• Nie Znaleziono Wyników

Zasadnicze własności wyrażeń ułamkowych

1(>7. Przekształcanie wyrażeń ułamkowych. W iem y z art.

119 , że iloraz nie zmienia swej wartości, jeżeli dzielną i dziel­ nik przez tę samą liczbę pomnożymy lub podzielimy. To samo tyczy się każdego wyrażenia ułam kow ego, jako ilorazu dwu wyrażeń całkowitych.

Opierając się na tej własności możemy

1° dane wyrażenie ułamkowe p r z e d s t a w i ć w n a j ­ p r o s t s z e j p o s t a c i , dzieląc licznik i mianownik przez ich n a j w i ę k s z y wspólny podzielnik. 1 5 x iy 3z 2 3 a : 2 N- p: bx2y W = ge* ^ x 3— y 3 _ ( x — y )(x 2+ x y + y 2) _ x 2+ x y + y 2 73 167.] §. 4. x 2— y2 (jx— y ) ( x + y ) x + y

2° wyrażenia ułamkowe o różnych mianownikach sprowa­ dzić do wyrażeń ułamkowych o n a j m n i e j s z y m w s p ó l n y m m i a n o w n i k u , którym będzie najmniejsza wspólna wielokro- ność danych mianowników.

a b c

N. p. Wyrażenia ułamkowe: — , — -— , —-. możemy

J b x 1y 2 % y z ^ y z 2

sprowadzić do najmniejszego wspólnego mianownika, wyszukawszy N W W mianowników: b x 2y 3, 2 x 3yz, 4 x iy z 2. Będzie nią jednomian 4 .5 , x iy 3Z2 =

20 x iy 3z 2.

Podzieliwszy 2 0 x'iy 3Z2 przez każdy z mianowników danych wyra­ żeń ułamkowych, otrzymujemy ilorazy 4 x 2Z2, 10x y 2Z, b y 2.

Pomnóżmy więc licznik i mianownik pierwszego wyrażenia ułam­ kowego przez 4 x 2Z2, drugiego przez 10x y 2Z , trzeciego przez b y 2,

a otrzymamy :

a 4 a x 2z2 b 10 b x y 2z c b cy 2

5x 2y z 2 0 x iy 3z 2 ’ 2 x 3y z 2 0 x iy 3z 2 ’ 4 x ky z 2 2 0 x iy 3z 2'

Ć w i c z e n i a X X X I V .

Następujące wyrażenia sprowadzić do najprostszej postaci:

^ 12 a kb2x o a 2 + ab 4 (a -| -6)2

18 a 2b 2y ‘ a 2— a b ' ' 5 (a 2— b 2)'

£C2+ 8 ic -| -2 2 x 2Ą - x— 15 x 3— 8 x — 3

4. - 0T - . 5. — , T . 6.

x 2 Ą - 6 x - \ ~ b ' 2 x 3 1 9 i c + 3 5 ’ ' x i l x 2 + l ' Sprowadzić do najmniejszego wspólnego mianownika następujące wyrażenia ułam kowe:

8 1 x 1 3 X

^ 0 ____

1 2 3 4 5 X— lf. (X— l ) 2’ i K+l ’ (iS + l)2’ X2— 1

a x a2 ax

x —a a—x x 2-—a2' a2—x 2'

168. Suma i różnica wyrażeń ułamkowych. Suma lub

różnica wyrażeń ułamkowych o tym samym mianowniku jest na podstawie art. 123. nowem wyrażeniem ułamkowem, które ma ten sam mianownik, a którego licznik jest sumą, lub różnicą liczników danych wyrażeń ułamkowych.

Jeżeli dane wyrażenia ułamkowe nie mają wspólnego

mianownika, należy je sprowadzić do najmniejszego wspólnego mianownika, a z tak przekształconymi ułamkami postąpić w e­ dług powyższego prawidła.

Przykłady : c c c(cl b) c(a-\-b) 2 ac aj

PJ

a-\-b a — b a2—b2 a 2—b 2 a 2—b2 a-\-b a — b ( a- \ - b) 2 (a — 6)2 4 ab y) x jr

?j-a - b ?j-a + b a2- b 2 a2—b2 a2—b2'

x— 2 (* + 3)(it;2— 3iC-|-4) x— 2 x 2 3 x - \ - 4 : x 2 3 2 : 4 - 4 x2 — 3 # -(-4 x 3— 52:4-12—(x— 2) x 3— 62:4-14 - 2l x —32:4-4 a;2—32:4-4 ć w i c z e n i a X X X V . 32;— 5 y 2 x— y — z x-\-y-\-z 1 1 1 1 . --- - 4 --- -— H * = ? 2. — 4--- i— - = ? 4 3 12 bc ac ab a b 1 1 1 2y 3 . --- !---= ? 4 . --- ]---= ? 5 ---1---— „ = ?

a — b aĄ~ b a — b a-\-b x-\-y x 2— y 2

1 4 -3 2 ; 1 — 32: 3 5 2 x— 7 6 . — --- = ? 7 . ---^---= ? 1— 82: 1 4 - 32: x 2 x— 1 42;2 — 1 8 . 2:24 - 2 2 :4 -9 --- 1 4 - — i 4 3 --- --- — - = ? 6 (2;— 1) 1 0 (2;— 3) 15(2:4 -2) 2 1 4 2 :4 -3 ( x— l ) 2 ( x— l ) 3 (2: — l ) 4 - 2:24- 2; 4- l (2;24 - * + l ) 1 3 22: x 2 x 1 1 . ---1 2 . x - = i> 2 x —2 2:-)-2 (x 2)2 ' x —4 2:4-1 x>2 x 2 x — 3 13. x ---|--- = ? 1 4 . ---5---= ? 2: 4 - 1 x— 1 2: 4 - 4 2;2— 4 2 :4-16 15 - 1- + le . - ^ i --- T = ? x-— 1 x — 2 2:4- « x — a x L—a2 2:24- a 2 1 1 a b x ~{x— l j 2 1 8 ' { x — a ) [ a - b ) Jr(x— b)[b— a)

x V 1 1 1 9 . --- 20 75 169.] x —V V—x (a — b)[a — ć) (b—a)(b—c) 1 1 1 2 1.

