы

Переменная — это буква (x, y, n, a…), которая обозначает число. Её значение может меняться. Константа — число с постоянным значением, например 5 или −2.

Зачем нужны буквы? Буква позволяет записать одно правило для многих чисел. Фраза «у квадрата сторона s» даёт периметр 4s для любого квадрата: при s = 3 cm получаем 12 cm, при s = 10 cm получаем 40 cm.

Алгебраическое выражение соединяет переменные и константы знаками +, −, × или ÷. Примеры: 3x + 2, 5a − 4b, x² + 7, n/2. В выражении нет знака равенства; он есть в уравнении (3x + 2 = 14).

Правила записи: 3 × x пишем как 3x (сначала число, без знака ×); x × x — это x²; 1x — просто x.

Слагаемые, коэффициенты и виды выражений

Части выражения, соединённые знаками + или −, называются его слагаемыми (членами). В выражении 4x² − 3x + 7 слагаемые: 4x², −3x и 7. Знак перед слагаемым относится к нему.

Название по числу слагаемых

Как читать строение выражения

Смотри на выражение как на блоки. В 5(x + 2)² вся скобка (x + 2) — один блок, который возводят в квадрат, а затем умножают на 5. Увидев блоки, ты понимаешь, что делать сначала, и можешь заметить, например, что значение никогда не бывает отрицательным.

Подобные слагаемые и упрощение

Подобные слагаемые имеют ровно те же буквы в тех же степенях: 3x и −5x; 2ab и 7ab; 4y² и y². Неподобные слагаемые различаются: 3x и 3y; x и x²; x и 5.

Чтобы сложить или вычесть подобные слагаемые, складываем или вычитаем коэффициенты, а буквенную часть оставляем: 7x + 2x = 9x; 5ab − 8ab = −3ab. Неподобные слагаемые остаются отдельно: 3x + 4 не может стать 7x.

Упростить — значит привести подобные слагаемые. 2x + 3 + x + 1 = (2x + x) + (3 + 1) = 3x + 4. Эти две записи равносильны: они дают одно и то же значение при любом x.

Умножение слагаемых

Сначала умножаем числа, потом буквы: 3x × 4y = 12xy; 2a × 5a = 10a²; (−3m) × 2m² = −6m³.

Подстановка: находим значение

Чтобы найти значение выражения, заменяем каждую букву её числом и считаем по порядку действий (скобки, степени, × и ÷, затем + и −).

Пример: 2a² − 3b при a = 3, b = −2: 2 × 3² − 3 × (−2) = 2 × 9 + 6 = 24.

Формула — это равенство, связывающее величины: площадь прямоугольника A = lw; скорость v = d/t; простые проценты I = PRT/100. Подставь числа в правую часть, и получишь левую. Формулу можно и преобразовать, чтобы выразить другую букву: из v = d/t получаем d = vt.

Раскрытие скобок и разложение на множители

Раскрытие скобок использует распределительный закон: a(b + c) = ab + ac. Слагаемое снаружи умножается на каждое слагаемое внутри. 3(x + 2) = 3x + 6; −2(y − 5) = −2y + 10; x(x + 4) = x² + 4x.

В 3D выражение 3(x + 2) — это прямоугольник высотой 3 и длиной x + 2: его площадь равна 3x + 6.

Разложение на множители — обратное действие: находим наибольший общий множитель всех слагаемых и выносим его за скобки. 6x + 9 = 3(2x + 3); 4a² − 10a = 2a(2a − 5). Проверь, раскрыв скобки обратно.

Тождества

Тождество верно при любых значениях букв, например 2(x + 3) = 2x + 6 или (a + b)² = a² + 2ab + b². Уравнение вроде 2x = 6 верно только при x = 3. Тождества подробнее разбираются в уроке об алгебраических тождествах.

