Espressioni con i prodotti notevoli

Le espressioni con i prodotti notevoli sono particolari operazioni che richiedono attenzione, poiché prevedono l’applicazione di una serie di regole o procedure di calcolo che è bene memorizzare; in particolare:

Per svolgere questo tipo di espressioni vediamo alcuni esempi per capire come poterle risolvere senza particolari difficoltà.

Esempio 1

 (a+2)^{2}+(a+1)(a-1)-4a=

In questa espressione sono presenti solamente parentesi tonde, quindi il primo passaggio prevede di svolgere le operazioni necessarie per poter togliere le parentesi; le operazioni da svolgere sono, nello specifico:

  • un quadrato di un binomio →  (a+2)^{2}
  • una somma per differenza → (a+1)(a-1)

Svolgendo le operazioni sopra indicate (si deve fare riferimento alle regole di svolgimento dei prodotti notevoli):

  •  (a+2)^{2}= a^{2}+4a+4
  • (a+1)(a-1)= a^{2}-1

si ottiene:

 a^{2}+4a+4+a^{2}-1-4a=

Ora è sufficiente individuare eventuali monomi simili tra loro (a^{2} e +a^{2}+4a e -4a+4 e -1) e svolgere la somma algebrica, ottenendo:

 2a^{2}+3

Esempio 2

 (x+1)^{3}-[x(x+y)+(x+y+2)^{2}]=

In questa espressione sono presenti parentesi tonde e quadre, quindi il primo passaggio prevede di svolgere le operazioni necessarie per poter togliere le parentesi tonde (in seguito, le quadre); le operazioni da svolgere sono, nello specifico:

  • un cubo di un binomio →  (x+1)^{3}
  • un prodotto di un monomio per un binomio → x (x+y)
  • un quadrato di un trinomio →  (x+y+2)^{2}

Svolgendo le operazioni sopra indicate:

  •  (x+1)^{3}= x^{3}+3 x^{2}+3x+1
  •  x(x+y)= x^{2}+xy
  •  (x+y+2)^{2}= x^{2}+ y^{2}+4+2xy+4x+4y

si ottiene

 x^{3}+3x^{2}+3x+1-[x^{2}+xy+x^{2}+y^{2}+4+2xy+4x+4y]=

Per togliere le parentesi quadre osserviamo se all’interno di esse sono presenti monomi simili tra loro (x^{2} e +x^{2}+xy e +2xy; ); si procede, quindi, svolgendo la somma algebrica ottenendo:

 x^{3}+3x^{2}+3x+1-[2x^{2}+3xy+y^{2}+4+4x+4y]=

Ora che all’interno delle parentesi quadre sono state svolte le somme algebriche tra i monomi simili tra loro, si procede togliendo le parentesi, facendo attenzione al segno meno davanti ad esse: in questo caso, tutti i monomi interni alle parentesi quadre andranno riscritti con il segno opposto. Si ottiene così la seguente espressione:

 x^{3}+3x^{2}+3x+1-2x^{2}-3xy-y^{2}-4-4x-4y=

Ora è sufficiente individuare eventuali monomi simili tra loro (+3x^{2} e -2x^{2}+3x e -4x+1 e -4) e svolgere la somma algebrica, ottenendo:

 x^{3}+x^{2}-y^{2}-x-4y-3xy-3

Vai alla pagina degli esercizi sulle espressioni con i prodotti notevoli!

Quoziente di un polinomio per un monomio

Il calcolo letterale è caratterizzato dalla presenza di una serie di operazioni, tra le quali troviamo il quoziente di un polinomio per un monomio. Le altre operazioni da non dimenticare sono la somma algebrica di polinomi, il prodotto di polinomi e i prodotti notevoli.

