Формулы корней. Свойства корней

До появления калькуляторов студенты и преподаватели вычисляли квадратные корни вручную. Существует несколько способов вычисления квадратного корня числа вручную. Некоторые из них предлагают только приблизительное решение, другие дают точный ответ.

Шаги

Разложение на простые множители

Разложите подкоренное число на множители, которые являются квадратными числами. В зависимости от подкоренного числа, вы получите приблизительный или точный ответ. Квадратные числа – числа, из которых можно извлечь целый квадратный корень. Множители – числа, которые при перемножении дают исходное число. Например, множителями числа 8 являются 2 и 4, так как 2 х 4 = 8, числа 25, 36, 49 являются квадратными числами, так как √25 = 5, √36 = 6, √49 = 7. Квадратные множители – это множители, которые являются квадратными числами. Сначала попытайтесь разложить подкоренное число на квадратные множители.

Например, вычислите квадратный корень из 400 (вручную). Сначала попытайтесь разложить 400 на квадратные множители. 400 кратно 100, то есть делится на 25 – это квадратное число. Разделив 400 на 25, вы получите 16. Число 16 также является квадратным числом. Таким образом, 400 можно разложить на квадратные множители 25 и 16, то есть 25 х 16 = 400.
Записать это можно следующим образом: √400 = √(25 х 16).

Квадратные корень из произведения некоторых членов равен произведению квадратных корней из каждого члена, то есть √(а х b) = √a x √b. Воспользуйтесь этим правилом и извлеките квадратный корень из каждого квадратного множителя и перемножьте полученные результаты, чтобы найти ответ.
- В нашем примере извлеките корень из 25 и из 16.
  - √(25 х 16)
  - √25 х √16
  - 5 х 4 = 20
Если подкоренное число не раскладывается на два квадратных множителя (а так происходит в большинстве случаев), вы не сможете найти точный ответ в виде целого числа. Но вы можете упростить задачу, разложив подкоренное число на квадратный множитель и обыкновенный множитель (число, из которого целый квадратный корень извлечь нельзя). Затем вы извлечете квадратный корень из квадратного множителя и будете извлекать корень из обыкновенного множителя.
- Например, вычислите квадратный корень из числа 147. Число 147 нельзя разложить на два квадратных множителя, но его можно разложить на следующие множители: 49 и 3. Решите задачу следующим образом:
  - = √(49 х 3)
  - = √49 х √3
  - = 7√3
Если нужно, оцените значение корня. Теперь можно оценить значение корня (найти приблизительное значение), сравнив его со значениями корней квадратных чисел, находящихся ближе всего (с обеих сторон на числовой прямой) к подкоренному числу. Вы получите значение корня в виде десятичной дроби, которую необходимо умножить на число, стоящее за знаком корня.
- Вернемся к нашему примеру. Подкоренное число 3. Ближайшими к нему квадратными числами будут числа 1 (√1 = 1) и 4 (√4 = 2). Таким образом, значение √3 расположено между 1 и 2. Та как значение √3, вероятно, ближе к 2, чем к 1, то наша оценка: √3 = 1,7. Умножаем это значение на число у знака корня: 7 х 1,7 = 11,9. Если вы сделаете расчеты на калькуляторе, то получите 12,13, что довольно близко к нашему ответу.
  - Этот метод также работает с большими числами. Например, рассмотрим √35. Подкоренное число 35. Ближайшими к нему квадратными числами будут числа 25 (√25 = 5) и 36 (√36 = 6). Таким образом, значение √35 расположено между 5 и 6. Так как значение √35 намного ближе к 6, чем к 5 (потому что 35 всего на 1 меньше 36), то можно заявить, что √35 немного меньше 6. Проверка на калькуляторе дает нам ответ 5,92 - мы были правы.
Еще один способ – разложите подкоренное число на простые множители . Простые множители – числа, которые делятся только на 1 и самих себя. Запишите простые множители в ряд и найдите пары одинаковых множителей. Такие множители можно вынести за знак корня.
- Например, вычислите квадратный корень из 45. Раскладываем подкоренное число на простые множители: 45 = 9 х 5, а 9 = 3 х 3. Таким образом, √45 = √(3 х 3 х 5). 3 можно вынести за знак корня: √45 = 3√5. Теперь можно оценить √5.
- Рассмотрим другой пример: √88.
  - = √(2 х 44)
  - = √ (2 х 4 х 11)
  - = √ (2 х 2 х 2 х 11). Вы получили три множителя 2; возьмите пару из них и вынесите за знак корня.
  - = 2√(2 х 11) = 2√2 х √11. Теперь можно оценить √2 и √11 и найти приблизительный ответ.
Вычисление квадратного корня вручную

