Этот урок пройдём через работы по благоустройству двора: плитка вокруг бассейна, пирамида из каменных кубиков и две клумбы. В каждой работе расчёт превращается в алгебраическое выражение: мы изучим его значение, действия с одночленами и многочленами, тождества, разности P(x + 1) − P(x) и наименьшее значение выражения.
≈ 45 минутГлав: 6Заданий ДИМ: 5материал 7–9 классовВесной семья взялась благоустраивать двор. Посреди двора есть небольшой квадратный бассейн. Мастер укладывает вокруг него дорожку шириной 1 м из квадратных плиток со стороной 1 м.
Сторона бассейна — 6 м. Плитку нужно заказать в магазине, лишнюю покупать не хотят. Сколько всего плиток нужно на дорожку?
Сторона бассейна 6 м, ширина дорожки 1 м; часть плиток ещё не уложена.Сначала предположиКак ты думаешь, сколько плиток нужно на дорожку? Выбери ответ — посчитаем вместе в 1-й главе.
Глава 1Решим задачу мастера для бассейна любого размера. Обозначим сторону бассейна через x. С каждой стороны вдоль бассейна лежит x плиток, с четырёх сторон — 4x плиток. Кроме того, в четырёх углах остаётся по одной плитке. Значит, плиток 4x + 4.
ОпределениеЗапись, составленная из чисел, переменных (букв), знаков действий и скобок, называется алгебраическим выражением: 4x + 4, 2a²b, 3(x − y). Если подставить вместо переменной число и выполнить действия, получится значение выражения. Выражение без деления на выражение с переменной — целое выражение.
ИсторияСторона бассейна x = 6, поэтому 4x + 4 = 4·6 + 4 = 28. Мастеру нужно ровно 28 плиток. Ответ 24 забывает про углы, 32 считает каждую угловую плитку дважды (4·8 = 32), а 36 — это площадь самого бассейна.
Подставляя отрицательное число, обязательно бери его в скобки. В чётной степени отрицательное число становится положительным, в нечётной — сохраняет знак: (−1)² = 1, (−1)³ = −1, но −3² = −9 ≠ (−3)² = 9. Порядок действий: сначала степень, затем умножение и деление, в конце сложение и вычитание.
Пример 1Найдите значение выражения x²y − 2xy² + 5 при x = −2, y = 3.
Без скобок легко прочитать −2² = −4 — это ошибка.
Произведение двух отрицательных множителей положительно: −2·(−2) = 4, 4·9 = 36.
Вычислите значение выражения 2x³ + 3x² − 3x + 1 при x = −1.
A) –4B) –3C) –5D) 5E) 1При нечётном показателе знак сохраняется, при чётном «−» исчезает.
−3·(−1) = +3: минус, умноженный на отрицательное число, даёт плюс — здесь ошибаются чаще всего.
2·(−1)³ + 3·(−1)² − 3·(−1) + 1 = 5Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 19.04.2026, выпускной экзамен (экстернат) (PDF)Проверь себя
Найдите значение выражения 3a² − 2a + 1 при a = −3.
3·(−3)² = 27, −2·(−3) = +6.
Глава 2Простейшие «кирпичики» алгебраических выражений — одночлены. Из них строится многочлен, поэтому сначала познакомимся с одночленом.
ОпределениеПроизведение чисел, переменных и их натуральных степеней называется одночленом: 7, x, −5x³y², 2a·3ab. Стандартный вид одночлена: впереди один числовой множитель — коэффициент, затем каждая переменная один раз, в виде степени. Сумма показателей переменных в стандартном виде — степень одночлена.
Степень одночлена — не наибольший показатель, а сумма всех показателей.Например, запись 2a·3ab не в стандартном виде; её записывают как 6a²b. Ненулевое число — одночлен нулевой степени. Одночлены с одинаковой буквенной частью называются подобными: 3x²y и −8x²y подобны, а x²y и xy² — нет.
Действия с одночленамиПри сложении подобных одночленов складываются коэффициенты, буквенная часть не меняется: 3x²y + 5x²y = 8x²y. При умножении одночленов перемножаются коэффициенты, а показатели одинаковых переменных складываются: 2x²y · (−3xy³) = −6x³y⁴. При возведении в степень в степень возводится каждый множитель: (−2a³b)² = 4a⁶b².
Пример 2Приведите одночлен 3x · (−2xy)² · y³ к стандартному виду и найдите его степень.
Каждый множитель в скобках возводится в квадрат, (−2)² = 4.
Найдите степень одночлена −7a²b · (ab³)².
(ab³)² = a²b⁶; стандартный вид −7a⁴b⁷.