Per trovare il quoziente di un polinomio per un monomio è utile rivedere la seconda proprietà delle potenze (quoziente di potenze con la stessa base):

 a^{n}:a^{m}=a^{n-m}

Inoltre, per svolgere la divisione tra un polinomio e un monomio, è necessario ricordare la proprietà distributiva della divisione rispetto alla sommail quoziente di un polinomio per un monomio è un polinomio che si ottiene dividendo tutti i termini del polinomio per il monomio.

Vediamo con qualche esempio come si ottiene il quoziente di un polinomio per un monomio.

Esempio 1

 (x^{6}+x^{4}-3x^{3}y):x^{2}=

In questo esempio troviamo un trinomio (il polinomio all’interno delle parentesi tonde) diviso per un monomio.

Per svolgere questo esercizio è necessario eseguire le divisioni tra i termini del polinomio e il monomio, una alla volta, cioè:

  •  x^{6}:x^{2}=x^{4}
  •  x^{4}:x^{2}=x^{2}
  •  (-3x^{3}y):x^{2}=-3xy

Ogni termine del polinomio è stato diviso per il monomio all’esterno delle parentesi: la divisione si svolge dividendo sia i coefficienti (facendo attenzione al quoziente dei segni) che le parti letterali (applicando la seconda proprietà delle potenze, che prevede la sottrazione tra gli esponenti delle lettere uguali).

Solitamente i passaggi sopra descritti si svolgono direttamente; il risultato finale, quindi, è il seguente:

 (x^{6}+x^{4}-3x^{3}y):x^{2}=x^{4}+x^{2}-3xy

Esempio 2

(-15a^{5}b^{3}-7a^{2}b):(-5a^{4}b^{3})=

In questo esempio troviamo un binomio (il polinomio all’interno delle parentesi tonde) diviso per un monomio.

Per svolgere questo esercizio è necessario eseguire le divisioni tra i termini del polinomio e il monomio, una alla volta, cioè:

  • (-15a^{5}b^{3}):(-5a^{4}b^{3})=+3a
  • (-7a^{2}b):(-5a^{4}b^{3})=+\frac{7}{5}a^{-2}b^{-2}

Ogni termine del polinomio è stato diviso per il monomio all’esterno della parentesi: in questo caso si deve prestare particolare attenzione alle divisioni tra le parti letterali, poiché gli esponenti delle lettere del secondo monomio all’interno delle parentesi sono inferiori di quelli del monomio per cui si divide, quindi il risultato è un esponente negativo.

Il risultato finale, quindi, è il seguente:

(-15a^{5}b^{3}-7a^{2}b):(-5a^{4}b^{3})=+3a+\frac{7}{5}a^{-2}b^{-2}

Vai alla pagina degli esercizi sul quoziente tra un polinomio e un monomio!

Prodotto di polinomi

Il prodotto di polinomi, insieme alla somma algebrica di polinomi, è una delle operazioni più comuni del calcolo letterale. Non vanno poi dimenticati i prodotti notevoli e il quoziente di un polinomio per un monomio.

Per trovare il prodotto di polinomi è necessario ricordare la prima proprietà delle potenze (prodotto di potenze con la stessa base):

 a^{n}\cdot a^{m}=a^{n+m}

Inoltre, per svolgere la moltiplicazione tra polinomi, è necessario ricordare la proprietà distributiva del prodotto rispetto alla sommail prodotto di polinomi è un polinomio che si ottiene moltiplicando tutti i termini di un polinomio per tutti i termini dell’altro polinomio.

Vediamo di capire, con un paio di esempi, come si svolge questo tipo di operazione.

Esempio 1

(a^{2}+2b)\cdot (a+3b)=

In questo esempio è presente una moltiplicazione tra due binomi. Si procede moltiplicando i due monomi della prima parentesi per i due monomi della seconda parentesi, ottenendo così quattro monomi (due monomi per due monomi):

  • a^{2}\cdot a= a^{3}
  • a^{2}\cdot 3b= 3a^{2}b
  • 2b\cdot a= 2ab
  • 2b\cdot 3b= 6 b^{2}

Si ritiene importante sottolineare che, nell’eseguire i prodotti, si applica – nella parte letterale – la prima proprietà delle potenze, che prevede di sommare gli esponenti delle lettere uguali (come nella prima e nella quarta moltiplicazione).

