Matematika Sekolah Dasar dan Menengah · Grades 1–9
55Pecahan: Keempat Operasinya
Bab ini melengkapi aritmetika pecahan: penjumlahan dan pengurangan dengan penyebut apa pun, perkalian, dan — pendatang barunya — pembagian, yang ternyata perkalian dalam samaran. Tanda dari Bab 54 ikut serta di dalamnya.
55.1 Menjumlahkan dengan penyebut apa pun
Metode 55.1 (Penyebut yang sama)
Untuk menjumlahkan atau mengurangkan dan :
- carilah kelipatan bersama dari dan (hasil kali selalu berhasil; yang lebih kecil menghemat tenaga);
- tulislah ulang kedua pecahannya dengan penyebut itu;
- jumlahkan atau kurangkan pembilangnya; lalu sederhanakan.
Contoh 55.2
Hitunglah . Kelipatan bersama dari dan adalah :
Dengan tanda: .
55.2 Mengalikan pecahan
Teorema 55.3 (Hasil kali pecahan)
Mengapa, lewat sebuah gambar. Ambillah dari sebuah persegi: potonglah perseginya menjadi jalur tegak lalu simpan ; potonglah mendatar menjadi lalu simpan baris dari yang tersisa. Bagian yang disimpan adalah kisi sel kecil dari : pecahannya . ∎
Contoh 55.4
Sederhanakan sebelum mengalikan, dengan mencoret faktor bersamanya:
(faktor dan satu faktor saling meniadakan antara atas dan bawah). Dengan tanda, aturan Teorema 54.1 berlaku lebih dahulu: .
55.3 Membagi pecahan
Definisi 55.5 (Kebalikan)
Kebalikan sebuah bilangan yang bukan nol adalah bilangan yang kalau dikalikan dengan memberi . Kebalikan adalah , karena ; kebalikan bilangan bulat adalah .
Teorema 55.6 (Membagi berarti mengalikan dengan kebalikannya)
Untuk :
Contoh 55.7
Pemeriksaan yang masuk akal: membagi dengan , bilangan yang lebih kecil daripada , harus memberi hasil yang lebih besar daripada — dan memang ().
Contoh 55.8 (Garis pecahan di dalam garis pecahan)
Sebuah “pecahan bertingkat” hanyalah pembagian yang ditulis tegak:
Carilah garis utamanya lebih dahulu (yang paling panjang), lalu terapkan Teorema 55.6.
Metode 55.9 (Perhitungan campuran)
Pada bentuk yang mencampur pecahan dan keempat operasinya:
- terapkan prioritas yang biasa (Bab 45);
- ubahlah setiap pembagian menjadi perkalian dengan kebalikannya;
- tentukan tandanya lebih dahulu (Metode 54.6), lalu kalikan atau carilah penyebut yang sama;
- sederhanakan pada kesempatan yang paling awal.
Contoh 55.10
55.4 Latihan
Latihan 55.1 ★
Hitunglah lalu sederhanakan:
Solusi
Solusi Latihan 55.1.
.
.
.
Latihan 55.2 ★
Hitunglah (tandanya lebih dahulu):
Solusi
Solusi Latihan 55.2.
.
.
.
Latihan 55.3 ★
Hitunglah, dengan menyederhanakan sebelum mengalikan:
Solusi
Solusi Latihan 55.3.
(sederhanakan dengan dan dengan ).
(sederhanakan dengan dan dengan ).
(tandanya berlawanan: negatif).
Latihan 55.4 ★
Sebutkan kebalikan dari: ; ; ; .
Latihan 55.5 ★
Hitunglah:
Solusi
Solusi Latihan 55.5.
.
.
.
Latihan 55.6 ★
Hitunglah pecahan bertingkatnya:
Solusi
Solusi Latihan 55.6.
.
.
.
Latihan 55.7 ★
Hitunglah, dengan mematuhi prioritasnya:
Latihan 55.8 ★★
Sebuah tangki terisi . Lalu ditambahkan dari daya tampung tangkinya. Berapa bagian tangkinya yang kini terisi? Berapa bagian yang masih kosong?
Solusi
Solusi Latihan 55.8.
Terisi: bagian tangkinya. Kosong: .
