Elementární algebra

Elementární algebra rozšiřuje aritmetiku („počítání s čísly“, např. 3+5\cdot8) o práci s neznámými veličinami (např. x-4\cdot y). Tato oblast má uplatnění nejen v mnoha dalších částech matematiky, ale je klíčová třeba i pro porozumění fyzice.

Přímá úměrnost

Přímá úměrnost je závislost veličiny y na druhé veličině x, kdy se při zvýšení veličiny x zvýší poměrně i hodnota veličiny y. Přímou úměrnost tedy můžeme popsat vztahem y=k\cdot x, kde k je koeficient úměrnosti. Grafem přímé úměrnosti je přímka, která prochází počátkem souřadnic (bodem [0, 0]).

Nepřímá úměrnost

Nepřímá úměrnost je závislost veličiny y na druhé veličině x, kdy se při zvýšení veličiny x sníží poměrně hodnota veličiny y. Nepřímou úměrnost tedy můžeme popsat vztahem y=\frac{k}{x}. Grafem nepřímé úměrnosti je hyperbola.

Trojčlenka je grafický zápis výpočtu neznámého členu přímé nebo nepřímé úměry.

Na první řádek napíšeme dvě známé hodnoty, na druhý známou hodnotu a neznámou (např. x). První šipka povede od neznámé nahoru. Druhá šipka povede pro přímou úměru stejným směrem jako první a pro nepřímou úměru opačným směrem než první šipka.

Trojčlenka pro přímou úměru

Příklad: 10\,000 lumíků má dohromady stejnou hmotnost jako dva medvědi, kolik medvědů má dohromady stejnou hmotnost jako 40\,000 lumíků?

Na první řádek si zapíšeme, že 10\,000 lumíků odpovídá hmotnostně dvěma medvědům. Větší počet lumíků bude odpovídat většímu počtu medvědů, takže jde o přímou úměru. Obě šipky ukazují nahoru.

Zapíšeme dvě strany rovnice jako zlomky podle směru šipek a vypočítáme x.

První šipka vede od 40\,000 k 10\,000, druhá šipka vede od x k 2. Rovnice tedy je \frac{40\,000}{10\,000}=\frac{x}{2}.

Zjednodušený způsob, jak přímo zapsat výsledek: $x=2 $ zlomek zapsaný ve směru šipky na levé straně, tedy: x= 2 \cdot \frac{40\,000}{10\,000} = 2\cdot 4 = 8

Výsledek je: 8 medvědů má dohromady stejnou hmotnost jako 40\,000 lumíků.

Trojčlenka pro nepřímou úměru

Příklad: 100 mravenců sní bonbón za tři dny. Jak dlouho by stejný bonbón jedlo 500 mravenců?

Na první řádek si zapíšeme, že 100 mravenců potřebuje ke snědení bonbónu 3 dny. Čím víc je mravenců, tím kratší čas potřebují na snědení bonbónu, takže jde o nepřímou úměru. Šipka od neznámé ukazuje nahoru a druhá šipka opačným směrem.

Zapíšeme dvě strany rovnice jako zlomky vytvořené podle směru šipek a vypočítáme x.

První šipka vede od 100 k 500, druhá od x k 3. Rovnice je \frac{100}{500}=\frac{x}{3}.

Zjednodušený zápis výsledku: x = 3 \cdot zlomek zapsaný podle směru šipky na levé straně, tedy: x= 3 \cdot \frac{100}{500} = 3 \cdot \frac{1}{5} = 0{,}6

Výsledek je: 500 mravenců bude jíst bonbón 0{,}6 dní.

Poměr dvou nebo více kladných čísel je vztah jejich velikostí.

V úvodním procvičování se setkáme s pojmy jako poměr v základním tvaru, postupný poměr, převrácený poměr a zjistíme, jaký je rozdíl mezi poměrem a zlomkem.

Nejjednodušší použití poměru je rozdělení čísla na části a změna (zmenšení nebo zvětšení) čísla v zadaném poměru. Následují pokročilejší výpočty s poměry, které zahrnují i slovní úlohy vedoucí na řešení rovnic.

Měřítko mapy je speciální případ poměru. S poměry dále souvisí téma podobnost v geometrii.