Solitamente il passaggio si compie direttamente, ottenendo così:

(a^{2}+2b)\cdot(a+3b)= a^{3}+3 a^{2}b+2ab+6 b^{2}

Osservando i quattro monomi ottenuti dalle singole moltiplicazioni, si può affermare che non vi sono monomi simili tra loro, quindi il risultato è quello finale.

Esempio 2

(x+2y-2)\cdot(x-y)=

In questo esempio è presente un trinomio per un binomio. Come nel primo esempio, moltiplichiamo tutti i termini del trinomio con tutti i termini del binomio, ottenendo così:

  • x\cdot x= x^{2}
  • x\cdot (-y)= -xy
  • 2y\cdot x= 2xy
  • 2y\cdot(-y)=-2 y^{2}
  • (-2)\cdot x=-2x
  • (-2)\cdot (-y)=2y

Anche in questo caso, nell’eseguire i prodotti, è stata applicata – nella parte letterale – la prima proprietà delle potenze (nella prima e nella quarta moltiplicazione).

Compiendo i passaggi direttamente si otterrebbe:

(x+2y-2)\cdot (x-y)= x^{2}-xy+2xy-2 y^{2}-2x+2y

Osservando i termini ottenuti dalla moltiplicazioni, si può osservare che si trovano due monomi simili tra loro (-xy e 2xy). Sommandoli algebricamente si ottiene:

(x+2y-2)\cdot (x-y)= x^{2}-xy+2xy-2 y^{2}-2x+2y=x^{2}+xy-2 y^{2}-2x+2y

Vai alla pagina degli esercizi del prodotto di polinomi!

Somma algebrica di polinomi

La somma algebrica di polinomi è una operazione molto frequente nel calcolo letterale. Insieme ad essa, importanti sono anche il prodotto di polinomi, i prodotti notevoli e il quoziente di un polinomio per un monomio.

Per eseguire la somma algebrica di polinomi può essere di grande aiuto ricordare come si svolge la somma algebrica di monomi.

Vediamo con qualche esempio come si svolge la somma algebrica di polinomi.

Esempio 1

 (2a^{2}+3b-2x)+ (a^{2}-2b)=

Il primo passaggio per svolgere questo esercizio è togliere le parentesi, osservando se – all’interno di esse – sono presenti monomi simili tra loro. In questo caso non sono presenti monomi simili, quindi si può procedere togliendo le parentesi.

Per togliere le parentesi è necessario prestare attenzione al segno presente davanti ad esse: in questo caso il segno è positivo davanti ad entrambe le parentesi (nella prima non è indicato, ma è sottinteso). Di conseguenza, si può riscrivere tutto togliendo le parentesi e lasciando gli stessi segni dei termini all’interno, ottenendo così:

 +2a^{2}+3b-2x+a^{2}-2b=

Ora non resta che applicare la regola di svolgimento della somma algebrica di monomi, che prevede la riduzione dei termini simili (cioè sommare algebricamente tra loro i monomi che hanno la stessa parte letterale). In questo modo si avrà:

 (+2a^{2}+a^{2})+(+3b-2b)-2x=

Per concludere, la somma algebrica all’interno delle parentesi porta al seguente risultato:

 +3a^{2}+b-2x

Esempio 2

 (-4x^{2}+3y)-(5x^{2}-3y-2+5z)+(6x^{2}-6+5z)=

All’interno delle parentesi non sono presenti monomi simili tra loro. Si procede, quindi, togliendo le parentesi, facendo attenzione al segno meno davanti alla seconda parentesi: in questo caso, infatti, i segni dei monomi all’interno della parentesi andranno cambiati, mentre gli altri verranno riscritti con lo stesso segno.