(a—b){a—c)(x — a) (b—a)(b— c)(x—b) (c—a)(c—b)(x—c)

169. Iloczyn i iloraz wyrażeń ułamkowych. Iloczyn w y­

rażeń ułamkowych jest według art. 118 nowem wyrażeniem ułamkowem, którego licznik jest iloczynem liczników, a miano­ wnik iloczynem mianowników danych wyrażeń ułamkowych.

Iloraz dwu wyrażeń ułamkowych da się na podstawie art. 118. £) przedstawić jako iloczyn wyrażeń ułamkowych, miano­ wicie jako iloczyn dzielnej i odwróconego dzielnika.

Przykłady :

a + b a3—63 (a + i)(a 3—b3) (a + 6)(a — b)(a2 + ab + b2) a—b 'a 3 + b3 (a—b) (a3 -\-b3) (a—b)(a + b\a2—ab + b2)

a2 + ab + b2

a2—ab + b2'

a4 + 64 a3 + 63 as4 + &4 a2—b2 (ai + bi)(a2 — b2)

2.

a3 — 63 a2—b2 a3—63 a3-i-ć3 (« 3— &3)(a3 + &3)

a4+& 4 a4 + &4 a4 + ń4

(a2 + ai> + 62)(a2—ab + b2) (a2 + ł>2) 2—« 2&2 a4+ a 262 + &4

Ć w i c z e n i a X X X V I . 2x &yz a 2 &2 c2 . 1. — ■ — = ? 2. 3i/ 5a;2 6c ac ab a 2b b2c c 2a x + l x + 2 x + l 3. - v - . —5- . - « —= ? 4. x 2y ' y 2z ' z 2x ' x — 1 "a;2— 1 * (m-J-2)2 a;2— 1 / ab \/ ab \ \ x + \ x —l l 2c L i \bc ac ab a ) \ a + b + c )

(

x 2 a 2 x a \ ( x a\ 1 + -2 + 1 ) . = a2 x l a x ) \a x j a;2- f 1 ? 4 a 2& 2a62 3 a 263c4 4 a 4ć 3c2 9. ---— s==? 10. h x 2y ' \ h x y 2 ' ' k x 2y 3z k’ S x iy 3z 2 \ a b - b 2) '

2

b 2 ?

i 2 / 3_ 1 W

_ 1 \

?

a ( « + 6)2 a { a 2— b2) ' ’ \ a 3) \ a )

^ a 2 + &2 + 2ał>— c2 a + b + c a;2 + £-|-l x 2— a;-j-l__ ^

e2—a 2— b 2 + 2ab ' b + c— a y l + y + ^ y 2— y + i 15. g-a- 3 * + 2 . * 2- 5 * + 6 = ? 16. / 1 + * V 1_ M . _ J L . = ? a;2— 6x + d x 2— 2 x + l \ y ) \ y ) x + y x — i + i - r 17. • = * « ? 18. 1 + ^ - = ? * “ * + ¿ 6

' + * + &

170. Tworzenie wyrażeń zapomocą połączonych działań dodawania, mnożenia, odejmowania i dzielenia.

Z liczby ogólnej x otrzymujemy zapomocą połączenia czterech działań głównych:

albo 1° t. z. w i e l o m i a n c a ł k o w i t y stopnia ntes° w postaci:

anxn-\-an—ixn~ i Ą- ...

gdzie spółczynniki ani an_ t , . . . a2. %, a0 są liczbami szcze- góln em i, całkowitemi lub ułamkowemi, dodatniemi lub uje- mnemi, nie wyłączając zera, a n liczbą całkowitą dodatnią.

albo 2° t. zw. w y r a ż e n i e u ł a m k o w e , t. j. i l o r a z d w u w i e l o m i a n ó w c a ł k o w i t y c h w postaci:

amxm+ + ... + a2:r2+ « 13;+ «o bnxn+ b n- 1x n- 1+ ... + b 2x 2+ b 1x + b 0

Takie wyrażenie ułamkowe nazywa się w ł a ś c i w e m , gdy stopień licznika jest mniejszy od stopnia mianownika ( m< w) , a n i e w ł a ś c i w e m , gdy stopień licznika jest większy od sto­ pnia mianownika lub jemu równy (m^>n).

Wyrażenie ułamkowe niewłaściwe możemy za pomocą dzie­ lenia przedstawić jako w y r a ż e n i e m i e s z a n e , t. j. zło­ żone z wyrażenia całkowitego i właściwego wyrażenia ułamko­ wego. N. p.

) + ^ i

-Z dwu liczb ogólnych x i y otrzymamy podobnie: albo 1° t. z. w y r a ż e n i e c a ł k o w i t e w postaci:

aixm'yn' Jra.ixm*yn*-\- ... + arXmrynr ]

albo 2° t. zw. w y r a ż e n i e u ł a m k o w e w postaci:

<X\Xm'yn' Jca 2x m'-yn*-\- ... Ą-arxmrynr + b 2x 1>*y,,*-\- ... + b sxPsyis

Do wyrażeń podobnych kształtów dojdziemy, wykonywa- ją c cztery działania na trzech lub więcej liczbach ogólnych.

171. Podstawienia. Podstawiając w danem wyrażeniu za­

miast liczb ogólnych pewne liczby szczególne , otrzymujemy wartość liczebną tego wyrażenia, odpowiadającą użytemu pod­ stawieniu.

Tak n. p. wyrażenie :

__ x 2+ l

otrzymuje dla rozmaitych wartości liczby ogólnej x rozmaite wartości, a t o :

dla x = 0 . 1 . 2 . 3, . . . oo, — 1, —2, —3, . —oo

będzie W = 0 . J | . T95, . . . 1, i, §, T90, .. 1.