Poměr dvou kladných hodnot, např. 2:4, vyjadřuje vztah jejich velikostí.

• Dědeček našel 10 hřibů a 1 bedlu. Poměr počtu hřibů ku počtu bedel v dědečkově košíku je 10:1.

Podobně jako u zlomků můžeme poměry krátit a rozšiřovat kladnými čísly.

• Poměr počet hřibů ku počtu bedel 10:1 může být zrovna tak vyjádřen jako 20:2 nebo 1:0{,}1.

Poměr, který je vyjádřen dvěma celými čísly a nejde už víc zkrátit, je v základním tvaru.

• Základní tvar poměru 2:4 je 1:2.

Lze zapsat i poměr více než dvou hodnot, pak jde o postupný poměr.

• Kedlubny, ředkvičky a mrkve nám na zahrádce vyrostly v poměru 2 : 10 : 11.

Převráceným poměrem k poměru a:b myslíme poměr b:a.

• Poměr objemů sirupu a vody v nápoji je 1:10, převrácený poměr 10:1 značí poměr objemů vody ku sirupu.

Jaký je rozdíl mezi poměrem a zlomkem? Poměr popisuje vztah dvou částí. Zlomek je část z celku.

Změna čísla

Změna čísla v zadaném poměru a:b je vynásobení čísla odpovídajícím zlomkem \frac{a}{b}.

• Pokud je a < b a tedy \frac{a}{b}<1, budeme číslo zmenšovat.
• Pokud je a > b a tedy \frac{a}{b}>1, budeme číslo zvětšovat.

Příklad: Změna čísla 10 v poměru 2:5 znamená vynásobení čísla 10 zlomkem \frac{2}{5}. Vyjde nám číslo 4.

Rozdělení čísla

Rozdělení čísla v zadaném poměru a:b znamená rozdělení čísla na dvě části, které jsou v poměru a:b.

Příklad: Rozdělte číslo 30 v poměru 2:3. Celkem budeme rozdělovat na 2+3=5 dílů. Jeden díl je tedy roven \frac{30}{5}=6. Výsledná čísla jsou rovna 2 dílům, tj. 2\cdot 6= 12, a 3 dílům, tj. 3\cdot 6=18. Rozdělili jsme číslo 30 v poměru 2:3 na 12 a 18.

Výpočty při znalosti součtu (rozdílu)

Hledáme dvě čísla, když známe jejich poměr a známe jejich součet (případně rozdíl, součin, nebo nějaký jiný výraz). V takovém případě nám většinou pomůže spočítat si nejdříve čemu odpovídá jeden díl v poměru. Pokračujeme obvykle výpočtem hledaných čísel podle toho, kolika dílům v poměru odpovídá první a druhé číslo.

Příklad: Poměr nabitých a vybitých baterií v Gargamelově detektoru šmoulů je 1:4. Vybitých baterií je přitom o 6 více než nabitých. Jaké jsou počty nabitých a vybitých baterií?

Nejdříve si spočítáme, kolika bateriím odpovídá jeden díl. Víme, že vybitých baterií je o 6 více než nabitých. Vybitých baterií jsou přitom 4 díly a nabitých 1 díl, takže vybitých je o 4-1=3 díly více než nabitých. Takže 3 díly odpovídají 6 bateriím. Jeden díl odpovídá \frac{6}{3}=2 bateriím. Gargamel tedy má 2 nabité baterie a 4 \cdot 2 = 8 vybitých baterií.

Výsledek: Gargamel má dvě nabité a osm vybitých baterií.

Výpočty pomocí rovnic

Pokud už se vyznáme v řešení rovnic, můžeme při řešení využít zápisu pomocí dvou rovnic pro dvě neznámé.

• První rovnici zapíšeme ze známého poměru.
• Druhou rovnici zapíšeme z informace o hodnotě součtu (nebo rozdílu, součinu, atd.).

Příklad (těžší příklad pro ty, kteří už znají rovnice a obvod kruhu): Víme, že poloměry dvou kruhů jsou v poměru 2 : 5 a že součet jejich obvodů je 70 \pi. O jaké poloměry jde?

