Калькулятор математических выражений

Калькулятор математических выражений

Правила ввода чисел и функций
Десятичная дробь $$1.5$$
>
Для записи десятичной дроби используйте точку, например, 1.12
Обыкновенная дробь $$\frac{a}{b}$$
>
Для ввода обыкновенных дробей воспользуйтесь знаком «/» , например, 1/2 или 3/4
Произведение чисел $$a \cdot b$$
>
Для записи произведения используйте знак «*», например, 5 * 4 или 5 * (3^9)
Число $$\pi$$
>
Для записи числа π введите «π», либо «pi», например, sin(π).
Число Эйлера $$\mathrm{e}$$
>
е = 2.7182818284... Для записи числа e введите 2.7182818284.
Инженерная запись числа $$\texttt{2.5E4}$$
>
Буква $$e$$ в числе означает умножение на $$10^n$$. Например, $$16e{+}6$$, $$16e{-}4$$, $$3.96e{+}3$$
Абсолютная величина $$\left| x \right|$$
>
Абсолютная величина (модуль) $$\left| x \right|$$ записывается как Abs(x)
>
$$\left| x-2 \right| - \left| x+2 \right|$$ записывается как Abs(x-2)-Abs(x+2)

$$\frac{\left| x \right|}{\left| y \right|}$$ записывается как Abs(x)/Abs(y)
Квадратный корень $$\sqrt{x}$$
>
Квадратный корень $$\sqrt{x}$$ записывается как sqrt(x), где x – любое число или выражение. Например, $$\sqrt{3}$$ записывается как sqrt(3)

$$\sqrt{\frac{3}{5}}$$ записывается как sqrt(3/5)

$$\sqrt{3 \cdot 3}$$ записывается как sqrt(3*3)
Корень любой степени $$\sqrt[n]{x}$$
>
Корень любой степени root(x, n), где
x – подкореное выражение
n – степень корня
x, n – любые числа или выражения.
Для корня четной степени, подкореное выражение не может быть отрицательным.

Примеры:
$$\sqrt[3]{\dfrac{1}{7}}$$ записывается как root(1/7, 3)

$$\sqrt[3]{1.5}$$ записывается как root(1.5, 3)

$$\sqrt[\frac{3}{2}]{8}$$ записывается как root(8, 3/2)

$$\sqrt[3]{\sqrt{\dfrac{1}{6}}}$$ записывается как root(sqrt(1/6), 3)

Корень (в области вещественных чисел)
>
Если вам не нужно вычислять значение корня в области комплексных чисел, используйте функцию real_root(x, n) для нахождения вещественных корней, где

x – подкореное выражение
n – степень корня
x, n – любые числа или выражения.

$$\sqrt[3]{-2}$$ записывается как real_root(-2, 3)
Возведение в степень $$x^n$$
>
Для возведения в степень используйте знак «^» либо функцию pow(x, n), где
x – основание
n – показатель степени
x, n – любые числа или выражения.

Примеры:

$$5^3$$ записывается как 5^(3) или pow(5, 3)

$$a^{b \; \cdot \; c}$$ записывается как a^(b*c) или pow(a, (b*c))

$$5^{\sin{x}}$$ записывается как 5^(sin(x)) или pow(5, sin(x))

$$\left(\sqrt{3}\right)^{-2}$$ записывается как sqrt(3)^(-2) или pow(sqrt(3), -2)
Логарифм числа $$\log_{n}(x)$$
>
Логарифм числа $$\log_{n}(x)$$, записывается как log(x, n), где
x – аргумент логарифма
n – основание логарифма
x > 0, x ≠ 1, n > 0

Пример:
$$\log_{5}(34)$$ (логарифм числа 34 по основанию 5), запишем как log(34, 5).
Натуральный логарифм $$\ln(n)$$
>
Натуральный логарифм $$\ln(n)$$ у которого основание равно числу Эйлера (е = 2.7182818284...), записывается как ln(n), где n > 0. Например, $$\ln(7)$$ записывается как ln(7).
Наибольший общий делитель НОД
>
Наибольший общий делитель НОД(a, b), записывается как gcd(a, b), где a, b – целые неотрицательные числа.