При помощи деления в столбик
1. Этот метод включает процесс, аналогичный делению в столбик, и дает точный ответ. Сначала проведите вертикальную линию, делящую лист на две половины, а затем справа и немного ниже верхнего края листа к вертикальной линии пририсуйте горизонтальную линию. Теперь разделите подкоренное число на пары чисел, начиная с дробной части после запятой. Так, число 79520789182,47897 записывается как "7 95 20 78 91 82, 47 89 70".
  - Для примера вычислим квадратный корень числа 780,14. Нарисуйте две линии (как показано на рисунке) и слева сверху напишите данное число в виде "7 80, 14". Это нормально, что первая слева цифра является непарной цифрой. Ответ (корень из данного числа) будете записывать справа сверху.
2. Для первой слева пары чисел (или одного числа) найдите наибольшее целое число n, квадрат которого меньше или равен рассматриваемой паре чисел (или одного числа). Другими словами, найдите квадратное число, которое расположено ближе всего к первой слева паре чисел (или одному числу), но меньше ее, и извлеките квадратный корень из этого квадратного числа; вы получите число n. Напишите найденное n сверху справа, а квадрат n запишите снизу справа.
  - В нашем случае, первым слева числом будет число 7. Далее, 4 < 7, то есть 2 2 < 7 и n = 2. Напишите 2 сверху справа - это первая цифра в искомом квадратном корне. Напишите 2×2=4 справа снизу; вам понадобится это число для последующих вычислений.
3. Вычтите квадрат числа n, которое вы только что нашли, из первой слева пары чисел (или одного числа). Результат вычисления запишите под вычитаемым (квадратом числа n).
  - В нашем примере вычтите 4 из 7 и получите 3.
4. Снесите вторую пару чисел и запишите ее около значения, полученного в предыдущем шаге. Затем удвойте число сверху справа и запишите полученный результат снизу справа с добавлением "_×_=".
  - В нашем примере второй парой чисел является "80". Запишите "80" после 3. Затем, удвоенное число сверху справа дает 4. Запишите "4_×_=" снизу справа.
5. Заполните прочерки справа.
  - В нашем случае, если вместо прочерков поставить число 8, то 48 х 8 = 384, что больше 380. Поэтому 8 - слишком большое число, а вот 7 подойдет. Напишите 7 вместо прочерков и получите: 47 х 7 = 329. Запишите 7 сверху справа - это вторая цифра в искомом квадратном корне числа 780,14.
6. Вычтите полученное число из текущего числа слева. Запишите результат из предыдущего шага под текущим числом слева, найдите разницу и запишите ее под вычитаемым.
  - В нашем примере, вычтите 329 из 380, что равно 51.
7. Повторите шаг 4. Если сносимой парой чисел является дробная часть исходного числа, то поставьте разделитель (запятую) целой и дробной частей в искомом квадратном корне сверху справа. Слева снесите вниз следующую пару чисел. Удвойте число сверху справа и запишите полученный результат снизу справа с добавлением "_×_=".
  - В нашем примере следующей сносимой парой чисел будет дробная часть числа 780.14, поэтому поставьте разделитель целой и дробной частей в искомом квадратном корне сверху справа. Снесите 14 и запишите снизу слева. Удвоенным числом сверху справа (27) будет 54, поэтому напишите "54_×_=" снизу справа.
8. Повторите шаги 5 и 6. Найдите такое наибольшее число на место прочерков справа (вместо прочерков нужно подставить одно и тоже число), чтобы результат умножения был меньше или равен текущему числу слева.
  - В нашем примере 549 х 9 = 4941, что меньше текущего числа слева (5114). Напишите 9 сверху справа и вычтите результат умножения из текущего числа слева: 5114 - 4941 = 173.
9. Если для квадратного корня вам необходимо найти больше знаков после запятой, напишите пару нулей у текущего числа слева и повторяйте шаги 4, 5 и 6. Повторяйте шаги, до тех пор пока не получите нужную вам точность ответа (число знаков после запятой).
Понимание процесса
1. Рассмотрим первую пару цифр Sa числа S (Sa = 7 в нашем примере) и найдем ее квадратный корень. В этом случае первой цифрой A искомого значения квадратного корня будет такая цифра, квадрат которой меньше или равен S a (то есть ищем такое A, при котором выполняется неравенство A² ≤ Sa < (A+1)²). В нашем примере, S1 = 7, и 2² ≤ 7 < 3²; таким образом A = 2.
  - Допустим, что нужно разделить 88962 на 7; здесь первый шаг будет аналогичным: рассматриваем первую цифру делимого числа 88962 (8) и подбираем такое наибольшее число, которое при умножении на 7 дает значение меньшее или равное 8. То есть ищем такое число d, при котором верно неравенство: 7×d ≤ 8 < 7×(d+1). В этом случае d будет равно 1.