Попробуй: плитки алгебры дома

Вырежи бумажные полоски для x (скажем, 6 cm) и маленькие квадратики для 1 (1 cm). Выложи 2x + 3 + x + 1, а потом сдвинь одинаковые части вместе. Посчитай: 3 полоски и 4 квадратика. Теперь выложи 3 ряда «одна полоска + два квадратика», и ты увидишь, что 3(x + 2) = 3x + 6. На шаге свободной игры в 3D задай a и b и предскажи раскрытый вид, прежде чем смотреть.

Главные формулы и определения

Разобранные примеры

1. Запиши слагаемые и коэффициент при y в выражении 5y² − 7y + 4.

Слагаемые: 5y², −7y, 4. Коэффициент при y равен −7 (знак идёт вместе с ним). Свободный член = 4.

2. Упрости 4a + 3b − a + 5b − 2.

Группируем подобные слагаемые: (4a − a) + (3b + 5b) − 2 = 3a + 8b − 2.

3. Найди значение 3x + 2 при x = 4.

3 × 4 + 2 = 12 + 2 = 14.

4. Найди значение 2p² − 3q при p = −2 и q = 5.

p² = (−2)² = 4. Значит, 2 × 4 − 3 × 5 = 8 − 15 = −7.

5. Раскрой скобки и упрости 3(2x + 1) − 2(x − 4).

3(2x + 1) = 6x + 3; −2(x − 4) = −2x + 8. Складываем: 6x − 2x + 3 + 8 = 4x + 11.

6. Разложи на множители 12m² − 18m.

НОД чисел 12 и 18 равен 6; в обоих слагаемых есть m. Значит, 12m² − 18m = 6m(2m − 3). Проверка: 6m × 2m = 12m², 6m × 3 = 18m. ✓

7. Такси берёт фиксированные ₹50 плюс ₹12 за каждый километр. Запиши выражение для платы за d км и найди её для 15 км.

Плата = 50 + 12d. При d = 15: 50 + 180 = ₹230.

Частые ошибки

Тренировочный тест

1. Какая пара — подобные слагаемые?
2. Коэффициент при x в выражении 8 − 5x равен…
3. 2(x + 5) после раскрытия скобок равно…
4. Значение 4n − 3 при n = 5 равно…
5. Разложи на множители 5a + 15.

Практика: отвечай сам

Введи или выбери ответ и нажми «Проверить». Если застрял, возьми подсказку; полное решение появится после ответа.

Частые вопросы

Что такое алгебраическое выражение?

Это сочетание переменных (букв) и чисел со знаками +, −, × и ÷ без знака равенства, например 3x + 2.

Что такое подобные и неподобные слагаемые?

У подобных слагаемых одинаковые буквы в одинаковых степенях (3x, −5x). Неподобные различаются (3x, 3y или x, x²). Складывать можно только подобные.

Чем выражение отличается от уравнения?

В выражении нет знака равенства (3x + 2). Уравнение говорит, что два выражения равны (3x + 2 = 14), и его можно решить.

Где это изучают

Canada (Ontario)Grade 11A. Characteristics of Functions
NetherlandsVWO 2 (onderbouw)Numbers and quantities
NetherlandsHAVO 4 (bovenbouw, 2e fase)Algebra and counting
NetherlandsHAVO 4 (bovenbouw, 2e fase)Relationships (part 1)
NetherlandsVWO 4 (bovenbouw, 2e fase)Algebra and counting
NetherlandsVWO 4 (bovenbouw, 2e fase)Algebra and counting
PolandSzkoła podstawowa, klasa VIIBuilding algebraic expressions
RomaniaClasa a VIII-aAlgebraic calculation in ℝ
Spain2º ESOAlgebraic sense
Spain3º ESOAlgebraic sense
Spain4º ESOAlgebraic sense
Spain4º ESOAlgebraic sense
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 9Relationships between quantities and reasoning with equations
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 9Relationships between quantities
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 11Polynomial, rational and radical relationships
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 11Polynomial, rational and radical relationships
Japan中学2年Numbers and expressions
FranceQuatrièmeNumbers and calculations
Russia7 классAlgebraic expressions
Russia7 классAlgebraic expressions

Сначала изучи

Дальше изучай

Похожие уроки

Все уроки: Maths