Racionalna števila - teorija

Racionalna števila - teorija

Avtor: Skupina NAUK

Učni cilji: Poznavanje razlogov za vpeljavo racionalnih števil, predstavitev le-teh na številski premici in računanje z njimi, uporaba decimalnega zapisa, računanje z decimalnimi števili, uporaba deležev in odstotkov.

Racionalna števila

V prejšnji lekciji smo spoznali naravna in cela števila, kjer smo lahko seštevali, odštevali in množili. Kaj pa se zgodi, če želimo dve poljubni števili deliti?

Za malico je vodja kupil 3 hlebe kruha, ki jih mora razdeliti med 5 delavcev. Kolikšen delež kruha bo dobil vsak?
Vsak bo dobil hleba.

Množico celih števil moramo razširiti, ker se deljenje pogosto ne izide, zato vpeljemo racionalna števila oziroma ulomke. Imenovalec v ulomku nam pove, na koliko delov je razdeljena celota, števec pa število delov, ki jih vzamemo:

(ulomek.png)
Število je celo, naravno in

Množica racionalnih števil je množica vseh okrajšanih ulomkov:

PREMISLITE

Zakaj imenovalec ne sme biti enak 0?

Odgovor

Kaj dobimo, če je imenovalec enak 1?

Odgovor

Kaj dobimo, če je števec enak 0?

Odgovor

Imenovalec je enak 0

Celote ne moremo nikoli deliti z 0, ker je ne moremo razdeliti na 0 delov. Zato je ulomek nedefiniran in brez pomena. (Primer: Torte ne moremo razdeliti na 0 delov.)

Imenovalec je enak 1

Celoto delimo z 1, to pomeni, da jo razdelimo na 1 del. Torej je celota ostala enaka, zato je vrednost ulomka . (Primer: Torto razdelimo na 1 del. Ostane nam celotna torta.)

Števec je enak 0

Če 0 razdelimo na nekaj delov, je vsak del še vedno enak 0. Vrednost ulomka . (Primer: Nimamo torte, pa bi jo želeli razdeliti med 5 ljudi. Nihče ne dobi ničesar.)

Grafični prikaz ulomkov

Ulomke lahko prikažemo na številski premici:

(ulomki_graficno.png)
Enoto od 0 do 1 lahko razdelimo na 2 dela, dobimo polovico, na 4 dele, dobimo četrtino...

Ulomke pa lahko prikažemo tudi drugače:

(polovica.png) (cetrtina.png) (tricetrt.png)

Dva ulomka sta si enaka, če velja:

kjer so , , in cela števila ter in nista enaka 0.

PREMISLITE

Ali sta ulomka in enaka?

Odgovor

Enaka ulomka

Če sta ulomka enaka, mora veljati: oziroma , kar pa res velja. Oba ulomka predstavljata isto racionalno število, .

Grafični prikaz ulomka

Pri risanju ulomkov na številsko premico si lahko pomagamo z dodatnim poltrakom, ki ima začetek v koordinatnem izhodišču. Na primer, če želimo narisati ulomek :

  • poltrak razdelimo na 5 enakih delov, tako da zaporedoma označimo 5 enakih delov (npr. naj bo vsak dolžine 1 cm),
  • skozi zadnjo, peto točko potegnemo daljico ali premico do števila 1 na številski osi,
  • vsaka od vzporednic skozi točke na poltraku predstavlja del celote,
  • poltrak tako razdeli celoto med 0 in 1 na 5 enakih delov,
  • vzporednica skozi drugo točko predstavlja ulomek .
(ulomek_premica.png)

Razširjanje in krajšanje ulomkov

1. RAZŠIRJANJE:
Števec in imenovalec pomnožimo z istim neničelnim številom. Pri tem se ulomek ne spremeni:

2. KRAJŠANJE:
Števec in imenovalec delimo z istim neničelnim številom. Pri tem se ulomek ne spremeni:

kjer je največji skupni delitelj števca in imenovalca.

Najmanjši skupni imenovalec je najmanjši skupni večkratnik obeh imenovalcev.

PREMISLITE

Ali je ulomek po razširanju res enak prejšnjemu?

Odgovor

Ali je ulomek po krajšanju res enak prejšnjemu?

Odgovor

Kako predznak števca in imenovalca vpliva na predznak celotnega ulomka?

Odgovor

Razširjanje ulomkov

Preverimo le, če sta ulomka enaka: , torej mora veljati: , kar pa je enako. Zato se po razširjanju ulomek ne spremeni.

Krajšanje ulomkov

Preverimo le, če sta ulomka enaka: , torej mora veljati: , kar pa je enako. Zato po krajšanju ulomek ne spremeni svoje vrednosti.