Глава 3Сумма одночленов называется многочленом; одночлены — его члены. Сложить подобные члены (привести подобные) и записать каждый член в стандартном виде — значит привести многочлен к стандартному виду. Наибольшая из степеней членов в стандартном виде — степень многочлена. Член без переменной — свободный член.
Внимание: степень можно читать только в стандартном виде. Члены могут взаимно уничтожиться, и «наибольший показатель» исчезнет.
Пример 3Приведите многочлен 5x³ − 2x + 4x² − 5x³ + 7x − 1 к стандартному виду и найдите его степень.
У подобных членов одинаковая буквенная часть: x³ с x³, x с x.
Члены с x³ взаимно уничтожились — степень не 3.
При каких значениях a и b степень многочлена 3x⁸ + bx⁶ − x⁵ − ax⁸ + 2x⁶ + 4x² + 1 будет равна 5?
A) a = −3; b = 2B) a = 0; b = 0C) a = −2; b = 3D) a = 3; b = −2E) a = −1; b = 13x⁸ и −ax⁸, bx⁶ и 2x⁶ — подобные члены: их коэффициенты складываются.
Коэффициент члена −x⁵ равен −1 ≠ 0, поэтому, когда x⁸ и x⁶ исчезают, степень равна ровно 5.
Для решения задания нужно записать данный многочлен в стандартном виде … 3x⁸ + bx⁶ − x⁵ − ax⁸ + 2x⁶ + 4x² + 1 == (3 − a)x⁸ + (b + 2)x⁶ − x⁵ + 4x² + 1Чтобы степень многочлена была равна 5, коэффициенты членов x⁸ и x⁶ должны быть равны 0. То есть3 – a = 0, b + 2 = 0.a = 3, b = –2.Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 25.05.2025, II группа специальностей (PDF)
При сложении и вычитании многочленов раскрываем скобки и приводим подобные; если перед скобкой стоит «−», все знаки внутри меняются: (3x² − x) − (x² − 4x + 2) = 2x² + 3x − 2. При умножении многочлена на многочлен каждый член первого умножается на каждый член второго. Степень произведения равна сумме степеней множителей.
Табличный способ: в строках члены первого множителя, в столбцах — второго; в клетках — произведения.Теперь посмотрим на задачу о бассейне иначе. Бассейн вместе с дорожкой — квадрат со стороной x + 2. Площадь дорожки = площадь большого квадрата − площадь бассейна: (x + 2)(x + 2) − x² = x² + 4x + 4 − x² = 4x + 4. Это та же формула, что в 1-й главе! В лаборатории меняй и ширину дорожки: при ширине w полосы дают 4wx, а углы — 4w².
Лаборатория · бассейн и дорожка: полосы и углыx — сторона бассейна, м6w — ширина дорожки, м1Проверь себяПриведите произведение (2x − 3)(x + 4) к стандартному виду. Чему равен коэффициент при x?
2x·4 + (−3)·x = 8x − 3x.
Глава 4Равенство, верное при всех значениях переменных, называется тождеством. Например, 2(x + 3) = 2x + 6 и (x + 2)² − x² = 4x + 4 — тождества, а x² = 4x — нет: оно верно только при x = 0, x = 4.
Сравнение коэффициентовЕсли два многочлена тождественно равны, то в их стандартном виде равны степени и равны коэффициенты при одинаковых степенях x (и свободные члены).
Эта теорема позволяет находить неизвестные коэффициенты: приведи обе части к стандартному виду и приравняй коэффициенты при x², x и свободные члены — получится система уравнений.
Пример 4Найдите a и b, если (x − 2)(ax + b) = 3x² − 5x − 2 — тождество.
В тождестве коэффициенты при каждой степени должны совпадать по отдельности.
Если x^(k² − 7k + 14) − 25 = (x − 5)(x + k² − 10k + 29), найдите k.
x^(…) — степень x с показателем, равным выражению в скобках.
У тождественно равных многочленов степени равны.
Сравниваем коэффициенты при x и свободные члены.
При k = 3 получается c = 8, а при k = 6 показатель равен 36 − 42 + 14 = 8 — оба не подходят.
Так как правая часть данного равенства — многочлен 2-й степени относительно x, то и левая часть будет 2-й степени. Тогда по условию должно быть { k² − 7k + 14 = 2; k² − 10k + 29 = 5 }. Из этой системы уравнений получаем, что k=4.Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 13.07.2025, I группа специальностей (PDF)Проверь себя
Найдите p, если x² + px + 12 = (x + 3)(x + q) — тождество.