Podstawiając x = c c , otrzymujemy wartość na W w postaci symbolu nieoznaczonego C° - W a r t o ś ć tego ułamka jest w tym przypadku tylko p o z o r n i e n i e o z n a c z o n ą , podzieliwszy bowiem licznik i mianownik danego wyrażenia ułamkowego przez x 2, przedstawimy je w postaci:

1 W=

i+ V

x L

a podstawiając teraz a?=co , otrzymujemy odpowiednią wartość na W = j - —- - = 1 . Podobnie otrzymujemy także dla x = — go, od- powiędną wartość na W także równą 1.

172. Wyrażenia ułamkowe przedstawiają się dla szczegól­

nych wartości podstawionych za liczby ogólne w postaci sym­ bolu nieoznaczonego jj-, jeżeli licznik i mianownik mają czyn­ nik wspólny, który właśnie przy owych wartościach staje się równy zeru.

N. p. ułamek U = ~ — p, przedstawia się dla x = l w

po-00° x

staci pozornie nieoznaczonej ponieważ jego licznik i miano­

wnik mają wspólny czynnik X— 1, który dla a?==l staje się ró­ wnym zeru. Sprowadziwszy dany ułamek do najprostszej postaci, a to podzieliwszy licznik i mianownik przez ich N W P (x — 1), otrzym ujem y:

a:2— 1 _ x + l

x 3— 1 x ‘lJrX-\-l

2

równą . Chcąc zatem wyznaczyć wartość wyrażenia ułamko-

3

wego dla rozmaitych wartości liczb ogólnych należy zawsze dane wyrażenia sprowadzić do możliwie najprostszej postaci.

173. Wyrażenia algebraiczne, utworzone z różnych liczb ogólnych za pomocą czterech działań głów nych, a równe dla wszelkich wartości liczb ogólnych, które wchodzą w skład tych

wyrażeń algebraicznych, nazywają się t o ż s a m o ś c i o w o

r ó w n e .

Tożsamościowo równe wyrażenia algebraiczne prowadzą ostatecznie po wykonaniu wskazanych działań do jednego i tego samego wyrażenia algebraicznego.

N. p. wyrażenia [ ¿ , + ¿ 5; ] i

są tożsamościowo równe, gdyż po wykonaniu wskazanych

dzia-$x p

łań prowadzą do wyrażenia ułamkowego : —^ X — 1

174. Twierdzenie. Równe liczby (lub wyrażenia), podzielone

przez równe liczby (lub wyrażenia), dają równe ilorazy.

Jeżeli a = b

i c=o!

natenczas także a : c —b :d . (Dlaczego?)

Ć w i c z e n i a X X X V I I .

1. Napisać ogólny kształt wyrażeń całkowitych stopnia 1S°5 2 g0 i 3ciego względem x.

2. .Napisać ogólny kształt wyrażenia ułamkowego właściwego, którego mianownik jest stopnia pierwszego względem zasady x.

3. Napisać ogólny kształt wyrażenia ułamkowego niewłaściwego, którego licznik jest 2S°, a mianownik 1S° stopnia względem x.

4 . Następujące wyrażenia ułamkowe przedstawić w postaci wyra­ żeń mieszanych i sprawdzić wyniki dla i C = l , y —2 :

. 36iC-f-4 8ic2 + 3it; , x 2-\-3x-\-2

a ) ^ T ' ® ;

^ x z— 2a;2 ^ x 2-\-y2 f.^ x i Ą-x2y — 8xy2—8y2

x i—x + l ’ E) x + y ’ % ~ -■ r. , ,, r x — « , ab 6. Znaleśc: a) —, gdy x = ; x —b a + b , o + l ab + a p) 1 , gdy x = —--- , y = — ;—'• x — y + 1 ab 1 c ó + 1 7. J a k ą wartość ma różnica x — a xb a2 jeżeli x= a a—b

/ I 1 1 \ „ 1 1 + « I 1 3 1 ; |--- —--- —--- | = ? 9. — --- , = ? \« 2 ( « 2+ l ) 2 « 2+ l / 2 1 + « 2 2 1 + « f i 1 1 « + 2 1 x i — y k x 2Ą-xy 1 0 . 1 : 1 = ? 1 1 . — : — 9 = ? f 8 x— 1 3 « 2+ « + l J {xy ) 2 « — y 1 1 1 1 1 ) i o ______________ •__________ < ________________________ v ____9 ( 1 — «)(1 — iC2) 2 ’ 1 (1 — « ) 2 ( 1 — x ) ( l — X2) ( 1 — « 2) 2 i x 6— 2«3+ l « 6 + 2« 3+ l 13' x 2—2 « + l ^ « 2 + 2 « + l . / x , 1—«\ / « 1 —« \ X 14- ( i ^ + — ) : ( r + ^ - - ^ J - ? 3 « 3— x 2— x — 1 a;3+ 3 « 2+ 5 « + 3 79 174.] 3« 3 + 5a; 2 + 3 « + x 3 + x 2+ x— 3 16. J| « 4 + g * 3 — 1 2 T52« 2 + 3 I ^ « + l | : ( « — 3 ) U ? 17. / [ ! _ ) - — ¿c+—a:2-]— « 31 : ( - + - - * ) } ; — + - « ) = ? \ [ 8 4 6 27 J \2 3 / j 2 3 / !8 . ( * + ^ + ' V - * + *' * + * - ( » - + \ y 2 « / \ */ 2 cc J \ y z x ) \ z x y ) f a 3— b 3 ' 19. I -— \-db [ a — b * 2 0 . { [ l + J ±+2/5 f a 3 + b 3 , 1 a — 6 2 • [ V+Ł J : ^ 2+ 6 2~"='

]■

2 1 . Znaleść dla « = 1 wartości następujących wyrażeń:

1 , cv— 1 1 ci) x 1 ; 0) - — y ) - 5— dj X2 — 1 ’ X— 1 ’ X 2 + X —2 « + 1 X— 1 E) + 2 3 + 7 7 -+ ; a?2+ 2 « — 3 ’ o z r r T ' « 3+ l ’ n) * 3— l ’ , . _ a 2 . _ 2 a — 1

2 2 . Jaką wartość otrzymują wyrażenia P = — i Q =

' ( a — l ) 2 ^ (a — l ) 2 dla a = 1 , a jaką ich różnica P — Q?