Označíme si poloměry a a b a zapíšeme si rovnice. Známe poměr a : b = 2 : 5, takže máme první rovnici \frac{a}{b}=\frac{2}{5}. Součet obvodů kruhů o poloměrech a,b je roven 2a\cdot \pi + 2b\cdot \pi. Tento součet známe, takže druhá rovnice zní 2(a+b)\cdot\pi = 70 \pi.

Řešíme soustavu rovnic. První rovnici vynásobíme 5b (má smysl pro b\neq 0) a dostaneme 5a=2b. Vydělíme druhou rovnici kladným číslem 2\pi a dostaneme a+b=35. Vyjádříme a z druhé rovnice a dosadíme do první. 5\cdot(35-b)=2b. Zjednodušíme a vypočítáme b. 175= 7b, tedy b=25. Spočítáme druhý poloměr a=35-b=10.

Výsledné poloměry kruhů jsou a=10,b=25.

Měřítko mapy, plánku, zmenšeného modelu

Měřítko mapy je speciální případ poměru. Jde o poměr, ve kterém je obraz krajiny na mapě ku krajině ve skutečnosti.

Měřítko zvětšeného modelu

Podobně u zvětšeného modelu hodně malé věci nebo tvora použijeme opět poměr velikosti obrazu ku velikosti ve skutečnosti.

Algebraický výraz je tvořen z konstant („čísla“) a proměnných („písmenka“), které jsou dohromady spojeny pomocí algebraických operací (např. sčítání, násobení) a závorek. Proměnná zastupuje čísla z určitého oboru hodnot. Pomocí algebraických výrazů můžeme provádět obecné výpočty.

Příklad:

• Sedlák Sedloň má na dvorku p prasat a s slepic.
• Výraz 4\cdot p + 2 \cdot s vyjadřuje celkový počet nohou, která zvířata na dvorku mají.
• V tomto výrazu jsou čísla 4 a 2 konstanty, písmena p a s jsou proměnné, jejichž oborem jsou přirozená čísla.
• Výraz můžeme upravit do tvaru 2(2p+s). Tato úprava zachovává hodnotu výrazu pro všechna možná přiřazení hodnot proměnných.

Základní krok pro práci s algebraickými výrazy je dosazení hodnoty za proměnnou. Častým zdrojem chyb při dosazování jsou „mínuska“, dáváme si na ně tedy obzvlášť pozor (počítání se zápornými čísly může být užitečné zopakovat před dosazováním těchto čísel do výrazů).

Příklad:

Provádíme takové úpravy výrazů, které zachovávají hodnotu výrazu pro všechna možná dosazení za proměnné. Příklady úprav:

Pozor na častou chybu v případě odečtení závorky: nesmíme zapomenout, že „mínus a mínus dává plus“.

Provádíme takové úpravy výrazů, které zachovávají hodnotu výrazu pro všechna možná dosazení za proměnné. Příklady úprav:

Úpravy výrazů se zlomky provádíme stejnými základními postupy jako ostatní úpravy výrazů, pouze při tom používáme navíc operace specifické pro zlomky, např. krácení zlomků, sčítání a odčítání zlomků, násobení a dělení zlomků. Příklady úprav:

Lomený výraz je podíl dvou mnohočlenů. Zapisujeme většinou jako zlomek, například \frac{x+2}{x^2-1}.

• Podmínky za kterých má daný lomený výraz smysl mají u každého lomeného výrazu velký význam, protože dělit nulou není dovoleno.

• Výpočty s lomenými výrazy a jejich úpravy provádíme podobně, jako když pracujeme se zlomky, jenom musíme mít na paměti, že čitatelé a jmenovatelé jsou u lomených výrazů mnohočleny.

U lomených výrazů je potřeba brát v potaz podmínky, za kterých má smysl. Lomený výraz má smysl pro všechny hodnoty proměnných, pro něž je výraz ve jmenovateli různý od nuly. Příklady:

• Výraz \frac{x+5}{x-3} má smysl pro x \neq 3.
• Výraz \frac{x^3}{x^2-1} má smysl pro x \in \mathbb{R} \setminus \{-1, 1\}, protože x^2-1 = 0 pro hodnoty -1 a 1.
• Výraz \frac{x^3}{x^2+1} má smysl pro všechna reálná čísla, protože x^2+1 je vždy větší než nula.