В настоящем параграфе мы будем рассматривать арифметические квадратные корни.

В случае буквенного подкоренного выражения будем считать, что буквы, содержащиеся под знаком корня, обозначают неотрицательные числа.

1. Корень из произведения.

Рассмотрим такой пример.

С другой стороны, заметим, что число 2601 есть произведение двух сомножителей, из которых корень извлекается легко:

Извлечём квадратный корень из каждого сомножителя и перемножим эти корни:

Мы получили одинаковые результаты и тогда, когда извлекали корень из произведения, стоящего под корнем, и тогда, когда извлекали корень из каждого сомножителя отдельно и результаты перемножали.

Во многих случаях вторым способом найти результат легче, так как приходится извлекать корень из меньших чисел.

Теорема 1. Чтобы извлечь квадратный корень из произведения, можно извлечь его из каждого сомножителя отдельно и результаты перемножить.

Докажем теорему для трёх сомножителей, то есть докажем справедливость равенства:

Доказательство проведём непосредственной проверкой, на основании определения арифметического корня. Допустим, что нам надо доказать равенство:

(А и В - неотрицательные числа). По определению квадратного корня, это значит, что

Поэтому достаточно возвести в квадрат правую часть доказываемого равенства и убедиться, что получится подкоренное выражение левой части.

Применим это рассуждение к доказательству равенства (1). Возведём в квадрат правую часть; но в правой части находится произведение, а чтобы возвести в квадрат произведение, достаточно возвести в квадрат каждый сомножитель и результаты перемножить (см, § 40);

Получилось подкоренное выражение, стоящее в левой части. Значит, равенство (1) верно.

Мы доказали теорему для трёх сомножителей. Но рассуждения останутся теми же, если под корнем будет 4 и т. д. сомножителей. Теорема верна для любого числа сомножителей.

Результат легко найден устно.

2. Корень из дроби.

Вычислим

Проверка.

С другой стороны,

Докажем теорему.

Теорема 2. Чтобы извлечь корень из дроби, можно извлечь корень отдельно из числителя и знаменателя и первый результат разделить на второй.

Требуется доказать справедливость равенства:

Для доказательства применим способ, которым была доказана предыдущая теорема.

Возведём правую часть в квадрат. Будем иметь:

Получили подкоренное выражение, стоящее в левой части. Значит, равенство (2) верно.

Итак, мы доказали следующие тождества:

и сформулировали соответствующие правила извлечения квадратного корня из произведения и частного. Иногда при выполнении преобразований приходится применять эти тождества, читая их «справа налево».

Переставив левую и правую части, перепишем доказанные тождества следующим образом:

Чтобы перемножить корни, можно перемножить подкоренные выражения и из произведения извлечь корень.

Чтобы разделить корни, можно разделить подкоренные выражения и из частного извлечь корень.

3. Корень из степени.

Вычислим

Взглянул еще раз на табличку… И, поехали!

Начнем с простенького:

Минуууточку. это, а это значит, что мы можем записать вот так:

Усвоил? Вот тебе следующий:

Корни из получившихся чисел ровно не извлекаются? Не беда - вот тебе такие примеры:

А что, если множителей не два, а больше? То же самое! Формула умножения корней работает с любым количеством множителей:

Теперь полностью самостоятельно:

Ответы: Молодец! Согласись, все очень легко, главное знать таблицу умножения!

Деление корней

С умножением корней разобрались, теперь приступим к свойству деления.

Напомню, что формула в общем виде выглядит так:

А значит это, что корень из частного равен частному корней.

Ну что, давай разбираться на примерах:

Вот и вся наука. А вот такой пример:

Все не так гладко, как в первом примере, но, как видишь, ничего сложного нет.

А что, если попадется такое выражение:

Надо просто применить формулу в обратном направлении:

А вот такой примерчик:

Еще ты можешь встретить такое выражение:

Все то же самое, только здесь надо вспомнить, как переводить дроби (если не помнишь, загляни в тему и возвращайся!). Вспомнил? Теперь решаем!