Latihan 55.9 ★★
Tiga perempat murid sebuah kelas lulus sebuah ujian; di antara mereka, dua pertiganya memperoleh lebih dari dari . Berapa bagian kelasnya yang memperoleh lebih dari ? Kalau itu mewakili murid, berapa besar kelasnya?
Solusi
Solusi Latihan 55.9.
Bagian yang memperoleh lebih dari : dari kelasnya. Kalau itu murid, kelasnya berisi murid.
Latihan 55.10 ★★
Tali sepanjang m harus dipotong menjadi potongan sepanjang m masing-masing. Berapa potongan yang diperoleh? (Pembagian pecahan — periksalah bahwa jawabannya bilangan bulat.)
Solusi
Solusi Latihan 55.10.
potongan — bilangan bulat, tanpa tali yang terbuang.
Latihan 55.11 ★★
Hitunglah
Solusi
Solusi Latihan 55.11.
: pembagiannya dahulu: ; lalu .
(kuadratnya positif).
Latihan 55.12 ★★★
Sederhanakanlah bentuk
(mulailah dari pecahan yang paling dalam lalu bekerjalah ke luar, satu garis pada satu waktu).
Solusi
Solusi Latihan 55.12.
Dari dalam ke luar: ; lalu ; lalu
55.5 Soal: Pecahan Mesir
Soal 55.1
Soal akhir pekan — setiap pecahan adalah jumlah pecahan satuan yang berbeda-beda
Pecahan satuan adalah pecahan yang pembilangnya . Juru tulis Mesir kuno — papirus Rhind disalin sekitar tahun SM — menulis setiap pecahan sebagai jumlah pecahan satuan yang berbeda-beda: tidak pernah , melainkan . Jumlah seperti itu disebut tulisan Mesir bagi pecahannya. Soal ini mengembangkan teknik penjumlahan dan pembandingan bab ini (Metode 55.1) menjadi sebuah cara — yang diterbitkan Fibonacci pada tahun — yang menghasilkan tulisan Mesir bagi pecahan apa pun antara dan , lalu berakhir pada teka-teki warisan yang terkenal.
Bagian I — Pecahan satuan dan kesamaan pemecahannya.
- Hitunglah dan , lalu simpulkan tulisan Mesir bagi dan .
- Periksalah catatan juru tulisnya untuk : tunjukkan bahwa .
Periksalah bahwa dan bahwa . Lalu buktikan kesamaan pemecahan: untuk setiap bilangan bulat ,
- Simpulkan sebuah tulisan Mesir bagi itu sendiri, sebagai jumlah tiga pecahan satuan yang berbeda-beda.
- Pecahlah suku terakhir untuk memperoleh tulisan Mesir yang kedua bagi , dengan tiga pecahan satuan. Jelaskan mengapa tidak ada pecahan yang tulisan Mesirnya tunggal.
Bagian II — Cara rakus Fibonacci. Caranya adalah: kurangkan dengan pecahan satuan terbesar yang muat, lalu ulangi pada sisanya.
- Dengan penyebut yang sama, tunjukkan bahwa . Mengapa itu membuktikan bahwa adalah pecahan satuan terbesar yang lebih kecil daripada ?
- Hitunglah . Tulisan yang mana yang dihasilkan cara rakus itu?
- Sekarang ambillah . Tunjukkan bahwa pecahan satuan terbesar yang lebih kecil daripada adalah , lalu hitunglah .
Tunjukkan bahwa pecahan satuan terbesar yang lebih kecil daripada adalah (bandingkan dengan dan dengan ), hitunglah , lalu simpulkan:
Periksalah tulisan ini secara langsung dengan penyebut yang sama .
- Jalankan cara rakusnya pada , dengan memeriksa pada tiap langkahnya bahwa pecahan satuanmu adalah yang terbesar yang muat, lalu periksalah tulisan akhirnya.
Bagian III — Mengapa caranya selalu berhenti, dan unta yang kedelapan belas.
- Pada pertanyaan 7–10 caranya diterapkan pada , dan . Untuk masing-masing, sebutkan pembilang sisa yang berturut-turut (sebelum penyederhanaan apa pun). Apa yang kamu amati?
Untuk pecahan dan bilangan bulat , tunjukkan bahwa
Andaikan cara rakusnya mengurangkan dari : maka muat tetapi sudah terlalu besar, . Dengan menaruh keduanya pada penyebut yang sama , simpulkan bahwa , jadi pembilang yang baru memenuhi
Jelaskan mengapa itu membuktikan bahwa caranya selalu berhenti.