Пример, НОД(12, 16) нужно записать как gcd(12, 16).
Наименьшее общее кратное НОК
>
Наименьшее общее кратное НОК(a, b), записывается как lcm(a, b), где a, b – целые неотрицательные числа.

Пример, НОК(4, 23) нужно записать как lcm (4, 23).
Тригонометрические функции
>
Для вычисления тригонометрических функций в градусах в калькуляторе слева в верхнем углу выберите DEG, в радианах выберите RAD.

Функция синус $$\sin x$$ записывается как sin(x), где x – число, буква или выражение.

Примеры:

$$\sin{\frac{\pi}{3}}$$ записывается как sin(π/3)

$$\sin^2(x)$$ записывается как sin(x)^2

$$\sin\left(2\pi - \frac{t}{2}\right)$$ записывается как sin((2/pi) - t)

Синус 60° градусов записывается как sin(60).

Функция косинус $$\cos x$$ записывается как cos(x), где x – число, буква или выражение.

Примеры:

$$\cos \frac{3\pi}{2}$$ записывается как cos(3pi/2)

$$\cos \frac{\pi}{3}$$ записывается как cos(pi/3)

Косинус 60° градусов записывается как cos(60).

Функция тангенс $$\operatorname{tg} x$$ записывается как tan(x), где x – число, буква или выражение.

Примеры:

$$\operatorname{tg} \frac{\pi}{4}$$ записывается как tan(pi/4)

$$\operatorname{tg} \frac{\pi}{3}$$ записывается как tan(pi/3)

$$\operatorname{tg} 45$$ записывается как tan(45).

Функция котангенс $$\operatorname{ctg} x$$ записывается как cot(x), где x – число, буква или выражение.

Примеры:

$$\operatorname{ctg} \frac{\pi}{4}$$ записывается как cot(pi/4)

$$\operatorname{ctg} 45$$ записывается как cot(45)

$$\operatorname{ctg}^2(x)$$ записывается как cot(x)^2

$$\operatorname{ctg} \sqrt{3}$$ записывается как cot(sqrt(3))

$$\operatorname{ctg} (x+y)$$ записывается как cot(x+y)

$$\operatorname{ctg} \left(\frac{\pi}{3} + x\right)$$ записывается как cot(pi/3 + x)

Функция секанс $$\sec x$$ записывается как sec(x), где x – число, буква или выражение.

Примеры:

$$\sec^2(x)$$ записывается как sec(x)^2

$$\sec \sqrt{2}$$ записывается как sec(sqrt(2))

$$\sec (x+y)$$ записывается как sec(x+y)

Функция косеканс $$\operatorname{cosec} x$$ записывается как csc(x), где x – число, буква или выражение.

Примеры:

$$\operatorname{cosec} 30$$ записывается как csc(30)

$$\operatorname{cosec} \sqrt{3}$$ записывается как csc(sqrt(3))

$$\operatorname{cosec} \left(\frac{\pi}{4} + x\right)$$ записывается как csc(pi/4 + x)

Обратные тригонометрические функции
>
Функция арксинус $$\arcsin x$$ записывается как asin(x), где x – число, буква или выражение.

Примеры:

$$\arcsin \frac{1}{2}$$ записывается как asin(1/2)

$$\arcsin \frac{\sqrt{2}}{2}$$ записывается как asin(sqrt(2)/2)

$$\arcsin \frac{\sqrt{3}}{2}$$ записывается как asin(sqrt(3)/2)

Функция арккосинус $$\arccos x$$ записывается как acos(x), где x – число, буква или выражение.

