Mnożenie wyrażeń wymiernych
Aby wymnożyć dwa wyrażenia wymierne, należy:
- Wyznaczyć ich dziedzinę
- Zapisać liczniki i mianowniki w postaci iloczynowej (rozłożyć wielomiany na czynniki)
- Wymnożyć wyrażenia (licznik razy licznik, mianownik razy mianownik), skracając wspólne czynniki (jeśli występują)
Przykład. Wykonaj działanie: \frac{x-1}{x} \cdot \frac{2x}{x+1}.
1. Dziedzina. Mianowniki muszą być różne od zera:
x \neq 0\quad\wedge\quad x+1 \neq 0
x \neq 0\quad\wedge\quad x \neq -1
Czyli:
D = \mathbb{R}\setminus\left\{-1, 0\right\}
2. Rozkład na czynniki. Wszystkie wielomiany są stopnia pierwszego, więc nie wymagają dalszego rozkładu.
3. Mnożenie i skracanie:
\frac{x-1}{x} \cdot \frac{2x}{x+1} = \frac{(x-1)\cdot 2x}{x(x+1)} = \frac{2(x-1)}{x+1}
Przykład. Wykonaj działanie: \frac{x-1}{x^{2}+x-2} \cdot \frac{x^{2}+2x}{x^{2}+4}.
1. Dziedzina. Pierwszy mianownik:
x^{2}+x-2 = 0\quad (równanie kwadratowe)
\Delta = 1^{2} - 4 \cdot 1 \cdot (-2) = 1 + 8 = 9 > 0
x_{1} = \frac{-1 - \sqrt{9}}{2\cdot1} = \frac{-1 - 3}{2} = \frac{-4}{2} = -2
x_{2} = \frac{-1 + \sqrt{9}}{2\cdot1} = \frac{-1 + 3}{2} = \frac{2}{2} = 1
Zatem będziemy musieli odrzucić dwie liczby: -2 oraz 1.
Drugi mianownik:
x^{2}+4 = 0
x^{2} = -4
x \in \varnothing\quad (brak rozwiązań, ponieważ x^{2} \ge 0)
Łącznie:
D = \mathbb{R}\setminus\left\{-2, 1\right\}
2. Rozkład na czynniki. Korzystając z obliczeń wykonanych przy wyznaczaniu dziedziny:
\frac{x-1}{x^{2}+x-2} = \frac{x-1}{(x+2)(x-1)}
I drugie wyrażenie:
\frac{x^{2}+2x}{x^{2}+4} = \frac{x(x+2)}{x^{2}+4}\quad (mianownik jest nierozkładalny, bo jest postaci x^{2}+b, gdzie b > 0)
3. Mnożenie i skracanie:
\frac{x-1}{x^{2}+x-2} \cdot \frac{x^{2}+2x}{x^{2}+4} = \frac{x-1}{(x+2)(x-1)} \cdot \frac{x(x+2)}{x^{2}+4} = \frac{1}{x+2} \cdot \frac{x(x+2)}{x^{2}+4} = \frac{x}{x^{2}+4}
Nie wymnażamy mianownika, jeśli jest zapisany w postaci iloczynowej. Postać iloczynowa jest bardzo przydatna, dlatego jeśli już ją mamy, warto ją zachować.