合并同类项(like terms)时,只加减字母完全相同、指数也完全相同的项,而指数保持不变。变化的只有前面的数字(系数,coefficient)。这项技能几乎出现在每道代数题里,常常是展开、因式分解或解方程之前的第一步整理。
什么样的两项才是“同类”?
当两项的字母部分完全一致时,它们才是同类项。4x² 和 7x² 是同类项,因为都有 x²。4x² 和 7x 不是,因为一个是 x²,另一个是 x。
可以把它想成数东西。四个 x² 类型的东西,再加七个同样类型的,就是十一个 x²。数得再多,东西的类型也不会变,所以指数保持原样。
合并同类项的步骤
- 写出每一项及其符号。 符号属于它后面的那一项。
- 按字母部分分组。 把字母和指数相同的项放在一起,例如所有 x²y 项放一起。
- 合并每一组的系数, 用带符号数的运算。
- 字母部分保持原样。
- 整齐地写出答案, 通常按指数由高到低,并保留常数项。
例题
化简 3x²y − 5xy² + 2x²y + xy² − 4
第一步,列出各项及符号: +3x²y、−5xy²、+2x²y、+xy²、−4。
第二步,分组: x²y 项是 +3x²y 和 +2x²y。xy² 项是 −5xy² 和 +xy²。常数是 −4。
第三步,合并系数: 3 + 2 = 5,得 5x²y。另一组 −5 + 1 = −4,得 −4xy²。记住 xy² 就是 1xy²。
第四步,答案:
5x²y − 4xy² − 4
检查: 把 x = 2、y = 1 代入原式。3(4)(1) = 12,−5(2)(1) = −10,2(4)(1) = 8,(2)(1) = 2,再加 −4。总和是 12 − 10 + 8 + 2 − 4 = 8。代入答案:5(4)(1) − 4(2)(1) − 4 = 20 − 8 − 4 = 8。两者一致。
要留意的错误
常见的失误是把指数也加起来,或者把看起来相似的项当成同一类。
错误答案: 4a² + 3a² = 7a⁴
学生把系数加对了(4 + 3 = 7),却把指数也加了(2 + 2 = 4)。指数相加属于乘法,不属于合并同类项。
改正的方法是问自己“同一种东西有几个?”。四个 a² 加三个 a² 是七个 a²,即 7a²。
同一种失误的第二个版本,是把 2x²y + xy² 写成 3x³y³。这两项不是同类项,所以 2x²y + xy² 无法缩短。
代入检查能很快暴露这两种错误。取 a = 2,4a² + 3a² 是 16 + 12 = 28,7a² 也是 28,但 7a⁴ 是 112。
自我检测
不用计算器做下面的题,然后打开答案。
1. 化简 6a²b − a²b + 3ab²
显示答案
a²b 项:6 − 1 = 5,得 5a²b。ab² 项只有一个,保持 3ab²。
5a²b + 3ab²
用 a = 1、b = 2 检查:原式是 12 − 2 + 12 = 22,而 5(2) + 3(4) = 22。
2. 化简 7p − 2q² + 3p² − 7p + 5q²
显示答案
p 项互相抵消:7p − 7p = 0。q² 项:−2 + 5 = 3,得 3q²。p² 项保留。
3p² + 3q²
用 p = 2、q = 1 检查:原式是 14 − 2 + 12 − 14 + 5 = 15,而 12 + 3 = 15。
3. 一位学生写 3x² + 2x = 5x³。请用 x = 2 说明这是错的。
显示答案
当 x = 2 时,3x² + 2x = 12 + 4 = 16。但 5x³ = 5 × 8 = 40。两边不相等,所以这个说法是错的。这两项不是同类项,所以 3x² + 2x 无法化简。
接下来学什么
合并同类项熟练之后,继续学展开含负项的乘积,去掉括号后你还要再合并一次同类项。系数运算遇到难算的数字时,可以用无计算器运算训练器来检查。
如果你能看懂这里的每一步,但题目一长就出错,这正是我们的老师在一对一线上数学补习中会留意的模式。