 -4x^{2}+3y-5x^{2}+3y+2-5z+6x^{2}-6+5z=

Ora si procede sommando algebricamente tra loro i monomi simili:

 (-4x^{2}-5x^{2}+6x^{2})+(+3y+3y)+(+2-6)+(-5z+5z)=

Le somme algebriche all’interno delle parentesi portano al seguente risultato:

 -3x^{2}+6y-4

Vai alla pagina degli esercizi sulla somma algebrica di polinomi!

Potenze con esponente negativo

Prima di capire come si calcola la potenza di un numero con esponente negativo, è necessario chiarire cos’è il reciproco di un numero. Questo concetto è estremamente importante nel momento in cui dobbiamo trovare il valore della potenza di un numero al quale è applicato un esponente negativo.

Il reciproco di un numero si ottiene dividendo 1 per il numero iniziale. Vediamo cosa significa questa frase con qualche esempio nella tabella sotto riportata:

Numero iniziale Passaggio da svolgere Reciproco
2 1 : 2 = \frac{1}{2}
+ 5 1 : (+ 5) = +\frac{1}{5}
− 8 1 : (− 8) = -\frac{1}{8}
\frac{3}{4} 1 : \frac{3}{4} = 1 · \frac{4}{3} = \frac{4}{3}
+\frac{5}{7} 1 : \left ( +\frac{5}{7} \right ) = 1 · \left ( +\frac{7}{5} \right ) +\frac{7}{5}
-\frac{9}{13} 1 : \left ( -\frac{9}{13} \right ) = 1 · \left ( -\frac{13}{9} \right ) -\frac{13}{9}
+\frac{1}{10} 1 : \left ( +\frac{1}{10} \right ) = 1 · \left ( +\frac{10}{1} \right ) + 10

In sintesi, per trovare il reciproco di un numero (non frazione), è sufficiente porre quel numero come denominatore di una frazione che ha come numeratore 1. Se, invece, dobbiamo trovare il reciproco di una frazione, è sufficiente cambiare di posto numeratore e denominatore. Attenzione: il segno del numero iniziale (come si può notare anche negli esempi in tabella) non cambia!

Chiarito cos’è il reciproco di un numero, vediamo ora come si calcola la potenza con esponente negativo.

 \left ( a \right )^{-b}

Il passaggio fondamentale consiste nel “togliere il meno” dall’esponente, in modo tale che risulti poi molto semplice svolgere la potenza. Per “rendere positivo” l’esponente, è sufficiente riscrivere la potenza nel modo seguente:

  • nella base scriviamo il reciproco del numero iniziale
  • nell’esponente scriviamo l’esponente iniziale senza il segno meno

In questo modo la potenza diventa:

 \left ( \frac{1}{a} \right )^{b}

Ora risulta molto semplice trovare il risultato, seguendo le regole di svolgimento delle potenze. Vediamo qualche esempio.

Esempio 1

 \left ( +2 \right )^{-3}

In questo esempio abbiamo la base (+ 2) alla quale si deve applicare l’esponente − 3.

Procediamo scrivendo al posto di (+ 2) il suo reciproco e come esponente il numero iniziale ma senza il segno meno (3); in questo modo si ottiene:

 \left ( +\frac{1}{2} \right )^{3}

Ora è sufficiente applicare l’esponente alla base; essendo una frazione, l’esponente 3 va applicato sia al numeratore che al denominatore, ottenendo così:

+\frac{1}{8}

Esempio 2

\left ( -\frac{2}{5} \right ) ^{-2}

In questo esempio abbiamo la base \left ( -\frac{2}{5} \right ) alla quale si deve applicare l’esponente − 2.