Примеры:

$$\arccos \frac{1}{2}$$ записывается как acos(1/2)

$$\arccos \frac{\sqrt{2}}{2}$$ записывается как acos(sqrt(2)/2)

$$\arccos \frac{\sqrt{3}}{2}$$ записывается как acos(sqrt(3)/2)

Функция арктангенс $$\operatorname{arctg} x$$ записывается как atan(x), где x – число, буква или выражение.

Примеры:

$$\operatorname{arctg} 1$$ записывается как atan(1)

$$\operatorname{arctg} \frac{1}{\sqrt{3}}$$ записывается как atan(1/sqrt(3))

$$\operatorname{arctg} \sqrt{3}$$ записывается как atan(sqrt(3))

Функция арккотангенс $$\operatorname{arcctg} x$$ записывается как acot(x), где x – число, буква или выражение.

Примеры:

$$\operatorname{arcctg} \frac{1}{\sqrt{3}}$$ записывается как acot(1/sqrt(3))

$$\operatorname{arcctg} 1$$ записывается как acot(1)

$$\operatorname{arccot} \frac{1}{\sqrt{3}}$$ записывается как acot(1/sqrt(3))

$$\operatorname{arcctg} \left(-\frac{1}{\sqrt{3}}\right)$$ записывается как acot(-1/sqrt(3))

Функция арксеканс $$\operatorname{arcsec} x$$ записывается как asec(x), где x – число, буква или выражение.

Примеры:

$$\operatorname{arcsec} 2$$ записывается как asec(2)

$$\operatorname{arcsec} \left(-\sqrt{2}\right)$$ записывается как asec(-sqrt(2))

$$\operatorname{arcsec} \frac{3}{2}$$ записывается как asec(3/2)

Функция арккосеканс $$\operatorname{arccsc} x$$ записывается как acsc(x), где x – число, буква или выражение.

Примеры:

$$\operatorname{arccsc} 2$$ записывается как acsc(2)

$$\operatorname{arccsc} \left(-\frac{3}{2}\right)$$ записывается как acsc(-3/2)

$$\operatorname{arccsc} \sqrt{2}$$ записывается как acsc(sqrt(2))

Выражения с множественным вложением функций и операций
>
Примеры:

$$\sqrt{1 + \sin^2 x}$$ записывается как sqrt(1 + sin(x)^2)

$$\frac{\arctan y + \ln z}{\sqrt{x}}$$ записывается как (atan(y) + ln(z)) / sqrt(x)

$$\sin(\arccos t)$$ записывается как sin(acos(t))

$$\frac{1}{1 + e^{-x}}$$ записывается как 1 / (1 + e^(-x))

$$\sqrt{\frac{1 + \cos^2(\theta)}{2}}$$ записывается как sqrt((1 + cos(theta)^2)/2)

$$\ln\left(\sqrt{x^2 + y^2}\right)$$ записывается как ln(sqrt(x^2 + y^2))

Введите выражение и при необходимости задайте значения переменных через запятую.

Математическое выражение
Вы можете задать значение переменным, для этого введите значения через запятую, например, a = 5, b = 3/4, c = 1.23
Интерпретация аргументов и констант:
Показать ход решения
Результат
$$ 11 - 6 a + 6 y x^{2} $$
Пошаговое решение
Исходное выражение:
$$ 5 x^{2} y + 3 a - 4 + 2 x^{2} y - 10 a + 15 - x^{2} y + a $$
Группируем подобные слагаемые:
$$ \left(5 y x^{2} + 2 y x^{2} - y x^{2}\right) + \left(3 a - 10 a + a\right) + \left(-4 + 15\right) $$
Выполняем сложение коэффициентов для $$ y x^{2} $$:
$$ \boldsymbol{\left(5 + 2 - 1\right)y x^{2}} + 3a - 4 - 10 a + 15 + a $$
$$ \boldsymbol{6 y x^{2}} + 3a - 4 - 10 a + 15 + a $$
Выполняем сложение коэффициентов для $$ a $$:
$$ 6y x^{2} + \boldsymbol{\left(3 - 10 + 1\right)a} - 4 + 15 $$
$$ 6y x^{2} - \boldsymbol{ 6 a} - 4 + 15 $$
Выполняем сложение числовых констант:
$$ 6y x^{2} - 6a + \boldsymbol{\left(-4 + 15\right)} $$
$$ 6y x^{2} - 6a + \boldsymbol{11} $$
Окончательный результат:
$$ 11 - 6 a + 6 y x^{2} $$