23. Znaleść dla a = co wartość następujących wyrażeń:

. a . . » 2 , 2 a 2— 3 a + 2

a') 2 ^ 1 ' ® a 2- 4 ’ ^ ¿ ^ 4

a

2 4 . Jakie wartości otrzymuje wyrażenie — dla a = 0 , 1, 2,

a ~~ł~ 1 3, oo, — 1, — 2, — 3, . . . — co ?

25. Jeżeli (a— b)(a— c ) = A , (b — a)(b— c) = B, (c— a)(c— &)== O , . , , , a 2 h2 c 2

----STOSUNKI I PROPORCYE.

§• 1.

175. Stosunek dwu wielkości. Dwie wielkości dowolne

A i B tego samego gatunku, n. p. dwie długości, możemy porównywać między sobą w tym celu, aby się przekonać, ile razy jedna wielkość mieści się w drugiej.

Takie porównywanie dwu wielkości jednogatunkowych A i B zaznaczamy w postaci ilorazu A : B, który nazywamy s t o s u n k i e m t y c h w i e l k o ś c i . Stosunek A :B , czytamy: A m a s ię d o B, albo krócej A do B.

Wielkości A i B nazywamy w y r a za m i stosunku; w szcze­ gólności pierwszy wyraz A (dzielna) nazywa się p o p r z e d n i ­ k i e m , drugi wyraz B (dzielnik) n a s t ę p n i k i e m stosunku. Wartość stosunku, czyli liczba wskazująca, ile razy następnik mieści się w poprzedniku, zowie się w y k ł a d n i k i e m stosunku.

A by wyznaczyć wartość stosunku A : B, należy wielkość A porównywać z wielkrotnością wielkości B, albo z wielokrotno­ ścią jakiejkolwiek, n. p. w-tej, części wielkości B.

Znajdziemy w tedy:

albo 1° wielkość A jest wielokrotnością, n. p. ¿-krotnością wielkości B, wtedy piszemy: A =/!B , czyli A : B = Z , gdzie l jest liczbą całkowitą ;

albo 2° wielkość A nie jest wielokrotnością wielkości B, ale jest wielokrotnością (»»-krotnością) pewnej, n. p. »-tej, części wielkości B, wtedy piszemy: A = m . ” =™B , czyli A : B = ™ , gdzie litery m, n przedstawiają pewne liczby całkow ite;

albo 3° wielkość A nie jest ani wielokrotnością wielkości B, ani też wielokrotnością żadnej części wielkości B, tak że dla wszelkiej liczby n jest A > ” B, a zarazem A < j ^ ^ B , czyli ~ B < A

"W pierwszym przypadku wartość stosunku A : JB jest liczbą

całkowitą I, w drugim ułamkiem w trzecim zaś nie jest ani

liczbą całkowitą ani ułamkiem; w tym ostatnim przypadku w i­ dzimy tylko, że wartość stosunku A : B jest większa od ułamka

a mniejsza od ułamka co piszemy ta k :

m A mĄ- 1

n B n

17G. Wielkości spółmierne i niespółmierne. Dwie w iel­

kości mające tę własność, źe żadna część jednej wielkości nie mieści się w drugiej bez reszty, czyli nie jest dokładną m i a r ą drugiej wielkości, nazywamy wielkościami n i e s p ó ł - m i e r n e m i ; dwie wielkości zaś tego rodzaju, iż pewna część jednej wielkości lub jedna w ielkość sama jest d o k ł a d n ą m i a r ą drugiej wielkości, nazywamy wielkościami s p ó ł m i e r - n e mi .

"Wartość stosunku dwu wielkości spółmiernycb można przedstawić dokładnie albo przez liczbę całkowitą albo przez ułamek, natomiast wartość stosunku dwu wielkości niespółmier- nych nie da się wyrazić żadną liczbą z zakresu liczb całkowi­ tych i ułamkowych.

Należy zatem znowu rozszerzyć zakres liczb, aby stosu­ nek dwu wielkości wyrazić w każdym przypadku przez liczbę.

177. Liczby niewymierne. Przedewszystkiem okazuje się,

że w przypadku gdy

m A m + 1 n <~ B n ’

stosunek wielkości A i B znajduje sie między dwiema granicami

i m~~, których różnica jest równa Biorąc jako w^artość

stosunku A : B , bądź to ułamek —, bądź też ułamek nie

otrzymujemy dokładnej wartości stosunku A : B , lecz popełnia­ my błąd, który jest różnicą między niewiadomą d o k ł a d n ą a p r z y j ę t ą błędną wartością stosunku. Ten błąd będzie je ­

dnakże w obu razach mniejszy niż a to w pierwszym przy­

padku przez n i e d o m i a r , w drugim zaś przed n a d m i a r . Ponie­ waż n jest liczbą dowolną, przeto przyjmując coraz większe w, możemy wartość jednostki ułamkowej ~ zmniejszyć według upodobania, możemy zatem wartość stosunku A :B wyrazić w postaci liczby ułamkowej, wprawdzie w przybliżeniu , ale z wszelką żądaną dokładnością.

dokładnie wyrazić nie można, które jednak leżą zawsze między dwiema po sobie następującemi liczbami ułamkowemi, jakkol­ wiek małe byłyby jednostki ułamkowe tych liczb, nazywamy liczbami n i e w y m i e r n e mi , dla odróżnienia od liczb całko­ witych i ułam kowych, które nazywamy liczbami w y m i e r - n e m i .