Určit, kdy je výraz různý od nuly nemusí být úplně snadné. Pro ilustraci uveďme těžší příklad výrazu s obecným kvadratickým jmenovatelem (mohou se hodit poznatky z kvadratických rovnic a grafy kvadratických funkcí).

S lomenými výrazy počítáme podobně jako se zlomky, pouze musíme úpravy provádět s mnohočleny.

Rovnice s neznámou x je zápis ve tvaru L(x) = P(x), kde L(x), P(x) jsou výrazy s proměnnou x. L(x) je levá strana rovnice, P(x) je pravá strana rovnice. Řešit rovnici znamená najít všechny hodnoty proměnné x, pro které výrazy L(x) a P(x) nabývají stejné hodnoty. Tato čísla nazýváme kořeny rovnice. Výpočet hodnot L(x) a P(x) pro konkrétní x se nazývá zkouška.

Řešení rovnic

Rovnice řešíme ekvivalentními úpravami, což jsou úpravy, které nemění množinu kořenů rovnice. Mezi takové úpravy patří například:

• výměna levé a pravé strany rovnice,
• přičtení nebo odečtení stejného výrazu k oběma stranám rovnice,
• vynásobení nebo vydělení obou stran rovnice nenulovým číslem.

Typy rovnic

Základní lineární rovnice obsahují pouze konstanty a násobky proměnné. Pro důkladné procvičení je v rámci Umíme dělíme do několika skupin:

Další typy rovnic jsou pak uvedeny v sekci Pokročilé rovnice, jde například o rovnice s lomenými výrazy, soustavy dvou rovnic, kvadratické rovnice, exponenciální rovnice a logaritmické rovnice.

Nejjednodušší rovnice jako x+2 = 5 nebo 3x = 15 vedou na jednokrokové řešení, tj. stačí provést jednu úpravu rovnice (např. odečtení čísla 2 od obou stran rovnice v prvním případě). Tyto rovnice lze vesměs řešit snadno i intuitivní úvahou (pro jaké číslo platí, že když k němu přičtu dvojku, dostanu pětku?). Slouží tak jako dobrý výchozí bod pro seznámení s tématem rovnic.

Nejjednodušší rovnice obsahují pouze lineární výrazy, tj. vyskytují se v nich pouze konstanty a násobky proměnné x. Rovnici upravujeme pomocí ekvivalentních úprav: přičítání a odčítání stejného výrazu k oběma stranám rovnice, úpravy výrazů na levé a pravé straně. Pomocí takových úprav ji převedeme do tvaru x = a, kde a je řešení.

Počet řešení

U základních lineárních rovnic mohou nastat tři případy:

• Rovnice nemá žádné řešení, např. x+2=x+3.
• Rovnice má nekonečně mnoho řešení, např. u rovnice x+1+x = 2x+1 je řešením rovnice je libovolné číslo.
• Rovnice má právě jedno řešení, např. výše uvedená rovnice 2x-7 = 5-4x má jediné řešení x=2.

Časté chyby

Mezi časté chyby při řešení rovnic patří:

• provedení úpravy (přičtení čísla, vydělení čísel) pouze na jedné straně rovnice,
• chybné zkombinování konstant a výrazů s proměnnou x, např. úprava 3x + 2 na 5x,
• špatné znaménko u výrazu při převádění z jedné strany rovnice na druhou.

Pracovní list

Kromě interaktivního procvičování je k dispozici také pracovní list pro tisk:

• Základní rovnice s jednou proměnnou: zadání
• Základní rovnice s jednou proměnnou: řešení

Rovnice se závorkami můžeme řešit stejným způsobem jako základní rovnice, pouze jako první krok odstraníme závorky.

V některých případech si však můžeme ušetřit práci, pokud závorky neroznásobíme. Například v rovnici 3(x+1) = 18 je výhodnější nejdříve rovnici podělit číslem 3, čímž dostaneme x+1 = 6, z čehož již snadno dostaneme x=5.

