Задания № 6, 15 · ЕГЭ

Тождественные преобразования

Как изменять выражения, не меняя их значения
6 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

Тождественные преобразования — это замена выражения другим, равным ему при всех допустимых значениях переменных. Такие преобразования помогают раскрывать скобки, приводить подобные слагаемые, сокращать дроби и подготавливать выражение к вычислению или решению уравнения.

Что такое тождественное преобразование

Сначала важно различать значение выражения и равенство выражений. Значение выражения получается после подстановки чисел вместо переменных. Тождество — это равенство, верное для всех значений переменных, при которых обе его части определены.

D
Тождество

Тождеством называют равенство, верное при всех допустимых значениях входящих в него переменных. Тождественным преобразованием называют замену выражения другим выражением, равным ему на всей общей области допустимых значений.

T
Главное правило

Если выполнить тождественное преобразование части выражения, значение всего выражения не изменится ни при одном допустимом значении переменных.

Допустимые значения нужно проверять до преобразований. Область допустимых значений ограничивает переменные: знаменатель не может быть равен нулю, подкоренное выражение в действительных числах должно быть неотрицательным, а аргумент логарифма — положительным. После преобразования область может выглядеть шире, но исходные запреты не исчезают.

!
Не путайте равносильность и тождество

Равенство \(\frac{x^2-1}{x-1}=x+1\) верно только при \(x\ne1\). Это не значит, что исходную дробь можно считать определённой при \(x=1\): в исходном выражении \(x=1\) запрещено.

Основные преобразования выражений

Большинство преобразований основано на свойствах действий и формулах сокращённого умножения. При раскрытии скобок используют распределительное свойство умножения: множитель умножают на каждый член в скобках. При сложении раскрытых выражений объединяют подобные слагаемые — слагаемые с одинаковой буквенной частью.

\[a(b+c)=ab+ac\]
\[a(b-c)=ab-ac\]

Для обратного действия общие множители выносят за скобки. Это часто уменьшает число слагаемых и делает вид выражения удобнее.

\[ab+ac=a(b+c)\]

Формулы сокращённого умножения позволяют быстро раскрывать или сворачивать скобки. К ним относятся квадрат суммы, квадрат разности и разность квадратов.

\[(a+b)^2=a^2+2ab+b^2\]
\[(a-b)^2=a^2-2ab+b^2\]
\[a^2-b^2=(a-b)(a+b)\]

При работе с дробями числитель и знаменатель можно разложить на множители, а затем сократить общий множитель. Сокращение допустимо только при условии, что этот множитель не равен нулю.

\[\frac{ac}{bc}=\frac{a}{b},\quad b\ne0,\ c\ne0\]
Проверь себя

Какое равенство является тождеством на своей области допустимых значений?

Преобразование дробно-рациональных выражений

Для дробно-рационального выражения порядок действий обычно такой: найти ОДЗ, разложить многочлены на множители, сократить только ненулевые общие множители, затем выполнить оставшиеся действия. Операции с такими выражениями подробно рассматриваются на странице действий с дробно-рациональными выражениями.

T
Сокращение дроби

Если \(A\) и \(B\) — выражения, а \(B\ne0\), то дробь \(\frac{AB}{B}\) можно заменить на \(A\). При этом все ограничения исходной дроби должны быть сохранены.

Умножение и деление дробей часто удобнее выполнять после разложения на множители. Сложение дробей начинают с приведения к общему знаменателю. Нельзя складывать отдельно числители и знаменатели: \(\frac{a}{b}+\frac{c}{d}\ne\frac{a+c}{b+d}\) в общем случае.

Разобранный пример

№
Упростить выражение

Упростим \(\frac{x^2-4}{x^2-2x}\cdot\frac{x}{x+2}\) и найдём его значение при \(x=4\).

1
Сначала исключаем нули знаменателей исходного выражения.
\(\displaystyle x^2-2x=x(x-2)\ne0,\quad x\ne0,\ x\ne2;\qquad x+2\ne0,\quad x\ne-2\)
2
Разлагаем числитель первой дроби по формуле разности квадратов.
\(\displaystyle x^2-4=(x-2)(x+2)\)
3
Подставляем разложения в исходное выражение.
\(\displaystyle \frac{(x-2)(x+2)}{x(x-2)}\cdot\frac{x}{x+2}\)
4
Сокращаем общие множители, помня об ограничениях ОДЗ.
\(\displaystyle \frac{(x-2)(x+2)}{x(x-2)}\cdot\frac{x}{x+2}=1,\quad x\ne-2,0,2\)
5
Подставляем допустимое значение \(x=4\).
1

Ответ: выражение тождественно равно 1 при \(x\ne-2\), \(x\ne0\), \(x\ne2\). В частности, при \(x=4\) его значение равно 1. Обратите внимание: после сокращения получилась константа, но исходное выражение всё равно не определено при \(x=-2\), \(x=0\) и \(x=2\).

Преобразования с многочленами и модулем

Многочлен можно привести к стандартному виду: раскрыть скобки, привести подобные слагаемые и расположить члены по убыванию степеней. Например, \(3x(x-2)+x^2=3x^2-6x+x^2=4x^2-6x\).

В выражениях с модулем преобразование зависит от знака выражения под знаком модуля: \(|a|=a\), если \(a\ge0\), и \(|a|=-a\), если \(a<0\). Поэтому сначала находят, при каких значениях переменной подмодульное выражение положительно или отрицательно.

\[|a|=\begin{cases}a,&a\ge0,\\-a,&a<0.\end{cases}\]
−4−3−2−112340.511.522.533.54xy0y = abs(x)
График функции \(y=|x|\): знак выражения меняется в точке \(x=0\).
!
Частые ошибки

1. Теряют знак при раскрытии скобок перед минусом: \(-(a-b)=-a+b\). 2. Пишут \((a+b)^2=a^2+b^2\), забывая \(2ab\). 3. Сокращают слагаемые вместо множителей: \(\frac{x+2}{x}\) нельзя сократить на \(x\). 4. После сокращения забывают ОДЗ исходного выражения. 5. Подставляют число до упрощения и получают громоздкие вычисления или деление на ноль.

Как выбрать порядок действий

Если нужно вычислить значение, сначала проверьте ОДЗ, затем упростите выражение и только после этого подставляйте число. Если нужно доказать тождество, преобразуйте одну часть в другую, не выполняя недопустимых действий.

Алгоритм тождественных преобразований

  1. Выпишите область допустимых значений исходного выражения.
  2. Раскройте скобки или разложите многочлены на множители — в зависимости от цели.
  3. Приведите подобные слагаемые, сократите дробь или приведите дроби к общему знаменателю.
  4. Проверьте знаки, степени и ограничения на переменные.
  5. Если требуется числовое значение, подставьте число только после упрощения и убедитесь, что оно допустимо.
Q
Быстрый тест по теме

Быстрая проверка

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · ОДЗ
Какое ОДЗ у выражения \(\frac{1}{x-5}\)?
Главное за минуту

Главное

  • Тождественное преобразование сохраняет значение выражения при всех допустимых значениях переменных.
  • Перед действиями с дробями, корнями и модулями проверяйте область допустимых значений.
  • Основные приёмы: раскрытие скобок, приведение подобных слагаемых, разложение на множители, формулы сокращённого умножения и сокращение дробей.
  • Сокращать можно только общие множители, а ограничения исходного выражения нужно сохранять.
  • Для вычисления сначала упростите выражение, затем подставьте допустимое значение.