Predznak ulomka

Če je negativen samo eden, števec ali imenovalec, potem je ulomek negativen. Če sta negativna oba, je ulomek pozitiven. Primer: , , .

Zgledi

1. Razširimo ulomka in na najmanjši skupni imenovalec.
Rešitev

2. Najmanjši skupni imenovalec števil 5 in 4 je kar njun produkt, 20. Zato moramo razširiti prvi ulomek s številom 4, drugega pa s številom 5. Razširjena ulomka:

  • .

3. Razširimo ulomka in na najmanjši skupni imenovalec.
Rešitev

Če iz prvega imenovalca izpostavimo število 3, dobimo . Če drugega razstavimo, dobimo . Zato je najmanjši skupni imenovalec teh dveh ulomkov ravno . Razširimo:

  • .

Okrajšajmo ulomek .
Rešitev

  • Najprej poiščemo največji skupni delitelj števca in imenovalca.
  • Iz števca izpostavimo in dobimo .
  • Imenovalec razstavimo, dobimo .
  • Največji skupni delitelj je .

Urejenost racionalnih števil

Racionalna števila ponazarjamo na številski premici in vsakemu pripada natanko ena točka na njej. Pozitivni ulomki so ponazorjeni desno, negativni pa levo od koordinatnega izhodišča. Ulomek je pozitiven, če sta in istega predznaka, in negativen, če sta različnega predznaka. Imamo dva ulomka, in . Možnosti glede urejenosti so naslednje:

  • prvi ulomek je večji od drugega ali ,
  • prvi ulomek je manjši od drugega ali ,
  • ulomka sta enaka ali .

Kdaj sta ulomka enaka, smo že prej spoznali. Za poljubna dva ulomka lahko včasih ocenimo na pamet, kateri je večji. Pri ostalih pa si pomagamo z matematičnim znanjem. Ulomka razširimo na skupni imenovalec, potem pa ju lahko primerjamo po velikosti. Lahko pa to ugotovimo tudi drugače:


  • Na številski premici leži desno od ali pa se ravno pokrivata.

PREMISLITE

Uredite števila , in po velikosti.

Odgovor

Urejanje ulomkov

Vsa števila najprej razširimo na skupni imenovalec, ki je 15. Dobimo:


  • Zato so števila urejena po velikosti tako: :
(urejenost_slika.png)

Seštevanje ulomkov

  1. Ulomka imata isti imenovalec:

    imenovalec prepišemo, števca pa seštejemo.

  2. Ulomka imata različna imenovalca:

    ulomke najprej razširimo na skupni imenovalec, nato pa seštejemo števce. V primeru, da je , je najmanjši skupni imenovalec kar produkt . Prav tako se tudi odšteva ulomke.

Za seštevanje ulomkov veljata zakon o zamenjavi in zakon o združevanju. Nevtralni element za seštevanje je 0. Nasprotni ulomek ulomku je , ki ga na številski premici dobimo tako, da ulomek prezrcalimo čez izhodišče.

Zgledi

Množenje ulomkov

Ulomka zmnožimo tako, da je novi števec zmnožek števcev in novi imenovalec zmnožek imenovalcev.

Lastnosti množenja ulomkov:

  • velja zakon o zamenjavi (komutativnostni zakon),
  • velja zakon o združevanju (asociativnostni zakon),
  • nevtralni element za množenje je 1,
  • obstaja obratni ulomek in velja , .

Velja tudi distributivnostni zakon: .

Zgledi

PREMISLITE

Poiščite vse ulomke, ki so sami sebi recipročni oziroma obratni.

Odgovor

Sami sebi recipročni ulomki

Za recipročne ali obratne ulomke velja . To pa velja le za dva ulomka oziroma števili 1 in -1.

Deljenje ulomkov

Z ulomkom delimo tako, da pomnožimo z njegovo obratno vrednostjo.

Zgledi

PREMISLITE

S kakšnim ulomkom se ne sme deliti?

Odgovor

Deljenje ulomkov

Za vsak ulomek velja, da imenovalec ne sme biti enak 0. Če pa želimo deliti z ulomki, moramo najprej izračunati obratni ulomek. Za obratni ulomek pa velja, da števec ne sme biti enak 0. Torej lahko delimo z vsakim ulomkom razen s tistimi, kjer je števec ali imenovalec enak 0.