Уверена, что ты со всем, всем справился, теперь попробуем возводить корни в степени.

Возведение в степень

А что же будет, если квадратный корень возвести в квадрат? Все просто, вспомним смысл квадратного корня из числа - это число, квадратный корень которого равен.

Так вот, если мы возводим число, квадратный корень которого равен, в квадрат, то что получаем?

Ну, конечно, !

Рассмотрим на примерах:

Все просто, правда? А если корень будет в другой степени? Ничего страшного!

Придерживайся той же логики и помни свойства и возможные действия со степенями.

Почитай теорию по теме « » и тебе все станет предельно ясно.

Вот, к примеру, такое выражение:

В этом примере степень четная, а если она будет нечетная? Опять же, примени свойства степени и разложи все на множители:

С этим вроде все ясно, а как извлечь корень из числа в степени? Вот, к примеру, такое:

Довольно просто, правда? А если степень больше двух? Следуем той же логике, используя свойства степеней:

Ну как, все понятно? Тогда реши самостоятельно примеры:

А вот и ответы:

Внесение под знак корня

Что мы только не научились делать с корнями! Осталось только потренироваться вносить число под знак корня!

Это совсем легко!

Допустим, у нас записано число

Что мы можем с ним сделать? Ну конечно, спрятать тройку под корнем, помня при этом, что тройка - корень квадратный из!

Зачем нам это нужно? Да просто, чтобы расширить наши возможности при решении примеров:

Как тебе такое свойство корней? Существенно упрощает жизнь? По мне, так точно! Только надо помнить, что вносить под знак квадратного корня мы можем только положительные числа.

Реши самостоятельно вот этот пример -
Справился? Давай смотреть, что у тебя должно получиться:

Молодец! У тебя получилось внести число под знак корня! Перейдем к не менее важному - рассмотрим, как сравнивать числа, содержащие квадратный корень!

Сравнение корней

Зачем нам учиться сравнивать числа, содержащие квадратный корень?

Очень просто. Часто, в больших и длиииинных выражениях, встречающихся на экзамене, мы получаем иррациональный ответ (помнишь, что это такое? Мы с тобой сегодня об этом уже говорили!)

Полученные ответы нам необходимо расположить на координатной прямой, например, чтобы определить, какой интервал подходит для решения уравнения. И вот здесь возникает загвоздка: калькулятора на экзамене нет, а без него как представить какое число больше, а какое меньше? То-то и оно!

Например, определи, что больше: или?

Сходу и не скажешь. Ну что, воспользуемся разобранным свойством внесения числа под знак корня?

Тогда вперед:

Ну и, очевидно, что чем больше число под знаком корня, тем больше сам корень!

Т.е. если, значит, .

Отсюда твердо делаем вывод, что. И никто не убедит нас в обратном!

Извлечение корней из больших чисел

До этого мы вносили множитель под знак корня, а как его вынести? Надо просто разложить его на множители и извлечь то, что извлекается!

Можно было пойти по иному пути и разложить на другие множители:

Неплохо, да? Любой из этих подходов верен, решай как тебе удобно.

Разложение на множители очень пригодится при решении таких нестандартных заданий, как вот это:

Не пугаемся, а действуем! Разложим каждый множитель под корнем на отдельные множители:

А теперь попробуй самостоятельно (без калькулятора! его на экзамене не будет):

Разве это конец? Не останавливаемся на полпути!

Вот и все, не так все и страшно, правда?

Получилось? Молодец, все верно!

А теперь попробуй вот такой пример решить:

А пример-то - крепкий орешек, так сходу и не разберешься, как к нему подступиться. Но нам он, конечно, по зубам.

Ну что, начнем раскладывать на множители? Сразу заметим, что можно поделить число на (вспоминаем признаки делимости):

А теперь, попробуй сам (опять же, без калькулятора!):

Ну что, получилось? Молодец, все верно!

Подведем итоги

Квадратным корнем (арифметическим квадратным корнем) из неотрицательного числа называется такое неотрицательное число, квадрат которого равен.
.
Если мы просто извлекаем квадратный корень из чего-либо, то всегда получаем один неотрицательный результат.
Свойства арифметического корня:
При сравнении квадратных корней необходимо помнить, что чем больше число под знаком корня, тем больше сам корень.

Как тебе квадратный корень? Все понятно?

Мы постарались объяснить тебе без воды все что нужно знать на экзамене про квадратный корень.

Теперь твоя очередь. Напиши нам сложная это для тебя тема или нет.