Свободные члены: 3q = 12, q = 4; затем p = 3 + q.
Глава 5Дорожка готова. А в углу двора остались каменные кубики со стройки. Дети строят из них ступенчатую пирамиду: в верхнем слое 1 кубик, во втором 2·2 = 4, в третьем 3·3 = 9 и т. д. В пирамиде уже 5 слоёв.
Один из детей говорит: «Если в пирамиде из n слоёв S(n) кубиков, то при добавлении нового слоя снизу число растёт на S(n + 1) − S(n) = (n + 1)²». Найдите с помощью этого правила, сколько кубиков в пирамиде из 5 слоёв.
Пирамида из 5 слоёв: в слоях 1, 4, 9, 16 и 25 кубиков.Многочлен часто обозначают P(x). Запись P(2) — значение при x = 2, а P(x + 1) означает, что вместо x подставлено выражение x + 1. Например, если P(x) = x² − 3x + 1:
P(2) = 4 − 6 + 1 = −1, P(x + 1) = (x + 1)² − 3(x + 1) + 1 = x² − x − 1
Значит, P(x + 1) − P(x) = 2x − 2. Эта разность показывает, насколько отличаются два соседних значения. Если разности известны, их можно сложить цепочкой.
Цепочка разностейВ сумме соседних разностей промежуточные значения взаимно уничтожаются:
[P(2) − P(1)] + [P(3) − P(2)] + … + [P(n) − P(n − 1)] = P(n) − P(1)
ИсторияПравило ребёнка: S(n + 1) − S(n) = (n + 1)². Записываем его для n = 1, 2, 3, 4 и складываем: S(5) − S(1) = 4 + 9 + 16 + 25 = 54, откуда S(5) = 1 + 54 = 55. В пирамиде 55 кубиков. Математики нашли и формулу этой суммы: S(n) = n(n + 1)(2n + 1)/6 — многочлен третьей степени; проверь: S(5) = 5·6·11/6 = 55.
Так спрашивают на экзаменеДИМ · 12.07.2026Для многочлена P(x) выполняются условия P(x + 1) − P(x) = x² + 2x − 2 и P(1) + P(4) = 2. Найдите P(4).
Рисунок меняется вместе с шагами.A) 11B) 10C) 14D) 13E) 12x = 1: 1 + 2 − 2 = 1; x = 2: 4 + 4 − 2 = 6; x = 3: 9 + 6 − 2 = 13.
P(2) и P(3) входят один раз с «+» и один раз с «−» и сокращаются.
Чтобы найти P(4), формула P(x) не нужна: достаточно системы из двух равенств. Проверка: P(1) = 2 − 11 = −9, 11 − (−9) = 20.
Подставив вместо переменной x значения x = 1, x = 2 и x = 3, по условию можно записать равенства P(2) − P(1) = 1 + 2 − 2 = 1, P(3) − P(2) = 4 + 4 − 2 = 6, P(4) − P(3) = 9 + 6 − 2 = 13. Сложив эти равенства почленно, получим P(4) − P(1) = 13 + 6 + 1 = 20. С другой стороны, учитывая данное условие P(4) + P(1) = 2, из последних соотношений получим 2P(4) = 22, или P(4) = 11.Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 12.07.2026, I группа специальностей (PDF)Проверь себя
Найдите P(4), если P(x + 1) − P(x) = 2x + 1 и P(1) = 3.
Разности при x = 1, 2, 3: 3, 5, 7.
Глава 6Последняя работа — клумбы. Семья хочет разбить рядом две квадратные клумбы; длина бордюра вокруг них — 40 м, поэтому 4x + 4y = 40, т. е. x + y = 10.
Клумбы нужно заполнить дорогой плодородной землёй, а землю покупают по общей площади клумб. Какими должны быть стороны, чтобы земли ушло меньше всего? Сколько м² земли нужно как минимум?
Две квадратные клумбы: стороны x и y, x + y = 10 м; общая площадь x² + y².Ключ к таким задачам — один простой факт: квадрат любого числа неотрицателен.
Свойство квадратаДля любого a a² ≥ 0; равенство только при a = 0. Поэтому наименьшее значение выражения (x − p)² + q равно q и достигается при x = p.
Выражение принимает наименьшее значение, когда квадрат равен нулю.Внимание: если выражение внутри квадрата не может обратиться в нуль, наименьшее значение не равно нулю. Например, y² + 5 ≥ 5, поэтому (y² + 5)² ≥ 5² = 25, значит (y² + 5)² + 1 ≥ 26; наименьшее значение достигается при y = 0.