- Sebuah kisah lama: seorang ayah meninggal dengan mewariskan ekor unta, dengan kawanannya untuk anak sulungnya, untuk anak keduanya, untuk anak ketiganya — dan tidak satu pun bagiannya berupa bilangan bulat unta. Seorang tetangga meminjamkan seekor unta kedelapan belas kepada keluarganya; anak-anaknya mengambil , dan ekor unta, lalu unta pinjamannya dikembalikan. Hitunglah lalu jelaskan triknya: mengapa kawanannya dapat dibagi dalam unta yang utuh, dan mengapa tidak ada anak yang menerima kurang daripada yang dijanjikan wasiatnya?
- Perbaikilah wasiatnya: usulkan tiga pecahan satuan yang berbeda-beda yang berjumlah tepat , lalu sebutkan besar kawanan yang terkecil yang membuat ketiga bagiannya berupa bilangan bulat unta.
Solusi
Solusi Soal 55.1.
1. dan . Jadi dan adalah tulisan Mesir (pecahan satuannya berbeda pada masing-masing).
2. Dengan penyebut yang sama :
3. , dan . Secara umum, penyebut bersama dan adalah :
4. Mulailah dari lalu pecahlah setengah yang kedua menurut pertanyaan 3:
yaitu tiga pecahan satuan yang berbeda-beda.
5. Memecah pada memberi
Tidak ada tulisan Mesir yang pernah tunggal: kesamaan pemecahannya selalu dapat mengganti pecahan satuan yang penyebutnya terbesar dengan dua pecahan satuan baru yang bahkan lebih kecil — jadi dari tulisan mana pun kita dapat membuat tulisan yang lain.
6. Dengan penyebut : . Dengan penyebut : . Pecahan satuan mengecil ketika penyebutnya membesar, ; karena (dan semua yang di atasnya) terlalu besar sedangkan muat, adalah pecahan satuan terbesar yang lebih kecil daripada .
7. : cara rakusnya menghasilkan , persis catatan juru tulis pada pertanyaan 2.
8. Dengan penyebut : , sedangkan satu-satunya pecahan satuan yang lebih besar, yaitu , melampaui . Jadi yang terbesar yang muat, dan
9. Dengan penyebut : , jadi terlalu besar. Dengan penyebut : , jadi muat: itulah pecahan satuan terbesar yang lebih kecil daripada . Lalu
Periksa: .
10. Langkah pertama: dan , jadi kurangkan : . Langkah kedua: terlalu besar, sedangkan muat, jadi kurangkan : . Kesimpulannya:
11. Pembilang sisa yang berturut-turut adalah: untuk : , lalu ; untuk : , lalu , lalu ; untuk : , lalu , lalu . Tiap daftarnya turun secara tegas.
12. Penyebut bersama dan adalah :
13. Pada penyebut bersama , ketaksamaan membandingkan pembilang dan :
dan menambahkan pada kedua ruasnya memberi . Jadi sesudah tiap langkah rakusnya, pembilang sisanya (pertanyaan 12) adalah bilangan bulat yang benar-benar lebih kecil daripada sebelumnya. Bilangan bulat tidak dapat turun secara tegas selamanya: sesudah paling banyak langkah, sisanya berpembilang — yaitu pecahan satuan — atau bernilai , dan caranya berhenti.
14. Dengan penyebut yang sama :
yang lebih kecil daripada : wasiatnya melupakan kawanannya. Celah itulah seluruh triknya. Dari ekor unta, bagian , , adalah bilangan bulat , dan , yang berjumlah : persis kawanannya, dan unta kedelapan belasnya pulang. Dan tidak ada yang dapat mengeluh: dari ekor unta, wasiatnya menjanjikan , lalu , lalu ekor unta, dan tiap anaknya menerima benar-benar lebih banyak (, dan ). Yang terlupakan, , adalah yang untuk sementara diisi unta tetangganya.
15. Pertanyaan 4 menyediakan wasiat yang sudah diperbaiki:
Bagiannya berupa bilangan bulat kalau besar kawanannya habis dibagi , habis dibagi dan habis dibagi — yaitu habis dibagi . Kawanan terkecil seperti itu adalah ekor unta: bagiannya , dan , dan tidak ada yang tersisa.