Procediamo scrivendo al posto di \left ( -\frac{2}{5} \right ) la sua reciproca e come esponente il numero iniziale ma senza il segno meno (2); in questo modo si ottiene:

\left ( -\frac{5}{2} \right ) ^{2}

Ora è sufficiente applicare l’esponente alla base; essendo una frazione, l’esponente 2 va applicato sia al numeratore che al denominatore, facendo attenzione a cambiare il segno (“meno per meno fa più”) ottenendo così:

+\frac{25}{4}

Vai alla pagina degli esercizi sulle potenze con esponente negativo!

Espressioni con i numeri interi relativi e le proprietà delle potenze

Devi svolgere una espressione nella quale sono presenti i numeri interi relativi e le proprietà delle potenze? Qui ti spieghiamo come procedere!

Prima di tutto è bene chiarire che una espressione di questo tipo richiede di saper applicare alcune semplici regole e/o proprietà; in particolare:

Vediamo con un paio di esempi come poter applicare le diverse regole sopra elencate.

Esempio 1

[(− 4)5 : (− 4)2 − (+ 2)· (+ 2)3] : [(− 2)2]2 + (− 5)2 =

In questa espressione sono presenti parentesi tonde e quadre; inoltre è possibile applicare alcune proprietà delle potenze. In particolare (evidenziate con colori diversi):

  • quoziente di potenze con la stessa base (si lascia la stessa base e si sottraggono gli esponenti)
  • prodotto di potenze con la stessa base (si lascia la stessa base e si sommano gli esponenti)
  • potenza di potenza (si lascia la stessa base e si moltiplicano gli esponenti)

[(− 4)5 : (− 4)2(+ 2)· (+ 2)3] : [(− 2)2]2 + (− 5)2 =

Considerando che, per svolgere l’espressione, dobbiamo iniziare dalle operazioni all’interno delle parentesi tonde, applichiamo le proprietà sopra elencate, ottenendo così:

[(− 4)3 − (+ 2)5] : (− 2)4 + (− 5)2 =

Ora è sufficiente svolgere le potenze applicando gli esponenti alle rispettive basi, ottenendo:

[− 64 − (+ 32)] : (+ 16) + (+ 25) =

Un passaggio su cui bisogna prestare particolare attenzione è quello che prevede di togliere le parentesi nelle quali è contenuto un solo numero e con, al di fuori, un segno di addizione o sottrazione; in particolare:

[− 64 − (+ 32)] : (+ 16) + (+ 25) =

Nei due casi sopra evidenziati è sufficiente applicare una semplice regola pratica, cioè quella che prevede di moltiplicare il segno dentro per quello che sta al di fuori della parentesi (prodotto dei segni nella moltiplicazione di numeri interi relativi: “meno per più fa meno” e “più per più fa più”), ottenendo così:

[− 64 − 32] : (+ 16) + 25 =

Ora non resta che svolgere l’operazione all’interno della parentesi quadra:

[− 96] : (+ 16) + 25 =

Infine, svolgendo la divisione, si ottiene:

− 6 + 25 = + 19

Esempio 2

(+ 45)2 : (− 15)2 + (+ 8)0 − (+ 2)3 · (− 4)3 : (− 8)2 =

In questa espressione sono presenti solo parentesi tonde; inoltre è possibile applicare alcune proprietà delle potenze. In particolare (evidenziate con colori diversi):

  • quoziente di potenze con lo stesso esponente (si lascia lo stesso esponente e si dividono le basi)
  • prodotto di potenze con lo stesso esponente (si lascia lo stesso esponente e si moltiplicano le basi)

(+ 45)2 : (− 15)2 + (+ 8)0 − (+ 2)3 · (− 4)3 : (− 8)2 =

Considerando che, per svolgere l’espressione, dobbiamo iniziare dalle operazioni all’interno delle parentesi tonde, applichiamo le proprietà sopra elencate, ottenendo così:

(− 3)2 + (+ 8)0 − (− 8)3 : (− 8)2 =

Se osserviamo bene, l’ultima divisione è un’altra proprietà delle potenze, cioè quoziente di potenze con la stessa base (vista anche nell’esempio 1), che prevede di lasciare la stessa base e sottrarre gli esponenti; in questo modo si ottiene:

