איברים נייטרליים והופכיים

כפתור הביטול של המתמטיקה

refresh-actionאיברים שלא משנים ואיברים שמבטלים

דמיינו תוכנת עריכה. לכל פעולה יש כפתור ביטול שמחזיר את המצב הקודם. במתמטיקה יש רעיון דומה: לכל פעולה יש פעולה שיכולה לבטל אותה, וזה הרעיון של איבר הופכי.
1
איבר נייטרלי
0 הוא הנייטרלי בחיבור, ו-1 הוא הנייטרלי בכפל.
2
הופכי חיבורי
המספר שכשמחברים אותו עם מספר אחר מקבלים 0.
3
הופכי כפלי
המספר שכשכופלים אותו במספר אחר מקבלים 1.

refresh-actionסיפור: פעולת הביטול

גם לפני תוכנות עריכה השתמשו בפעולות הופכיות כדי לבדוק חישובים. אם חיברתם , אפשר לבדוק בעזרת . החיסור מבטל את החיבור. הרעיון שלכל פעולה יש פעולה הופכית הוא אחד מעמודי התווך של האלגברה.

starהאיבר הנייטרלי

circle-outline

0 - נייטרלי בחיבור




חיבור 0 לא משנה את המספר.

דוגמה:

check-circle

1 - נייטרלי בכפל




כפל ב-1 לא משנה את המספר.

דוגמה:

איבר נייטרלי בחיבור

(1)

איבר נייטרלי בכפל

(2)

arrows-rotateהאיבר ההופכי

minus-sign

הופכי חיבורי (נגדי)



הנגדי של הוא .

דוגמאות:

divide

הופכי כפלי



דוגמאות:

הופכי חיבורי (נגדי)

(3)

הופכי כפלי

(4)
טוען סימולציה...

lightbulbדוגמה פתורה - מציאת הופכיים

calculatorמצאו את הנגדי וההופכי הכפלי של כל אחד

מצאו נגדי והופכי של:

נגדיים על ציר המספרים

exclamation-triangleלמה ל-0 אין הופכי כפלי?

השאלה שמסבירה למה ל-0 אין הופכי כפלי.

הגדרה: ההופכי הכפלי של הוא המספר כך ש-.

עבור צריך למצוא כך ש-.

אבל תכונת האפס היא ש- לכל .

לכן אין פתרון, ואין הופכי כפלי ל-0.

מכאן גם נובע שחלוקה ב-0 לא מוגדרת: , אבל לא קיים.

חלוקה ב-0 לא מוגדרת כי ל-0 אין הופכי כפלי.

refresh-actionבחיים: כפתור הביטול בתוכנה

הופכיים הם הבסיס של פעולת הביטול בתוכנות.

בתוכנות עריכה כמו Word, Photoshop ו-Git כל פעולה נשמרת כך שאפשר לבטל אותה. אם הוספתם טקסט, פעולת הביטול תחזיר את המצב לקדמותו.

גם בבנקאות אפשר לחשוב כך: הפקדה של שקלים מתאזנת במשיכה של שקלים.

במחשבים ובמתמטיקה הרעיון דומה: לפעולה יש פעולה הפוכה שמחזירה למצב הקודם.

הופכיים הם הכלי שמאפשר לבטל פעולה ולחזור לנקודת ההתחלה.

targetתחנת אימון אינטראקטיבית

כאן מתרגלים בשלושה מסלולים: זיהוי מהיר של האיבר המתאים, עבודה על ציר המספרים, ופתרון משוואות בעזרת איברים הופכיים.

טוען סימולציה...
טוען סימולציה...
טוען סימולציה...

targetתרגילים כתובים

pencilתרגיל 1

בסיסי

מצאו את הנגדי (הופכי חיבורי) ואת ההופכי הכפלי של .

pencilתרגיל 2

בינוני

מצאו את ההופכי הכפלי של .

pencilתרגיל 3 - פתרון משוואה בעזרת הופכיים

מאתגר

פתרו בעזרת הנגדי החיבורי:

pencilתרגיל 4 - שאלת הבנה

מאתגר

מדוע לא יכול לקבל הופכי כפלי? הביאו הוכחה קצרה.

exclamation-triangleסיכום: מה עם 0?

0 הוא מיוחד בכמה דרכים:

  1. 0 הוא האיבר הנייטרלי בחיבור:
  2. 0 כפול כל מספר = 0:
  3. ל-0 אין הופכי כפלי - לכן לא מחלקים ב-0
  4. הנגדי החיבורי של 0 הוא 0:

thinking-faceשאלה לחשיבה

מהו הנגדי וההופכי הכפלי של ?

הנגדי של 1: (כי
ההופכי הכפלי של 1: עצמו (כי

מעניין: רק שני מספרים הם ההופכי הכפלי של עצמם - ו- (כי ). כל מספר אחר שונה מההופכי שלו.

הסימטריה שגיליתם - 0 לחיבור כמו 1 לכפל, נגדי חיבורי כמו הופכי כפלי - היא לא מקרית. במתמטיקה מתקדמת, מבנה שמחזיק את התכונות האלו נקרא שדה.

קבוצה עם פעולה סגורה, אסוציאטיבית, איבר נייטרלי והופכי לכל איבר נקראת חבורה. המספרים הממשיים עם חיבור הם דוגמה לחבורה, ועם כפל - אם מוציאים את 0 - הם גם חבורה. כששתי הפעולות מתחברות יחד עם חוקי הפילוג, מקבלים שדה.

שאלה 1 מתוך 8