178. Wprowadzenie liczb niewymiernych dozwala wyzna­

czyć wartość stosunku dwu wielkości także w tym przypadku, gdy te wielkości nie są spółmierne,

Geometrya podaje wiele przykładów liczb niewymiernych, n. p. liczbę niewymierną, wyrażającą stosunek przekątni kw a­ dratu do jego boku, którą z błędem mniejszym od l przedstawia ułamek |, z błędem mniejszym od -f Jn ułamek j B l , z błędem mniejszym od Ta'Bu, ułamek {¡join i h d. Liczba ar, wyrażająca stosunek obwodu koła do jego średnicy, jest liczbą niewymierną, którą z błędem mniejszym od 1 przedstawia liczba V! = 31, z błę­

dem mniejszym od ułamek f ¿ j , a z błędem mniejszym od

inniin ułamek jnuóa- /

179. Zakres liczb wymiernych i niewymiernych. Liczby

wymierne i niewymierne mogą być albo bezwzględne albo względne (dodatnie lub ujemne). Wszystkie liczby wymierne i niewymierne tworzą jeden zakres liczb, zwany z a k r e s e m l i c z b r z e c z y w i s t y c h .

Zakres liczb rzeczywistych bezwzględnych (a to wymier­ nych i niewymiernych), przedstawiamy obrazowo punktami, roz­ mieszczonymi . na pewnej prostej nieograniczonej, wychodzącej z pewnego punktu 0 w jednym kierunku, jak na figurze:

P

gdzie zaznaczone są tylko punkta, odpowiadające liczbom całko - witym. Każdemu punktowi P tej prostej odpowiada pewna liczba bezwzględna (wymierna albo niewymierna), a nawzajem każdej liczbie bezwzględnej, wymiernej lub niewymiernej, odpo­ wiada pewien punkt tej prostej.

Zakres liczb rzeczywistych względnych przedstawiamy ana­ logicznie punktami, rozmieszczonymi na prostej, rozciągającej się z punktu 0 w dwu kierunkach, wprost sobie przeciwnych, w nieskończoność, jak to przedstawia figura:

181.]

83

P' O P

■<---1--- 1— I— I— 1--- 1---1— I— I >

— 3 — 2 — 1 1 2 3

Każdemu punktowi P po prawej stronie punktu 0 odpo­ wiada pewna liczba rzeczywista dodatnia, każdemu punktowi P' po lewej stronie punktu 0 pewna liczba rzeczywista ujemna ; nawzajem każdej liczbie rzeczywistej dodatniej odpowiada pe­ wien punkt po prawej stronie punktu 0, a każdej liczbie rze­ czywistej ujemnej punkt po lewej stronie punktu 0.

180. Jednostka miernicza. Dochodząc , ile razy wielkość

B mieści się w wielkości A, powiadamy, że m i e r z y m y wiel­ kość A przez wielkość B, i nazywamy wtedy wielkość B j e ­ d n o s t k ą m i e r n i c z ą wielkości A.

Mierząc d a n e. dwie wielkości jedno gatunkowe tą samą jednostką mierniczą M, możemy zastąpić stosunek dwu wiel­ kości A i B stosunkiem dwu liczb.

Jeżeli bowiem jednostka miernicza M w wielkości A mie­ ści się a-razy, w wielkości B zaś 5-razy, wtedy piszemy A = a .M , B = 6 .M , a przedstawiamy stosunek A :B w postaci a. M: &. M, czyli (a jednostek mierniczych rodzaju M ): (b jednostek mierni­ czych rodzaju M), a ten stosunek możemy znowu zastąpić stosunkiem dwu liczb niemianowanych a: b, gdzie liczby a i b mogą być liczbami wymiernemi (t. j. calkowitemi lub ułam- kowemi) albo liczbami niewymiernemi.

Porównując ze sobą ilości przedmiotów tego samego

rodzaju n. p. a złr. i b złr. otrzymujemy stosunek liczb mia­ nowanych, a złr. :b złr., który zastępujemy stosunkiem liczb niemianowanych a: b, gdzie a i b są liczbami calkowitemi.

181. Wielkości ciągłe i wielkości oddzielne. Wielkości,

w których koniec jednej ich części jest zarazem początkiem na­ stępnej, nazywamy w i e l k o ś c i a m i c i ą g i e m i, n. p. długości, powierzchnie, objętości, ciężary, czas, i t. p. W ielkości zaś, składające się z przedmiotów tego samego rodzaju, z których każdy tworzy oddzielną całość, zowiemy w i e l k o ś c i a m i o d- d z i e l n e m i , n. p. pewna ilość złr., tuzin ołówków, stado koni, trzoda zwierząt, rzesza ludzi i t. p.

Stosunek dwu wielkości o d d z i e l n y c h tego samego ro­ dzaju da się zawsze przedstawić jako stosunek dwu liczb całko­ witych , natomiast stosunek dwu wielkości ciągłych możemy otrzymać albo jako stosunek liczb całkowitych albo ułamkowych,

stawiamy wtedy zapomocą stosunku liczb wymierzonych z pewną żądaną dokładnością.

ć w i c z e n i a X X X V I I I . Znaleść wykładniki stosunków :

1. 24 gro sz y: 16 groszy. 2. 4 « i : 8 » l .

3. 121 kg : 11 kg. 4. 6 m 5 0 c m : i 3 0 c m . 5. 6. 7 g r - . 2 \ k g . 7. 3-j : 13. < 8. 7 T' 2 : 4|. 9. a 2b : a b2. 10. ( w 2— n 2):(m -\-n ). 11. ( w 2-f-2mn-\-n2) : (mĄ-ri). 12. (am— bm) : (cin— bri). 13. 3 - 1 4 1 6 . . : 2 -7 1 8 2 3 . . 14. 1 - 4 1 4 . . : 0 ' 5 4 . . T ab ~| T 7 ab 1 , 1 1 15. a-\-b---— : « - 6 + --- . 16. a-\-b\ [ a — ó j a b a b r a 1 I a 1

17- r « - 18- L + d : L

1

~H

-iq f (^ + y )2 1 2xy{x2 Ą-y2)

L

2*«/

J

x

2—

y 2

182. Przekształcanie stosunków. Twierdzenie. Wartość

stosunku nie zmienia się, jeżeli oba wyrazy stosunku przez tę samą liczbę pomnożymy lub podzielimy.