(− 3)2 + (+ 8)0 − (− 8)1 =

Ora è sufficiente svolgere le potenze applicando gli esponenti alle rispettive basi, ottenendo:

+ 9 + 1 − (− 8) =

Come nell’esempio 1 si deve fare attenzione nel momento in cui si tolgono le parentesi per svolgere gli ultimi calcoli, in particolare nel caso sotto evidenziato:

+ 9 + 1 − (− 8) =

Applichiamo la regola pratica vista anche in precedenza nell’esempio 1, cioè quella che prevede di moltiplicare il segno dentro per quello che sta al di fuori della parentesi (prodotto dei segni nella moltiplicazione di numeri interi relativi: “meno per meno fa più”), ottenendo così:

+ 9 + 1 + 8 = + 18

Vai alla pagina degli esercizi sulle espressioni con i numeri interi relativi e le proprietà delle potenze!

Espressioni con i numeri interi relativi

Devi svolgere una espressione con i numeri interi relativi? Ecco come puoi fare!

Per prima cosa è bene ricordare che per trovare il valore di una espressione con i numeri interi relativi si devono conoscere le regole di svolgimento di una espressione in generale. In particolare:

  • se nell’espressione ci sono parentesi, si eseguono inizialmente le operazioni all’interno delle parentesi tonde; di seguito le operazioni all’interno delle parentesi quadre; infine, le operazioni all’interno delle parentesi graffe.
  • Le operazioni da svolgere inizialmente sono moltiplicazioni e divisioni, nell’ordine in cui sono scritte; in seguito addizioni e sottrazioni, sempre nell’ordine in cui sono scritte. Nel caso di numeri interi relativi, si parla di somma algebrica.

Non dobbiamo dimenticare, infine, le regole di svolgimento delle operazioni con i numeri interi relativi.

Vediamo nel concreto come applicare queste regole.

Esempio 1

[(− 50) : (+ 25) − (+ 4)] · (2 − 6) =

Nell’espressione sopra riportata sono presenti parentesi tonde e quadre; si inizia svolgendo le operazioni all’interno delle parentesi tonde; in particolare, si svolgono le operazioni evidenziate in rosso:

[(− 50) : (+ 25) − (+ 4)] · (2 − 6) =

Si ottiene così:

[− 2 − (+ 4)] · (− 4) =

All’interno della parentesi quadra è presente una parentesi tonda con un solo numero: in questo caso – per togliere la parentesi tonda – è sufficiente eseguire il prodotto dei segni:

[− 2 − (+ 4)] · (− 4) =

Moltiplicheremo, cioè, il meno che sta al di fuori della tonda con il più del numero all’interno della tonda (evidenziato in blu), ottenendo:

[− 2 − 4] · (− 4) =

Ora è sufficiente svolgere l’operazione all’interno della parentesi quadra (somma di due numeri negativi), ottenendo:

[− 6] · (− 4) =

Per trovare il risultato, è sufficiente eseguire la moltiplicazione:

[− 6] · (− 4) = + 24

Esempio 2

(+ 25 + 22) : [(− 8) · 4 − 15] =

Nell’espressione sopra riportata sono presenti parentesi tonde e quadre; si inizia svolgendo le operazioni all’interno delle parentesi tonde; in particolare, si svolgono le operazioni evidenziate in rosso:

(+ 25 + 22) : [(− 8) · 4 − 15] =

Si ottiene così:

(+ 47) : [− 32 − 15] =

Ora è sufficiente svolgere l’operazione all’interno della parentesi quadra (somma di due numeri negativi), ottenendo:

(+ 47) : [− 47] =

Per trovare il risultato, è sufficiente eseguire la divisione:

(+ 47) : [− 47] = − 1

Vai alla pagina degli esercizi sulle espressioni con i numeri interi relativi!