О калькуляторе

Данный математический калькулятор позволяет вычислять как числовые, так и буквенные выражения. Он умеет работать с операциями сложения, вычитания, умножения, деления, возведения в степень, а также с функциями и вложенными выражениями. Для буквенных выражений можно задавать значения переменных для точного вычисления результата.

Калькулятор автоматически добавляет знак умножения в поле ввода выражения, чтобы избежать двусмысленности и упростить ввод выражений, соблюдая математические правила, согласно которым умножение между переменными, числом и скобкой (2(x+1)), числом и переменной (2x) является стандартным обозначением, например, 2x → 2*x. Однако знак умножения между самими переменными (например, x*y) нужно указывать вручную, поскольку калькулятор не работает с составными переменными.

В разделе «Интерпретация аргументов и констант» вы можете выбрать ключевой параметр вычислений: градусы или радианы. Эта настройка определяет, как калькулятор будет трактовать вводимые вами числа и математические константы, особенно при работе с тригонометрическими функциями (синус, косинус, тангенс и т.д.). Например, синус 90 градусов — это 1, в то время как синус 90 радиан имеет совершенно другое значение. Всегда проверяйте, соответствует ли выбранный режим (по умолчанию установлены радианы) тем единицам измерения углов, которые вы используете в своей задаче.

Задание значений переменным

Вы можете задавать конкретные значения для переменных в выражении. После подстановки значений калькулятор пересчитает выражение и отобразит результат.

Пример работы с заданием значений переменным
Исходное выражение:
$$ \sqrt{x^{2} + y^{2} + z^{2}} $$

Заданные значения переменных:
$$ x = 3 $$, $$ y = 4 $$, $$ z = 12 $$

Подстановка значений:
$$ \sqrt{3^{2} + 4^{2} + 12^{2}} = \sqrt{169} $$

Вычисление:
$$ 13 $$

Нахождение подобных и упрощение выражений

Калькулятор умеет находить подобные слагаемые в алгебраических выражениях. Если такие слагаемые есть, он выполняет пошаговое суммирование коэффициентов, выделяет общие множители и упрощает выражение.

Пример нахождения подобных и упрощения выражения
Исходное выражение:
$$ 8 - 3 a^{2} - 4 b + 6 - 2 a^{2} + b $$
Группируем подобные слагаемые:
$$ \left(8 + 6\right) + \left(- 3 a^{2} - 2 a^{2}\right) + \left(- 4 b + b\right) $$
Выполняем сложение коэффициентов для $$ a^{2} $$:
$$ 8 + \boldsymbol{\left(-3 - 2\right)a^{2}} - 4 b + 6 + b $$
$$ 8 - \boldsymbol{ 5 a^{2}} - 4 b + 6 + b $$
Выполняем сложение коэффициентов для $$ b $$:
$$ 8 - 5a^{2} + \boldsymbol{\left(-4 + 1\right)b} + 6 $$
$$ 8 - 5a^{2} - \boldsymbol{ 3 b} + 6 $$
Выполняем сложение числовых констант:
$$ \boldsymbol{\left(8 + 6\right)} - 5a^{2} - 3b $$
$$ \boldsymbol{14} - 5a^{2} - 3b $$
Окончательный результат:
$$ 14 - 5 a^{2} - 3 b $$

Если подобных слагаемых нет, калькулятор автоматически проверяет возможность разложения на множители или упрощает выражение до канонического вида без лишних преобразований.

Теория: математические выражения

Математическое выражение
Математическое выражение — это запись, состоящая из чисел, переменных, операций и скобок, используемая для формулировки вычислений без знака равенства. Примеры: $5x + 3$, $7 - \frac{2}{3}$, $\sqrt{a^2 + b^2} - 4$.