Pracovní list

Kromě interaktivního procvičování je k dispozici také pracovní list pro tisk:

• Rovnice se závorkami: zadání
• Rovnice se závorkami: řešení

Pokud rovnice obsahuje zlomek, ve kterém se vyskytuje neznámá ve jmenovateli, musíme rovnici nejdříve vynásobit jmenovatelem (případně společným násobkem všech jmenovatelů). Tím rovnici převedeme na základní rovnici, kterou řešíme běžným postupem.

Řešený příklad

Rovnice se zlomky řešíme stejnými postupy jako základní rovnice, pouze při tom používáme operace se zlomky.

Často se můžeme operacím se zlomky vyhnout tak, že celou rovnici nejprve roznásobíme společným násobkem všech jmenovatelů zlomků.

Řešený příklad

Rovnice s desetinnými čísly řešíme stejnými postupy jako základní rovnice, pouze při tom máme na paměti pravidla pro sčítání, odčítání, násobení a dělení desetinných čísel. Často si můžeme řešení usnadnit tím, že celou rovnici vynásobíme deseti (případně vyšší mocninou desítky).

Řešený příklad

Nejjednodušším typem rovnic jsou lineární rovnice, které obsahují pouze konstanty a násobky jedné proměnné. Ty jsou důkladně pokryty v základní sekci o rovnicích. V této sekci jsou pokryty rovnice složitějších typů:

Rovnice s lomenými výrazy řešíme stejnými postupy jako základní rovnice.

Užitečným (avšak ne vždy nezbytným) prvním krokem bývá roznásobení obou stran rovnice společným násobkem všech jmenovatelů lomených výrazů.

Podmínky řešitelnosti

Aby lomený výraz dával smysl, nesmí být jmenovatel roven nule. Po vyřešení rovnice tedy musíme zkontrolovat, že výsledné řešení tuto podmínku splňuje pro všechny jmenovatele v rovnici.

Řešený příklad

Soustava dvou rovnic o dvou neznámých je podobná jako základní rovnice, jen máme místo jedné proměnné x navíc i proměnnou y a rovnice jsou dvě. Podobně jako rovnice o jedné proměnné může mít celou řadu různých typů, i dvě rovnice o dvou neznámých mohou být lineární, kvadratické, logaritmické a jiné. Většinou se však procvičují pouze základní lineární rovnice. Pokud totiž dobře zvládneme jejich řešení, můžeme naučené postupy použít i na složitější rovnice. Základní metody řešení soustavy dvou rovnic jsou dosazovací metoda a sčítací metoda.

Dosazovací metoda

Při řešení dosazovací metodou vyjádříme z jedné rovnice jednu neznámou pomocí druhé. Toto vyjádření pak dosadíme do druhé rovnice, čímž dostaneme obyčejnou jednu rovnici o jedné neznámé. Ukázka postupu na uvedeném příkladě:

Sčítací metoda

Při řešení sčítací metodou sečteme (či odečteme) odděleně levé a pravé strany obou rovnic. Tato úprava vede k cíli, pokud nám při této operaci jedna z proměnných vypadne. V některých případech je proto nutné nejdříve jednu z rovnic vynásobit vhodným číslem. V případě naší ukázkové soustavy stačí rovnice prostě sečíst. Tím dostaneme 3x = 9, odtud x=3 a dosazením pak již dopočítáme y.

Pojmy

Kvadratická rovnice je rovnice, ve které se vyskytuje jedna neznámá ve druhé mocnině. Základní tvar kvadratické rovnice je: ax^2+bx+c=0, kde a, b, c jsou reálná čísla a a\neq 0. Pro kvadratické rovnice používáme následující názvosloví:

• ax^2 je kvadratický člen,
• bx je lineární člen,
• c je absolutní člen.

Speciální typy kvadratických rovnic:

• Pokud je b=0 nazýváme rovnici ryze kvadratickou: ax^2+c=0.
• Pokud je c=0 mluvíme o rovnici bez absolutního členu: ax^2+bx=0.

Řešení kvadratické rovnice

Každou kvadratickou rovnici lze řešit pomocí výpočtu diskriminantu D. Pro něj platí: D=b^2-4\cdot a\cdot c. Mohou nastat 3 situace:

• D < 0 – rovnice nemá v reálných číslech řešení.
• D=0 – rovnice má jeden dvojnásobný kořen.
• D > 0 – rovnice má dva různé reálné kořeny.

