Kitsas riigieksam 2022, ülesanne 5: Ratsionaal- ja juuravaldise lihtsustamine
1.Lihtsustage avaldised A=a2−2ab+b23a2−9ab:(2a+2ba−a2−b2ab) ja B=2(x+2)(x−2).
2.Arvutage avaldiste A ja B väärtused, kuia=log381, b=1,5−1 ja x=7,5.
Allikas: Matemaatika kitsas riigieksam 2022, ülesanne 5
Eksamil said tegijad selle ülesande eest keskmiselt 32,8% punktidest (Harno aruanne).
Valemikaart: abivalemid
a2−b2=(a−b)(a+b)
(a+b)2=a2+2ab+b2
(a−b)2=a2−2ab+b2
Valemikaart: logaritmid
logab=c⟺ac=b,a>0,a=1,b>0
loga(xy)=logax+logay
logayx=logax−logay
logaxk=klogax
logax=logbalogbx,alogax=x
Valemikaart: astmed ja juured
am⋅an=am+n,am:an=am−n
(am)n=amn,(ab)n=anbn
a0=1,a−n=an1
anm=nam
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Tegurda kõik lugejad ja nimetajad (ühise teguri sulgude ette toomine, vahe ruut, ruutude vahe). Sulgudes olevad murrud vii ühisele nimetajale 2(a+b)(a−b).
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Tegurda esimene murd
Esimeses küsimuses tuleb avaldised lihtsustada. Murde saab taandada ainult siis, kui lugeja ja nimetaja on tegurdatud. Alustame avaldise A esimesest murrust.
Lugejas toome sulgude ette ühise teguri 3a.
3a2−9ab=3a(a−3b)
Nimetaja on vahe ruut.
a2−2ab+b2=(a−b)2
Mõlemas liikmes 3a2 ja 9ab on tegur 3a: 3a2=3a⋅a ja 9ab=3a⋅3b. Nimetaja sobib vahe ruudu valemiga (a−b)2=a2−2ab+b2.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Lahuta sulgudes olevad murrud
Sulgudes on kahe murru vahe. Selle arvutamiseks on vaja ühist nimetajat.
Tegurdame nimetajad: esimeses toome sulgude ette 2, teises kasutame ruutude vahe valemit.
2a+2ba−a2−b2ab=2(a+b)a−(a−b)(a+b)ab
Ühine nimetaja on 2(a+b)(a−b). Esimest murdu laiendame teguriga (a−b), teist murdu teguriga 2.
Ruutude vahe valem: a2−b2=(a−b)(a+b). Esimese murru nimetajas on juba tegurid 2 ja (a+b), puudu on (a−b); teise murru nimetajas on (a−b)(a+b), puudu on 2. Lugeja tegurdamine on vajalik, sest järgmises sammus taandub tegur a(a−3b).
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 1Samm 3: Jaga murrud ja taanda
Jagamise asemel korrutame esimest murdu jagaja pöördarvuga.
Murruga jagamine on sama, mis selle pöördarvuga korrutamine. Nimetajas on (a−b)2=(a−b)(a−b), seega taandub sealt üks tegur (a−b) ja teine jääb alles. Taandamine on lubatud, sest avaldis on määratud ainult siis, kui a=0, a=3b, a=b ja a=−b.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 1Samm 4: Lihtsusta avaldis B
Sulud on summa ja vahe korrutis, seega kasutame ruutude vahe valemit. Pane tähele, et (x)2=x.
B=2(x+2)(x−2)=2((x)2−22)=2(x−4)=2x−8
Ruutude vahe valem (a+b)(a−b)=a2−b2, kus a asemel on x ja b asemel 2. Kordaja 2 korrutatakse lõpuks sulgude mõlema liikmega. Avaldis on määratud, kui x≥0.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 2Samm 5: Arvuta a ja b
Teises küsimuses tuleb arvutada avaldiste väärtused. Kõigepealt leiame arvud a ja b.
Logaritm on astendaja, millega tuleb alust 3 astendada, et saada 81. Kuna 34=81, on see astendaja 4.
a=log381=log334=4
Negatiivse astendajaga aste on pöördarv.
b=1,5−1=1,51=32
Logaritmi definitsioon: logab=c siis, kui ac=b. 34=3⋅3⋅3⋅3=81. Astme valem a−n=an1 annab 1,5−1=1,51=1510=32.
6Samm 6Peidetud
6
Küsimus 2Samm 6: Arvuta A ja B väärtused
Asendame lihtsustatud avaldisse a=4 ja b=32.
A=4−326(4+32)=3106⋅314=31028=28⋅103=8,4
Asendame avaldisse B arvu x=7,5.
B=2⋅7,5−8=15−8=7
4+32=312+32=314 ja 4−32=310. Lugejas 6⋅314=28. Murruga jagamine on pöördarvuga korrutamine: 28⋅103=1084=8,4. Väärtused tulevad samad ka esialgsetest avaldistest, aga lihtsustatud avaldistega on arvutamist palju vähem.
VASTUS
1) Lihtsustatud avaldised on A=a−b6(a+b) ja B=2x−8. 2) Kui a=log381=4, b=1,5−1=32 ja x=7,5, siis A=8,4 ja B=7.