To twierdzenie wypływa bezpośrednio z własności ilorazu art. 119 (wz. 38.) i dozwala stosunek danych liczb przekształcić na stosunek innych liczb.

Wszystkie stosunki otrzymane w ten sposób z jednego i tego samego stosunku, nazywamy s t o s u n k a m i r ó w n e m i .

Przekształcanie danego stosunku na inny, jemu równy, ma na celu dany stosunek wyrazić za pomocą liczb całkowi­ tych możliwie najmniejszych, a to z zupełną dokładnością przy

stosunku liczb wymiernych lub w przybliżeniu z żądaną do­ kładnością przy stosunku liczb niewymiernych.

W tym celu dany stosunek należy naprzód uwolnić od ułamków, mnożąc oba jego wyrazy przez najmniejszy wspólny mianownik, a następnie należy otrzymany stosunek liczb lub wyrażeń całkowitych uprościć, dzieląc oba jego wyrazy przez największy wspólny podzielnik. N. p.

a b a b , .. , , „

a) —- : —= — .m n :— ,mn—an\ bm. a) ab : a c = b . c.

m n m n

ć w i c z e n i a X X X I X .

1. Następujące stosunki wyrazić w liczbach lub wyrażeniach całko­ witych :

185.] 85 y) 4 TV 5 Ty , d ;7 j:.9 | :

[ J [ 2a6

J

6 + »t 6 — m

2. Następujące stosunki przedstawić w najmniejszych liczbach całkowitych: a ) 1 0 8 0 : 5 1 6 ; 3 8 2 5 : 5 1 7 5 ;

J/)' 1 7 0 1 : 1 9 4 4 ; dj 4 8 4 : 1 6 9 4 .

3. Następujące stosunki przekształcić na inne, których pierwszy wyraz byłby równy 1 2 , a to : a) 5 : 4 1 ; fi) 7 : 1 7 .

4 . Czy zmieni się stosunek, jeżeli do poprzednika i następnika dodamy tę samą liczbę ? Jaką będzie różnica wartości obu stosunków, a jakim ich iloraz ?

§• 2.

Proporeye.

183. Określenie proporcji. Połączenie dwu równych sto­ sunków za pomocą znaku równości nazywamy p r o p o r c y ą .

Jeżeli n. p. a:b i c :d są dwa równe stosunki, tak że

a :b = w , c\ d = w , natenczas mamy proporcyę:

a : b = c : d (52)

(c z y t.: „a m a s i ę d o b, jak c d o du).

W yrazy a, b, c i d nazywamy kolejno p i e r w s z y m , d r u ­ g i m , t r z e c i m i c z w a r t y m w y r a z e m proporcyi; stosu­ nek a :b nazywamy p i e r w s z y m , c :d d r u g i m stosunkiem; wyrazy a i c zowią się zwykle p o p r z e d n i k a m i , J i i n a ­ s t ę p n i k a m i ; wreszcie zowiemy wyrazy a i d w y r a z a m i s k r a j n y m i , b i c wyrazami ś r e d n i m i proporcyi.

184. Uwaga. W yrazy proporcyi mogą być wielkościami

lub liczbami mianowanemu albo liczbami niemianowanemi;

wyrazy jednego stosunku winne być jednogatunkowe, jakkol­ wiek mogą się różnić co do gatunku od wyrazów drugiego stosunku. U. p. a k g : b kg—c złr. : d złr.

Zastępując stosunki wielkości stosunkami liczb, możemy wszelką proporcyę wielkości lub liczb mianowanych zastąpić proporcyą liczb niemianowanych, i taką się obecnie zajmiemy.

185. Zasadnicze własności proporcyi. Z określenia pro­ porcyi wynika bezpośrednio następująca własność zasadnicza:

W każdej proporcyi wykładnik pierwszego stosunku jest równy wykładnikowi drugiego stosunku.

Ta własność służy do zbadania, czy proporcyą jest prawdziwa.

N. p. Proporcyą 1 i : ^ J ^ jest prawdziwa, gdyż tak 1^ : | = 2 , jak i : £ = 2 .

W każdej proporcyi iloczyn wyrazóiv skrajnych jest równy iloczynowi tcyrazów średnich.

Z proporcyi a : b —c:cl, czyli równości: y —-j wynika bo­ wiem na podstawie art. 47. równość: bd ,~ = bd .~ ^

a stąd: a . d = b . c . (53)

To twierdzenie stanowi, podobnie jak równość stosunków, istotną cechę proporcyi, może zatem także posłużyć do zbada­

nia jej prawdziwości. N. p. W prop l j : f — 3 : 5 jest l j . ś =

§ . ¿ = 1, również, § . 3 = 5 .

Na odw rót: Z diva równych iloczynów możemy utworzyć pro-

p orcyę, biorąc czynniki jednego iloczynu jako wyrazy średnief czynniki zaś drugiego iloczynu jako icyrazy skrajne proporcyi.

Skoro bowiem a d = b c , wtedy także skąd y = --j,

czyli a : b = c : d .

186. Wniosek. Wszelką proporcyę możemy, zmieniając

porządek wyrazów, napisać na o ś m sposobów, przyczem uwa­ żamy tylko na to, aby iloczyn wyrazów skrajnych był równy iloczynowi wyrazów średnich.

187. Proporcya złożona. Iloczyny odpowiednich wyrazów ilukolwiek proporcyj tworzą znowu proporcyę, zwaną p r o p o r - c y ą z ł o ż o n ą .

