איברים נייטרליים והופכיים
כפתור הביטול של המתמטיקה
איברים שלא משנים ואיברים שמבטלים
סיפור: 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.
האיבר הנייטרלי
0 - נייטרלי בחיבור
חיבור 0 לא משנה את המספר.
דוגמה:
1 - נייטרלי בכפל
כפל ב-1 לא משנה את המספר.
דוגמה:
איבר נייטרלי בחיבור
איבר נייטרלי בכפל
האיבר ההופכי
הופכי חיבורי (נגדי)
הנגדי של הוא .
דוגמאות:
הופכי כפלי
דוגמאות:
הופכי חיבורי (נגדי)
הופכי כפלי
דוגמה פתורה - מציאת הופכיים
מצאו את הנגדי וההופכי הכפלי של כל אחד
נגדיים על ציר המספרים
למה 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.
בחיים: 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.
תחנת אימון אינטראקטיבית
כאן מתרגלים בשלושה מסלולים: זיהוי מהיר של האיבר המתאים, עבודה על ציר המספרים, ופתרון משוואות בעזרת איברים הופכיים.
תרגילים כתובים
תרגיל 1
מצאו את הנגדי (הופכי חיבורי) ואת ההופכי הכפלי של .
תרגיל 2
מצאו את ההופכי הכפלי של .
תרגיל 3 - פתרון משוואה בעזרת הופכיים
פתרו בעזרת הנגדי החיבורי:
תרגיל 4 - שאלת הבנה
מדוע לא יכול לקבל הופכי כפלי? הביאו הוכחה קצרה.
סיכום: מה עם 0?
0 הוא מיוחד בכמה דרכים:
- 0 הוא האיבר הנייטרלי בחיבור:
- 0 כפול כל מספר = 0:
- ל-0 אין הופכי כפלי - לכן לא מחלקים ב-0
- הנגדי החיבורי של 0 הוא 0:
שאלה 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.