Enačbe in neenačbe

Preden začnemo reševati enačbe oziroma neenačbe, si moramo ogledati nekaj osnovnih značilnosti:

  • Številu oblike pravimo izraz, v katerem nastopajo spremenljivke , in .
  • Enakost oziroma neenakost dveh izrazov je enačba, spremenljivke pa so neznanke. Vedno velja, da je leva stran enačbe enaka desni strani enačbe.
  • Tiste vrednosti neznank, kjer sta vrednosti izrazov med seboj enaki, imenujemo rešitve enačbe.
  • Enačbi oziroma neenačbi lahko na obeh straneh prištejemo ali odštejemo isto število.
  • Enačbo lahko na obeh straneh delimo ali množimo z istim neničelnim številom.
  • Neenačbo lahko na obeh straneh delimo ali množimo z istim pozitivnim številom.
  • Neenačbo na obeh straneh pomnožimo z istim negativnim številom, vendar pri tem obrnemo znak neenakosti.
  • Če je produkt dveh števil enak 0, je vsaj eno izmed teh dveh števil enako 0.

PREMISLITE

Kako se preverijo rešitve enačbe?

Odgovor

Preverjanje rešitev enačbe

Rešitve enačbe preverimo tako, da vstavimo namesto neznank rešitev, ki smo jo dobili, potem pa med seboj primerjamo levo in desno stran enačbe. Če sta enaki, rešitev ustreza.

Zgledi

Rešimo enačbo: .
Rešitev

  • Enačba ima pomen le v primeru, ko in ko . Torej, in .
  • Ulomka sta enaka, če velja: .
  • Sledi .
  • Na obeh straneh odštejemo , dobimo .
  • Na obeh straneh odštejemo 4, dobimo .
  • Enačbo na obeh straneh delimo s 4, dobimo .
  • Naredimo preizkus, ugotovimo, da rešitev ustreza.

Rešimo neenačbo: .
Rešitev

  • Najprej množimo celotno enačbo s 6, da se znebimo ulomkov, dobimo: .
  • Na obeh straneh odštejemo 3, dobimo .
  • Pomnožimo z -1, vendar se zaradi tega znak neenakosti obrne, dobimo .
  • Na obeh straneh delimo s 4, dobimo rešitev .

PREMISLITE

Kaj pomeni, ko rečemo, da na eno stran damo spremenljivke, na drugo pa številke?

Odgovor

Dve strani enačbe

Včasih rečemo, da spremenljivke damo na eno stran, na drugo pa številke. S tem pa ravno na obeh straneh prištejemo ali odštejemo isto število. Na primer, v enačbi to naredimo tako, da vse člene, ki imajo postavimo na levo stran, ostale pa na desno. Če se člen prestavi čez enačaj, se mu spremeni predznak. To pa ima isti pomen kot odštevanje in prištevanje istih členov na obeh straneh. Dobimo , ponavadi pa ta korak kar izpustimo in zapišemo kar .

Tekstne naloge

Če želimo reševati probleme iz vsakdanjega življenja, jih moramo najprej prevesti v matematični jezik. Pred tem pa moramo vedeti tole:

  • Količini in sta premosorazmerni, če je njun količnik stalen oziroma .
  • Količini in sta obratnosorazmerni, če je njun produkt stalen oziroma .
  • Pri nalogah se vprašamo, kaj je neznanka, katere podatke imamo in kakšni so pogoji.
  • Poskusimo poiskati zvezo med podatki in neznanko - napišemo enačbo.
  • Rešimo enačbo.
  • Preverimo rešitev. Včasih lahko to storimo na pamet, včasih računsko.

Zgled

Prvi bager bi skopal luknjo za veliko stavbo v 8 dneh, drugi pa v 4 dneh. Koliko časa bi trajalo, da bi oba skupaj kopala?
Rešitev

  • V enem dnevu prvi bager prekoplje , v dneh .
  • V enem dnevu drugi bager prekoplje , v dneh .
  • Skupaj prekopljeta v dneh .
  • Ker je celotna luknja enota, vse skupaj enačimo z 1, dobimo: .
  • Rešimo enačbo:

    Odgovor: Oba skupaj bi skopala luknjo v dneva.

Potence s celimi eksponenti

Do zdaj smo spoznali že potence z naravnim eksponentom . Za potence s celimi eksponenti pa velja:

Če in ter , velja:

Zgled:
Poenostavimo izraz .
Rešitev

  • Potenciramo prvi oklepaj, drugega pa obrnemo: .
  • Potenciramo še drugi oklepaj: .
  • Delimo in postavimo na isto ulomkovo črto: .
  • Poenostavimo in dobimo rezultat .

Decimalni zapis

Decimalna številka je v splošnem oblike

pri tem pa so števke od 0 do 9.

Primer:

Vejica, ki jo pišemo spodaj (lahko tudi piko zgoraj), je decimalna vejica. Števke za decimalno vejico so decimalke. Prva števka za decimalno vejico predstavlja, koliko je desetin, druga stotin, tretja tisočin,... Primer: številka ima štiri decimalke.