Пример 5Найдите наименьшее значение выражения (x + 3)² + (y − 1)² + 5 и значения x, y, при которых оно достигается.
Квадрат не может быть отрицательным.
Общая площадь клумб: x² + (10 − x)² = 2x² − 20x + 100. Это выражение можно записать как 2(x − 5)² + 50 — проверь: 2(x² − 10x + 25) + 50 = 2x² − 20x + 100, результат тот же. Так как 2(x − 5)² ≥ 0, площадь всегда ≥ 50 м² и равна 50 м² только при x = 5. Значит, обе клумбы должны быть 5 м × 5 м, и земли нужно не меньше 50 м². Например, при сторонах 3 м и 7 м понадобилось бы 9 + 49 = 58 м². (Как самому найти такую запись, ты узнаешь в следующем уроке — о формулах сокращённого умножения.)
Так спрашивают на экзаменеДИМ · 07.06.2026Установите соответствие. 1. (x − 4)² + (y − 5)² + 2; 2. (x² − 4)² + (y² + 5)² + 2; 3. (x² + 4)² + (y² + 5)² + 2. a. наименьшее значение равно 43; b. наименьшее значение равно 27; c. наименьшее значение равно 2; d. принимает наименьшее значение при x = ±2 и y = 0; e. принимает наименьшее значение при x = 0 и y = 0
Одному выражению может соответствовать несколько букв.
Квадраты не зависят друг от друга: x и y выбираются отдельно.
Ловушка: наименьшее значение (y² + 5)² равно не 0, а 25.
1. Так как (x − 4)² ≥ 0 и (y − 5)² ≥ 0, выражение (x − 4)² + (y − 5)² + 2 принимает наименьшее значение при x=4, y=5, и наименьшее значение равно 2. 2. (x² − 4)² + (y² + 5)² + 2; так как (x² − 4)² ≥ 0 и (y² + 5)² ≥ 25, это выражение принимает наименьшее значение при x = ±2 и y = 0, и его наименьшее значение равно 27. 3. (x² + 4)² + (y² + 5)² + 2; так как (x² + 4)² ≥ 16 и (y² + 5)² ≥ 25, это выражение принимает наименьшее значение при x = 0 и y = 0, и наименьшее значение равно 43.Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 07.06.2026, I группа специальностей (PDF)Проверь себя
Найдите наименьшее значение выражения (x² + 1)² + (y² + 2)².
x² + 1 ≥ 1, y² + 2 ≥ 2.
ИтогиОтрицательное число нужно брать в скобки: (−3)² = 9. В записи −3² = −9 в квадрат возводится только 3.
«Степень одночлена x³y² равна 3»Степень одночлена — сумма всех показателей: 3 + 2 = 5.
«Степень многочлена 5x³ − 2x + 4x² − 5x³ равна 3»Сначала приведи подобные: 5x³ − 5x³ = 0, стандартный вид 4x² − 2x, степень 2.
«Наименьшее значение (y² + 5)² равно 0»Так как y² + 5 ≥ 5, то (y² + 5)² ≥ 25; наименьшее значение достигается при y = 0.
ИтогиЗадания расположены от простых к сложным. Сначала реши сам, потом выбери вариант; пояснение откроется после ответа.
1 · Уровень 1Значение выражения x³ − 2x² + 4x + 3 при x = −2:
−8 − 8 − 8 + 3 = −21.
2 · Уровень 1Степень одночлена −4x³y²z:
3 + 2 + 1 = 6.
3 · Уровень 2При каком значении a степень многочлена (a − 2)x⁴ + 3x³ − x + 7 равна 3?
Член с x⁴ должен исчезнуть: a − 2 = 0.
4 · Уровень 2Стандартный вид произведения (x − 3)(2x + 1):
2x² + x − 6x − 3 = 2x² − 5x − 3.
5 · Уровень ДИМНайдите P(3), если P(x + 1) − P(x) = 4x + 2 и P(0) = 1.
Разности при x = 0, 1, 2: 2, 6, 10; P(3) = 1 + 18 = 19.
6 · Уровень ДИМНаименьшее значение выражения (x² − 9)² + (y² + 3)² + 1:
При x = ±3 первый квадрат равен 0; (y² + 3)² ≥ 9 (при y = 0): 0 + 9 + 1 = 10.
Экзаменационные задания и официальные пояснения — ДИМ (PDF на азербайджанском языке, в уроке — в переводе):
История, сцены, примеры, задания «Проверь себя» и «Самостоятельная работа» — наши, не из материалов ДИМ. Задания и пояснения ДИМ даны в переводе с азербайджанского; знак «…» обозначает пропущенную часть.