Pro kořeny rovnice platí:

• x_1=\frac{-b+\sqrt{D}}{2a}
• x_2=\frac{-b-\sqrt{D}}{2a}

Vietovy vzorce

Kvadratické rovnice můžeme řešit i bez počítání diskriminantu za využití Vietových vzorců. Pro kořeny rovnice platí: x_1+x_2=-\frac{b}{a}, x_1\cdot x_2=\frac{c}{a}. V případě a=1: x_1+x_2=-b, x_1\cdot x_2=c.

Exponenciální rovnice má neznámou v exponentu (mocniteli), např. 3^{2x}-3^x=6.

Exponenciální rovnice lze řešit různými způsoby. Nejjednodušší je řešení rovnice se stejnými základy. Pokud se nám podaří rovnici převést na tvar a^{f(x)} = a^{g(x)}, můžeme se zbavit exponenciální funkce a řešit f(x) = g(x). Složitější způsoby řešení exponenciálních rovnic jsou logaritmování a substituce.

Logaritmická rovnice je taková, kde neznámá vystupuje jako argument logaritmické funkce, např. 2 \cdot \log_6(x-2) = \log_6(14-x).

U logaritmických rovnic musíme dávat pozor na podmínky řešení. Argument každého logaritmu totiž musí být vždy kladné číslo. V uvedeném příkladě tedy musí platit x-2>0 a současně 14-x > 0.

Logaritmické rovnice řešíme za využití vlastností logaritmické funkce a jejího vztahu k exponenciální funkci. Dílčí způsoby, jak řešit logaritmické rovnice:

• Převedeme rovnici na tvar \log_a f(x) = c. Pak musí platit f(x) = a^c.
• Převedeme rovnici na tvar \log_a f(x) = \log_a g(x). Pak musí platit f(x) = g(x).

V goniometrických rovnicích se neznámá objevuje v argumentu goniometrických funkcí, např. \sin x = 2 \cos (x+\pi). Pokud není uvedeno jinak, předpokládáme, že jsou argumenty goniometrických funkcí v radiánech.

Zápis výrazů s goniometrickými funkcemi a priorita operací

V zápisu výrazů s goniometrickými funkcemi často vynecháváme závorky okolo argumentu (píšeme \sin x místo \sin(x)), pokud je jasné, co je argumentem goniometrické funkce.

Je důležité si při čtení výrazů s goniometrickými funkcemi uvědomit, která operace se bude provádět dříve. Například \cos x + 2 není totéž jako \cos(x+2), protože funkci \cos aplikujeme u výrazu bez závorek dříve než sčítání nebo odčítání. Zvyklost je chápat \sin 2x jako \sin (2x), ale když máme výraz \sin x \sin x, chápeme jej jako \sin (x) \cdot \sin (x).

Mocniny hodnot goniometrických funkcí také mají svůj speciální zápis.

Tipy pro řešení goniometrických rovnic

Můžou se kromě znalostí o hodnotách, vlastnostech a grafech goniometrických funkcí hodit také

• goniometrické vzorce,
• tzv. goniometrická jednička – vztah \sin^2 x + \cos^2 x = 1 platí pro libovolné reálné x,
• substituce, např. \cos^2 x -2 \cos x +1 = 0 můžeme nedříve řešit jako kvadratickou rovnici t^2 -2t +1 pro t=\cos x, a teprve pro známé hodnoty řešení t hledat odpovídající hodnoty x.

Často máme rovnici s několika neznámými a potřebujeme vyjádřit jednu z nich. Typicky na takovou situaci narazíme ve fyzice. Máme třeba vzorec pro výpočet dráhy na základě času: s = \frac{1}{2}gt^2. Z této rovnice chceme vyjádřit čas v závislosti na dráze, tj. t = \sqrt{\frac{2s}{g}}.

Při řešení tohoto problému používáme stejné postupy jako při řešení rovnic s číselnými koeficienty, pouze místo přímých výpočtů provádíme úpravy výrazů.

Řešený příklad

Slovní úlohy typu „myslím si číslo“ spočívají v tom, že si vypravěč myslí tajné číslo, řekne nám o něm informaci a my musíme číslo odhalit.