PREMISLITE

Ali lahko vsako decimalno številko zapišemo kot ulomek?

Odgovor

Kaj predstavljajo števke , , ,...?

Odgovor

Zapis decimalnih številk z ulomkom

Vsako decimalno številko s končnim številom decimalk lahko napišemo v obliki , kjer je . Na primer: . Takemu ulomku, ki ima imenovalec s potenco števila 10, pravimo desetiški ulomek.

Števke v zapisu decimalnega števila

Števka pomeni desetine, stotine, tisočine,... Zato je desetina, stotina, tisočina itd.

Računske operacije z decimalnimi števili

  1. Seštevanje in odštevanje
    Napišemo številke eno pod drugo, tako da je decimalna vejica pod decimalno vejico in računamo istoležne števke:

    (decimalke_sest_odst.png)
  2. Množenje
    Dve števili zmnožimo tako, da najprej pozabimo na decimalni vejici in števili zmnožimo brez vejic, nato pa vejico postavimo tam, kjer je za njo še toliko decimalk, kot je seštevek decimalk prvega in drugega števila. Če ima prvo število 2 decimalke, drugo pa 3, potem mora biti vejica tam, kjer je za njo še 5 decimalk:

  3. Deljenje
    Deljenec in delitelj pomnožimo s tako potenco števila 10, da postane delitelj celo število, potem pa delimo:

    (decimalke_deljenje.png)

    Pogosto pa se deljenje ne izide, na primer . Tu je rezultat deljenja neskončna periodična številka. Oglejte si prevajanje neskončne periodične decimalne številke v ulomek : Prikaz

PREMISLITE

Ali lahko vsak ulomek zapišemo kot decimalni ulomek?

Odgovor

Zapis ulomka v decimalni ulomek

Ne da se vseh ulomkov zapisati v decimalni ulomek. Le tisti, ki imajo imenovalec oblike , kjer sta , se dajo zapisati v takšni obliki. Če se deljenje števca z imenovalcem izide, gre za decimalni ulomek, sicer ne.

Periodična decimalna številka

Vsako periodično decimalno število lahko prevedemo v ulomek zato, ker velja, da če ima številka periodo dolžine , lahko razlika uniči števke od nekod naprej:

(periodicna_decimalna.png)

Na enak način ugotovite, kako se z ulomkom napiše število .

Aritmetično povprečje

Aritmetično povprečje ali drugače, aritmetična sredina števil je vsota vseh števil, deljena z :

Primer:
Marko je prvi dan ulovil 4 ribe, vsaka je tehtala 120 g, drug dan 3 ribe, vsaka je tehtala 150 g, tretji dan pa 3 ribe po 175 g. Koliko so tehtale ribe v povprečju?

Skupno so ribe tehtale

V povprečju pa ena riba tehta 1455:10=145,5 g.

Razmerja, deleži, odstotki

Povprečna plača delavca v neki tovarni je 620 €. V tem mesecu pa se je povišala za 24 €. Kako bi izračunali, za koliko se je plača povišala v tem mesecu? Temu pravimo relativni delež ali kvocient med osnovo in deležem, kjer je osnova neka celota, delež pa nam pove, kakšen del celote je:

Sedaj lahko izračunamo, za koliko se je v tem mesecu povišala povprečna plača: . Ponavadi pa zaradi boljše predstave relativni delež zapišemo z ulomkom, ki ima imenovalec enak 100. preberemo kot je odstotkov oziroma procentov. Tako dobimo splošni obrazec za izračun procentov:

V našem primeru je torej odstotek enak %.

PREMISLITE

Kaj predstavlja znak % in kaj ‰?

Odgovor

Promil in procent

% v latinski besedi pomeni pro cento, predstavlja odstotek ali procent, simbol ‰ pa predstavlja promil, to je tisoči del celote. Če imamo na primer v 1000 delih zlitine zlata 917 promilov zlata (to je 22-karatno zlato), bo na zlati zapestnici pisalo 917.

Zgled

V trgovini z oblačili štirikrat pocenijo blago za 10 %, v drugi trgovini pa enkrat za 40 %. Kje se bolj splača kupiti majico?
Rešitev

S označimo prvotno ceno.

  1. Prva trgovina:

    • je cena po prvi pocenitvi,
    • je cena po drugi pocenitvi,
    • je cena po tretji pocenitvi,
    • je cena po zadnji pocenitvi.
    • Končna cena je potem .
  2. Druga trgovina:

    • je cena po pocenitvi.

Majico se bolj splača kupiti v drugi trgovini, saj je cena za 5,61 % nižja kot v prvi.

0%
0%