Niech będzie: a : b = c : d

e : f = g : h i : k = l : m

natenczas, oznaczywszy wykładniki równych stosunków kolejno przez q1, q2, g.j. otrzymamy: a = b .q l c = d .q 1 e—f-q% 9 = h.q2 i —k.q3 l —m. q3 a stąd: aei -= bfk. ql q2 q3 ; cgl: dhm. qA q2 q3 zatem aei: bfk=cgl\ dhm. ć w i c z e n i a X L .

1. Do stosunku 5 : 1 1 dobrać stosunek równy i utworzyć pro­ porcyę, podobnie do stosunku | : |.

2 . W jaki sposób dadzą się przemienić wyrazy proporcyi ;

a) m : n = p \ q \ (3) 1 0 : 2 = 1 5 : 3 .

3. Utworzyć proporcyę z następujących iloczynów równych:

a) 5 a = 4 ó ; /?) a2x = b 2y,

y) Ła2b= 3cd 2 ; 6) xx‘ = y y ‘. 4. Zbadać prawdziwość następujących proporcyj :

y) (a-4 b) : (a—6) = (« 2 -\-s2abĄ-b1) : (a2—62).

5. Czy dadzą, się liczby 15, 4 0 , 5 6 , 21 zestawić w proporcyę ? 6 . Dowieść, że ilorazy odpowiednich wyrazów dwu proporcyj tworzą nową proporcyę.

188. Przekształcenie proporcyi. Z danej proporcji możemy otrzymać inne proporcyę, zmieniając poszczególne jej wyrazy.

Opierając się bowiem na równości stosunków (art. 182) i bacząc na to, aby przy zmianie wartości poszczególnych wyra­ zów i ich przestawieni! iloczyn wyrazów skrajnych utworzonej proporcyi pozostał równy iloczynowi jej wyrazów średnich, otrzymujemy następujące twierdzenie:

Pomnożywszy lub podzieliwszy w proporcyi wszystkie je j wy­ razy, albo tylko jeden wyraz skrajny i jeden wyraz średni, przez tę samą liczbę, otrzymujemy znowu prawdziwą proporcyę.

189. Stosując powyższe twierdzenia, możemy daną propor­ cyę p r z e k s z t a ł c i ć , a to

1° każdą proporcyę, w której bądź wszystkie bądź niektóre wyrazy są ułamkami, w y r a z i ć l i c z b a m i c a ł k o w i t e m i .

2° każdą proporcyę , której wyraz skrajny i średni mają wspólny podzielnik, przez tenże u p r o ś c i ć , a więc proporcyę wyrazić l i c z b a m i całkowitemi, możliwie n a j m n i e j s z e m i .

Przykłady: 1. Z proporcyi a : ^ = b : ~ otrzymamy, mnożąc drugi i czwarty wyraz przez nq, proporcyę: a : mq = b : np.

2. Z proporcyi otrzymamy również, mnożąc

wyrazy pierwszego stosunku przez mn, a drugiego przez p q proporcyę: an : bm—cą : dp.

3. Z proporcyi am2: bn—cm2 : dn otrzymamy, dzieląc pier­ wszy i trzeci wyraz przez m2, drugi i czwarty przez n, pro­ porcyę : a : b— c : d.

190. Twierdzenie. W lcażdej proporcyi suma lub różnica

wyrazów pierwszego stosunku ma się tak do pierwszego ( odpowiednio drugiego) wyrazu, jak się ma suma lub różnica wyrazów drugiego stosunku do trzeciego (odpowiednio czwartego) wyrazu.

Dowód. Niech będzie a :b = c:d, natenczas kładąc a\b-=w,

c : d = w , otrzymamy: a—bw, c—dw, stąd: b = a . ~ \ d =c.~).

Na tej podstawie będzie

a + b = a + a , - = a ( 1 + - ) , w \ — w / * c + d = c Jr c . —= c ( l + —\ w \ — w J1 a w ięc: (a ± b ) : a = l ± ~ , (c ± d ): c = 1 + - , zatem : (<*+&): a = ( c + d ) : c. (54) Dalej będ zie: a jrb = bw+b—b (w + l), c ± d = dw+d= d{wjr 1). 87 190.]

a więc : («+&) '• b = w + 1, (c+d) : d = w + 1,

zatem: (« + & ): & = (c + c i): d. (55)

191. Na podstawie równości (54) i (55) otrzymamy z pro- porcyi a : b = c : d także następujące proporcye:

( a + b ) : ( c + d ) = a : c (a— b) : (c—d ) = a : c

= b : d, = b : d , .

a wi ęc: (a+.b): (c + d)—(a — b ) : (c— d), czyli proporcyę

( a + b ) : (a—b)=(c + d) : (c —cl)

wyrażającą własność każdej proporcyi. W yrazić ją słowami. 192. Przestawiwszy w danej proporcyi a: b = c : d średnie wyrazy, otrzymujemy proporcyę a : c —b : d, z której, stosując twierdzenie art. 190., otrzymamy:

(a + c ): a = ( b + d ) : b ; (ai-c) : c = (5 + d ) : d ;

a stąd rów n ości:

( a + c ) : ( b + d ) —a : b (a—ć)\{b - d)—a\b

—c : d, = c : d,

przeto także: ( a + ć ) : (b + d )= ( a — c ) : (b—d), czyli proporcyę

( a + c) : (a—c)=(b + d): (b — d), wyrażającą dalszą własność każdej proporcyi.

193. Przekształcenia ilukolw iek stosunków równych.

Niech będzie dany szereg stosunków równych :

a : a‘ = b : b‘ = c : c‘ = ..

których wykładnik nazwijmy X, wtedy otrzymamy:

a = ż a ', ć = ż ć‘, c = Z c ‘, i t. d. a stąd: (a + ó + c + . .):=X(al + bt +c* + .) , / i a + b + c + .. a b c a + b + c + .. K„ a zatem: —==—= —===..=* ——— ---- (5b) a1 b‘ c a‘ + b‘ + c‘ + ..