Příklad: Myslím si číslo. Když od něj odeberu 6 a výsledek vydělím dvěma, dostanu 2. Jaké číslo si myslím?

Jednoduché úlohy tohoto typu lze řešit úvahou z hlavy. Pro složitější úlohy se hodí zapsat úlohu pomocí rovnice.

Úlohy o směsích jsou speciální typ slovních úloh, ve kterých pracujeme se směsí dvou (nebo více) typů objektů, které mají trochu jiné vlastnosti. Může jít o směs roztoků, čokolád, zeleniny nebo třeba tučňáků.

Příklad slovní úlohy o směsích: V Antarktidě žijí vedle sebe tučňáci císařští, kteří váží 35 kilogramů, a menší tučňáci kroužkoví, ti váží pouze 5 kilogramů. Včera objevilo 60 tučňáků obrovskou starou váhu ze ztroskotané nákladní obchodní lodi. Když na ni všichni vlezli, váha ukázala 840 kilogramů. Kolik bylo v objevitelské tučňáčí bandě tučňáků kroužkových?

Úlohy o směsích řešíme pomocí rovnic.

Úlohy o společné práci jsou speciální typ slovních úloh, ve kterých typicky vystupuje několik pracantů a máme za úkol určit, jak dlouho by jim trvala práce společně.

Příklad úlohy o společné práci: Na hodině bylinkářství v kouzelnické škole v Bradavicích žáci okopávali záhony s mandragorami. Nevillovi trvalo okopání záhonu 40 minut, Draco Malfoy zvládl stejně velký záhon za 24 minut. Kolik minut by jim trvalo okopání záhonu, kdyby na něm pracovali společně?

Úlohy o společné práci řešíme za využití nepřímé úměry a zlomků.

Aritmetická posloupnost je matematická posloupnost, ve které je stálý rozdíl mezi dvěma po sobě jdoucími členy. Tento rozdíl se obvykle značí d a nazývá diference.

• rekurentní vzorec: a_n = a_{n-1} + d
• vzorec pro n-tý člen: a_n = a_1+ (n-1)\cdot d
• příklady:
  • 1, 3, 5, 7, 9, 11, ... (a_1=1, d=2)
  • 20, 17, 14, 11, 8, ... (a_1=20, d=-3)
  • 300, 305, 310, 315, 320, ... (a_1=300, d=5)

Geometrická posloupnost je matematická posloupnost, ve které je stálý poměr mezi dvěma po sobě jdoucími členy. Tento podíl se obvykle značí q a nazývá kvocient.

• rekurentní vzorec: a_n = q \cdot a_{n-1}
• vzorec pro n-tý člen: a_n = q^{n-1}\cdot a_1
• příklady:
  • 1, 2, 4, 8, 16, 32, ... (a_1=1, q=2)
  • 1000, 100, 10, 1, 0{,}1, 0{,}01, ... (a_1=1000, q=0,1)
  • 5, 15, 45, 135, 405, ... (a_1=5, q=3)
  • 8, -8, 8, -8, 8, -8, ... (a_1=8, q=-1)

Posloupnost je sada objektů, ve kterých závisí na pořadí a objekty se mohou opakovat. Posloupnost může být konečná i nekonečná. Členy posloupnosti typicky zapisujeme pomocí indexů: a_n značí n-tý člen posloupnosti a.

Posloupnosti můžeme zapsat různými způsoby:

• výčtem členů: a = (7, 10, 13, 16, 19, 22)
• vzorcem pro n-tý člen: a_n = 4 + 3\cdot n
• rekurentně (začátek posloupnosti a způsob výpočtu dalších členů z předchozích): a_1 = 7, a_n = a_{n-1} + 3

Příklady:

• 8, 18, 28, 38, 48, 58, … (aritmetická posloupnost s počáteční hodnotou 8 a diferencí 10)
• 3, 6, 12, 24, 48, 96, … (geometrická posloupnost s počáteční hodnotou 3 a kvocientem 2)
• 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, … (Fibonacciho posloupnost, a_n = a_{n-1} + a_{n-2})
• 1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, … (periodická posloupnost)

Existuje celá řada zajímavých posloupností. Mají dokonce svoji vlastní encyklopedii.