Кратко
Рациональное число — это число, которое можно записать в виде дроби $\dfrac{m}{n}$, где $m$ — целое число, а $n$ — натуральное ($n \neq 0$). Все правила действий с такими числами — это правила действий с дробями плюс правила знаков.
1. Что попадает в рациональные числа
- целые числа: $5 = \dfrac{5}{1}$, $-3 = \dfrac{-3}{1}$, $0 = \dfrac{0}{1}$;
- конечные десятичные: $0{,}25 = \dfrac{25}{100} = \dfrac{1}{4}$;
- бесконечные периодические: $0{,}(3) = \dfrac{1}{3}$;
- обыкновенные дроби, в том числе отрицательные.
Не являются рациональными, например, $\sqrt{2}$ и $\pi$ — их нельзя записать дробью $\frac{m}{n}$.
2. Основное свойство дроби
$$\frac{a}{b} = \frac{a \cdot k}{b \cdot k}, \quad k \neq 0$$
Отсюда сокращение: $\dfrac{15}{-35} = \dfrac{15 : 5}{-35 : 5} = \dfrac{3}{-7}$. Дробь можно сокращать только на общий множитель числителя и знаменателя.
Равенство дробей: $\dfrac{a}{b} = \dfrac{c}{d} \iff a\cdot d = b\cdot c$ (при $b, d \neq 0$). Проверка: $\dfrac{6}{8} = \dfrac{9}{12}$, так как $6\cdot 12 = 72 = 8 \cdot 9$. ✔
3. Знак дроби
$$\frac{-a}{b} = \frac{a}{-b} = -\frac{a}{b}; \qquad \frac{-a}{-b} = \frac{a}{b}$$
То есть минус можно ставить перед дробью, в числитель или в знаменатель — значение не меняется. А два минуса дают плюс.
4. Сравнение
Приводим к общему (положительному) знаменателю и сравниваем числители: $$\frac{a}{b} \ \text{и}\ \frac{c}{d}: \quad \frac{a}{b} > \frac{c}{d} \iff ad > cb \quad (b, d > 0)$$
Пример: $\dfrac{2}{3}$ и $\dfrac{3}{4}$ → $\dfrac{8}{12} < \dfrac{9}{12}$, значит $\dfrac{2}{3} < \dfrac{3}{4}$.
Полезно помнить: любое отрицательное число меньше любого положительного; из двух отрицательных больше то, у которого модуль меньше.
5. Действия
| Действие | Правило |
|---|---|
| Сложение/вычитание | $\dfrac{a}{b} \pm \dfrac{c}{d} = \dfrac{ad \pm cb}{bd}$ |
| Умножение | $\dfrac{a}{b}\cdot\dfrac{c}{d} = \dfrac{ac}{bd}$ |
| Деление | $\dfrac{a}{b} : \dfrac{c}{d} = \dfrac{a}{b}\cdot\dfrac{d}{c}$, $c \neq 0$ |
| Взаимные числа | $\dfrac{a}{b}\cdot\dfrac{b}{a} = 1$, $a,b \neq 0$ |
Правила знаков те же, что для целых: $(-)\cdot(-) = (+)$, $(-)\cdot(+) = (-)$, $(-):(-) = (+)$.
6. Модуль
$|x|$ — расстояние от $x$ до $0$, поэтому $|x| \ge 0$, $|-x| = |x|$, $|x| = 0$ только при $x = 0$.
7. Проверка на примере
Вычислим $\dfrac{2}{3} - \dfrac{3}{4}$:
$$\frac{2}{3} - \frac{3}{4} = \frac{2\cdot 4 - 3\cdot 3}{12} = \frac{8 - 9}{12} = -\frac{1}{12}$$
Проверка: $-\dfrac{1}{12} + \dfrac{3}{4} = -\dfrac{1}{12} + \dfrac{9}{12} = \dfrac{8}{12} = \dfrac{2}{3}$ — вернулись к исходному числу, значит разность найдена правильно. ✔
Главная идея: любое рациональное число — это дробь, поэтому сводим всё к общему знаменателю и аккуратно следим за знаками. Числитель — целое число, знаменатель — всегда положительный.