Выражения классифицируют по составу элементов и возможным операциям. Основные типы:

Числовые выражения содержат только числа и операции: сложение, вычитание, умножение, деление, возведение в степень. Пример: $7 + 3 \cdot 5 - \frac{2}{4}$. Результат всегда число.

Алгебраические выражения включают переменные, константы и операции (включая функции). Пример: $3x^2 - 4xy + 7$. Классификация алгебраических выражений:

  • Моном — одно слагаемое, например $5x^2$ или $-3ab$.
  • Полином — сумма нескольких слагаемых, например $x + 2$ (бином), $x^2 + 3x + 5$ (трином) или $4x^3 - 3x^2 + 2x - 1$.
  • Рациональное выражение — дробь, где числитель и/или знаменатель — многочлены, например $\frac{x^2 - 1}{x + 2}$.
  • Иррациональное выражение содержит корни или радикалы, например $\sqrt{x^2 + 1} - 3$.
  • Расширенные выражения могут включать показательные, логарифмические и тригонометрические функции.

Составные части выражения:

  • Константы — численные значения без переменных, например $5$, $-3$, $\frac{1}{2}$.
  • Переменные — символы, которым можно подставлять значения, например $x$, $y$, $a$.
  • Коэффициенты — численные множители перед переменными или их комбинациями, например в $7x$ коэффициент равен $7$.
  • Слагаемые — части выражения, соединённые сложением или вычитанием. В $3x^2 - 4xy + 7$ слагаемые: $3x^2$, $-4xy$, $7$.

Подобные слагаемые: подробнее о понятии и работе с ними

Понимание подобных слагаемых критически важно для упрощения алгебраических выражений. Это базовое правило, которое позволяет «приводить» выражение к более компактному и удобному виду. Если в вашем выражении присутствуют слагаемые с идентичной буквенной частью, их можно и нужно объединять.

Какие слагаемые считаются подобными? Главное условие — это наличие абсолютно одинаковых переменных (символьных множителей) в одинаковых степенях. Порядок множителей не имеет значения ($$xy = yx$$). Например, в выражении $$3a^2b + 4ba^2 - 2c$$ первые два слагаемых являются подобными, так как их буквенная часть $$a^2b$$ идентична. Слагаемое $$-2c$$ не является подобным им.

Как с ними работать (приводить подобные слагаемые)? Процесс объединения называется приведением подобных слагаемых. Чтобы выполнить его, достаточно сложить или вычесть их числовые коэффициенты (числа перед буквами), а буквенную часть оставить неизменной.

Рассмотрим пример: $$2xy + 5xy - 3z + 10z$$ $$=$$ $$(2 + 5)xy + (-3 + 10)z = 7xy + 7z$$
Здесь мы объединили $$2xy$$ и $$5xy$$ в $$7xy$$, а также $$-3z$$ и $$10z$$ в $$7z$$.

Еще один пример, демонстрирующий важность точного совпадения степеней:
$$4x^2 + 3x - x^2 + 5x$$ $$=$$ $$(4 - 1)x^2 + (3 + 5)x$$ $$=$$ $$3x^2 + 8x$$
Слагаемые с $$x^2$$ подобны только друг другу, а слагаемые с $$x$$ — только друг другу. Объединять $$3x^2$$ и $$8x$$ уже нельзя.

Примеры математических выражений
  • $7 + 8 - 3 \cdot 2$ — числовое выражение
  • $\frac{5}{4} - 3 \cdot \frac{2}{7} + 9$ — числовое (дробное) выражение
  • $3x + 4$ — алгебраическое выражение (линейное)
  • $2x^2 - 5x + 3$ — полином (алгебраическое выражение, степень 2)
  • $\frac{x^2 - 1}{x + 2}$ — рациональное выражение
  • $\sqrt{x^2 + 1} - 7$ — радикальное (иррациональное) выражение