Ułamek

Ułamek – wyrażenie postaci ${\tfrac {a}{b}}$, gdzie $a$, nazywane licznikiem, oraz $b$, nazywane mianownikiem, są dowolnymi wyrażeniami algebraicznymi. Linię oddzielającą licznik od mianownika nazywa się kreską ułamkową.

Wartością ułamka jest wartość jego licznika podzielona przez wartość mianownika, dlatego ułamek jest ilorazem. Z tego też powodu o mianowniku ułamka zakłada się, że jest różny od zera, bowiem iloraz ${\tfrac {a}{0}}$ jest nieokreślony.

Istnieją także ułamki niewłaściwe, w których licznik jest większy lub równy mianownikowi, np. ${\tfrac {4}{2}}$ lub ${\tfrac {5}{5}}$.

Liczby wymierne

Jeżeli licznikiem i mianownikiem ułamka są liczby całkowite, wówczas wartością ułamka jest liczba wymierna.

Ułamek będący liczbą wymierną nazywa się właściwym, gdy jego wartość bezwzględna jest mniejsza od jedności, a niewłaściwym, gdy jest ona od niej większa lub równa. Ułamek o dodatnich liczniku i mianowniku jest właściwy, gdy jego licznik jest mniejszy od mianownika, niewłaściwy – gdy jest większy lub równy. Ułamek niewłaściwy można przedstawić w postaci liczby mieszanej, tj. sumy liczby całkowitej i ułamka właściwego; aby tego dokonać należy wykonać dzielenie z resztą licznika przez mianownik. Zwyczajowo sumę zapisuje się już bez znaku dodawania, np. $1+{\tfrac {2}{3}}$ staje się $1{\tfrac {2}{3}}$

Działania na ułamkach

Dla każdego $c\neq 0\;$ ułamek ${\tfrac {a}{b}}$ jest równy ${\tfrac {ac}{bc}}$. Operację zamiany ${\tfrac {a}{b}}$ na ${\tfrac {ac}{bc}}$ nazywamy rozszerzeniem ułamka, odwrotną zaś nazywa się skróceniem ułamka.

Mnożenie i dzielenie wykonuje się wg wzorów:

${\frac {a}{b}}\cdot {\frac {c}{d}}={\frac {ac}{bd}}$, na przykład: ${\frac {2}{9}}\cdot {\frac {4}{5}}={\frac {8}{45}}$

${\frac {a}{b}}:{\frac {c}{d}}={\frac {ad}{bc}}$.

Przedstawienie liczby $k\;$ w postaci ułamka ${\tfrac {k}{1}}$ prowadzi do wzorów:

${\frac {a}{b}}\cdot k={\frac {ak}{b}}$,

${\frac {a}{b}}:k={\frac {a}{bk}}$.

Aby dodać lub odjąć od siebie ułamki o identycznych mianownikach należy skorzystać z następujących wzorów:

${\frac {a}{m}}+{\frac {b}{m}}={\frac {a+b}{m}},\quad \quad {\frac {a}{m}}-{\frac {b}{m}}={\frac {a-b}{m}}$.

Jeżeli mianowniki są różne, należy uprzednio sprowadzić je do wspólnego mianownika, co polega na takim rozszerzeniu ułamków, aby ich mianowniki zrównały się. Prawdziwe są wzory:

${\frac {a}{b}}+{\frac {c}{d}}={\frac {ad+bc}{bd}},\quad \quad {\frac {a}{b}}-{\frac {c}{d}}={\frac {ad-bc}{bd}}$.

Liczba $bd\;$ może zawsze pełnić rolę wspólnego mianownika, jednak często warto jest poszukać mniejszych wartości, najmniejszą możliwą jest najmniejsza wspólna wielokrotność liczb $b\;$ i $d\;$.

Wyrażenia wymierne

Jeżeli licznik i mianownik danego ułamka są wielomianami, to nazywa się go wyrażeniem wymiernym; reprezentuje ono wówczas w naturalny sposób funkcję wymierną. Jeżeli stopień licznika jest większy lub równy stopniowi mianownika, to można wykonać dzielenie wielomianowe i otrzymać, podobnie jak w przypadku dzielenia liczb, wynik jako sumę wielomianu oraz funkcji wymiernej.

Ciało ułamków

Dla każdego pierścienia całkowitego $P\;$ (zatem i struktur takich jak pierścień liczb całkowitych czy pierścień wielomianów o współczynnikach całkowitych) można zdefiniować ciało nazywane ciałem ułamków.

Istotność założenia całkowitości pierścienia

Jeżeli pierścień przemienny ma dzielniki zera, to nie można skonstruować na nim ciała ułamków: jeśli $xy=0$ dla niezerowych $x,y\in P$, to

$[1,1]\sim [x,x]=[x,1]\cdot [1,x]\sim [xy,y]\cdot [1,x]=[0,y]\cdot [1,x]\sim [0,1]\cdot [1,x]=[0,x]\sim [0,1]$,

czyli

$[1,1]\sim [0,1]\;$,

stąd zaś dla dowolnego

$[a,b]=[a,b]\cdot [1,1]\sim [a,b]\cdot [0,1]=[0,b]\sim [0,1]$,

więc jest tylko jedna klasa abstrakcji – klasa $[0,1]$, a z definicji ciało ma przynajmniej dwa różne elementy.

Dla pierścieni nieprzemiennych tworzenie ułamków bardzo się komplikuje.

Typografia

Szablon:Oznaczenia matematyczne Licznik i mianownik zwykle oddziela się linią; jeżeli jest ona pochyła, to nazywa się ją ukośnikiem, np. Szablon:Uł; jeśli linia ta jest pozioma, to nazywa się ją kreską ułamkową, np. ${\tfrac {3}{4}}$.

W Unicode niektóre ułamki kodowane są za pomocą jednego znaku. Są to:

Nazwa	Znak	Unicode	Kod HTML
Jedna czwarta	¼	U+00BC	¼ lub ¼
Jedna druga	½	U+00BD	½ lub ½
Trzy czwarte	¾	U+00BE	¾ lub ¾
Jedna siódma	⅐	U+2150	⅐ lub ⅐
Jedna dziewiąta	⅑	U+2151	⅑ lub ⅑
Jedna dziesiąta	⅒	U+2152	⅒ lub ⅒
Jedna trzecia	⅓	U+2153	⅓ lub ⅓
Dwie trzecie	⅔	U+2154	⅔ lub ⅔
Jedna piąta	⅕	U+2155	⅕ lub ⅕
Dwie piąte	⅖	U+2156	⅖ lub ⅖
Trzy piąte	⅗	U+2157	⅗ lub ⅗
Cztery piąte	⅘	U+2158	⅘ lub ⅘
Jedna szósta	⅙	U+2159	⅙ lub ⅙
Pięć szóstych	⅚	U+215A	⅚ lub ⅚
Jedna ósma	⅛	U+215B	⅛ lub ⅛
Trzy ósme	⅜	U+215C	⅜ lub ⅜
Pięć ósmych	⅝	U+215D	⅝ lub ⅝
Siedem ósmych	⅞	U+215E	⅞ lub ⅞
Jedna ...	⅟	U+215F	⅟ lub ⅟

Zobacz też

• proporcja
• ułamek dziesiętny