To znaczy: Z szeregu stosunków równych możemy utworzyć

nowy stosunek równy danym, biorąc jako poprzednik tego stosunku sumę poprzedników, a jako następnik sumę następników danych

stosunków.

194. Uogólniając powyższe twierdzenie, otrzymamy z sze­ regu stosunków :

a b c .

a‘ b' c‘ "

z powodu że a— Aa', b=?.b\ c= A x‘ i t. d., także :

am=A . a‘m, b n = A . b ‘n, c p = A . c ‘p, i t. d.,

przeto: A = 195.] 89 amĄ-bn+cpĄ-. .—A(a‘m-\-b'n+c‘p-\-..) am -\-bn+cp+.. a‘m-\-b‘n + c ‘p j - .. a b c a m + b n + c p + .. a zatem: —;= v “ = “7= - . ==—: ,--- (57) a‘ b‘ c a m + b n+cp-\-..

■ To znaczy: Z szeregu stosunków równych możemy utworzyć nowy stosunek, równy danym, biorąc jako poprzednik tego stosunku wielomian, utworzony ze wszystkich lub tylko z kilku poprzednikóic, a jabo następnik wielomian, utworzony w ten sam sposób z odpowie­ dnich następników danych stosunków.

Uwaga. Szereg równych stosunków piszemy częstokroć w postaci t. z. proporcyi b i e ż ą c e j , jako t o :

a\b: c: d : .. . = a ‘ : b‘ : c‘ : d‘ : . . .

ć w i c z e n i a X L I.

1. Następujące proporcye uwolnić od ułamków:

a) 5 : 3 5 . /?) ? f : 4j8r = 3|: 2tV

2 . Jakie proporcye prostsze dadzą się wyprowadzić z proporcyi:

a) (3a + 7 b : ( 3 a 7 b ) = ( \ l p —

/?) (7iC + 8y) : ( J x — 8y) = (6w-|-4t>— Qw) : (5w— 4 v - f 6 mj). 3. Z równości stosunków a : 5 = & : 7 = e : l = ( f obliczj'ć wartość stosunku (a + 6 + c ) : d. . T , « y * u x —y + z —u 4. Jeżeli oblicz---2 3 4 5 x-\-y-\-Z-{-u a b c d 3a-|-2&— c-\-4d 5. Jeżeli — o b l i c z --- . 1 2 3 4 ’ a - b + S c - d

195. Rozwiązanie proporcyi. Opierając się na tej wła­ sności proporcyi, źe iloczyn wyrazów skrajnych jest równy ilo­ czynowi wyrazów średnich, możemy w proporcyi wynaleść jeden wyraz, gdy trzy inne są dane. Mianowicie otrzymamy z pro­ porcyi a : b = c : d równość ad=bc, a stąd:

bc , ad ad , bc

a —- - , b = — , c—^r, d— — .

d c b a

To znaczy: Wyraz skrajny proporcyi jest równy iloczynowi

wyrazów średnich, podzielonemu przez drugi wyraz skrajny; wyraz średni jest równy iloczynowi wyrazów skrajnych, podbielonemu przez drugi wyraz średni.

Obliczenie wyrazu niewiadomego proporcyi z trzech danych wyrazów nazywa się r o z w i ą z a n i e m p r o p o r c y i .

W yraz czwarty zowie się także c z w a r t ą p r o p o r c y o - n a l n ą do trzech danych wyrazów.

7.1 5

Mamy t u : x —--- = 2 1 . Niewiadomy wyraz jest 2 1 ; w istocie 5

jest 21 : 7 = 15 : 5 = 3.

196. Proporcj a ciągła. P roporcya, której średnie lub skrajne wyrazy są równe, nazywa się ciągłą, n. p. 8 : 4 = 4 : ‘2, ogólnie

a : b = b : c . (58)

Średni wyraz równy b zowie się ś r e d n i ą p r o p o r c y o - n al n ą , albo ś r e d n i ą g e o m e t r y c z n ą dwu wyrazów nieró­ wnych ; wyraz c zowie się także t r z e c i ą c i ą g ł ą p r o p o r - c y o n a l n ą do wyrazów a i b.

Z proporcyi ciągłej a : b = b : c w ypływ a:

b 2= a . c .

To znaczy: W proporcyi ciągłej lacadrat średniej proporcyo-

nalnej jest równy iloczynowi dwu innych wyrazów.

197. Proporcya harmoniczna. Jeżeli liczby a, b i c tak

są od siebie zależne, że dogadzają proporcyi

(.a - b ) : ( b - c ) = a : c (59)

wówczas powiadamy, że liczby a, b i c są h a r m o n i c z n i e p r o p o r c y o n a l n e , a proporcyę taką nazywamy p r o p o i c y ą

h a r m o n i c z n ą ; liczba b zowie się w tym razie ś r e d n i ą

h a r m o n i c z n i e p r o p o r c y o n a l n ą względem liczb a i c. Tak n. p. liczby 6, 4, 3, są harmonicznie proporcyonalne, gdyż (6—4): (4—3 ) = 6 :3.

Z proporcyi harmonicznej (a - b ) : ( b —c)= a \ c otrzymamy:

(a ~ b ) c = ( b —ć)a czyli ac—bc—ab— ac,

a stąd następujące w zory:

(a) 2 ac — ab=bc, (0) 2ac=ab + bc, (y) 2 ac—bc—ab,

a(2c— b)=bc, 2 a c= b( a+c), c(2a— b )= a b ,

be , 2 ac ab

a==—--- 0 = --- . c—r:--- 7.

2 c —b a + c 2a— b

Z wzoru podającego wartość średniej harmonicznie

proporcyonalnej względem dwu liczb, a i c, otrzymujemy jako

Powiązane dokumenty