Узнал ты что-то новое или все было и так ясно.

Пиши в комментариях и удачи на экзаменах!

СТЕПЕНЬ С РАЦИОНАЛЬНЫМ ПОКАЗАТЕЛЕМ,

СТЕПЕННАЯ ФУНКЦИЯ IV

§ 79. Извлечение корней из произведения и частного

Теорема 1. Корень п -й степени из произведения положительных чисел равен произведению корней п -й степени из сомножителей, то есть при а > 0, b > 0 и натуральном п

n √ab = n √a n √b . (1)

Доказательство. Напомним, что корень п -й степени из положительного числа ab есть такое положительное число, п -я степень которого равна ab . Поэтому доказать равенство (1) - это все равно, что доказать равенство

(n √a n √b ) n = ab .

По свойству степени произведения

(n √a n √b ) n = (n √a ) n (n √b ) n =.

Но по определению корня п -й степени (n √a ) n = а , (n √b ) n = b .

Поэтому (n √a n √b ) n = ab . Теорема доказана.

Требование а > 0, b > 0 существенно лишь для четного п , поскольку при отрицательных а и b и четном п корни n √a и n √b не определены. Если же п нечетно, то формула (1) справедлива для любых а и b (как положительных, так и отрицательных).

Примеры: √16 121 = √16 √121 = 4 11 = 44.

3 √-125 27 = 3 √-125 3 √27 = -5 3 = - 15

Формулу (1) полезно использовать при вычислении корней, когда подкоренное выражение представляется в виде произведения точных квадратом. Например,

√153 2 -72 2 = √ (153+ 72) (153-72) = √225 81 = 15 9 = 135.

Теорему 1 мы доказали для случая, когда под знаком радикала в левой части формулы (1) стоит произведение двух положительных чисел. На самом же деле эта теорема верна для любого числа положительных сомножителей, то есть при любом натуральном k > 2:

Следствие. Читая это тождество справа налево, мы получаем следующее правило умножения корней с одинаковыми.показателями;

Чтобы перемножить корни с одинаковыми показателями, достаточно перемножить подкоренные выражения, оставив показатель корня прежним.

Например, √3 √8 √6 = √3 8 6 = √144 = 12.

Теорема 2. Корень п -й степени из дроби, числитель и знаменатель которой - положительные числа, равен частному от деления корня той же степени из числителя на корень той же степени из знаменателя , то есть при а > 0 и b > 0

(2)

Доказать равенство (2)-это значит показать, что

По правилу возведения дроби в степень и определению корня n -й степени имеем:

Тем самым теорема доказана.

Требование а > 0 и b > 0 существенно лишь при четном п . Если же п нечетно, то формула (2) верна и для отрицательных значений а и b .

Следствие. Читая тождество справа налево, мы получаем следующее правило деления корней с одинаковыми показателями:

Чтобы разделить корни с одинаковыми показателями, достаточно разделить подкоренные выражения, оставив показатель корня прежним .

Например,

Упражнения

554. В каком месте доказательства теоремы 1 мы использовали то, что а и b положительны?

Почему при нечетном п формула (1) верна и для отрицательных чисел а и b ?

При каких значениях х верны данные равенства (№ 555-560):

555. √x 2 - 9 = √x -3 √х + 3 .

556. 4 √ (x - 2) (8 - x ) = 4 √х - 2 4 √ 8 - x

557. 3 √ (х + 1) (х - 5) = 3 √х +1 3 √х - 5 .

558. √ х (х + 1) (х + 2) = √ х √ (х + 1) √ (х + 2)

559. √ (х - а ) 3 = (√ х - а ) 3 .

560. 3 √ (х - 5) 2 = (3 √ х - 5 ) 2 .

561. Вычислить:

a) √ 173 2 - 52 2 ; в) √ 200 2 - 56 2 ;

б) √ 373 2 - 252 2 ; г) √ 242,5 2 - 46,5 2 .

562. В прямоугольном треугольнике гипотенуза равна 205 см, а один из катетов 84 см. Найти другой катет.

563. Во сколько раз:

555. х > 3. 556. 2 < х < 8. 557. х - любое число. 558. х > 0. 559. х > а . 560. х - любое число. 563. а) В три раза.

√2601 = 51, так как (51) 2 = 2601.

Извлечем квадратный корень из каждого сомножителя и перемножим эти корни:

√9 * √289 = 3 * 17 = 51.

Теорема 1 . Чтобы извлечь квадратный корень из произведения, можно извлечь его из каждого сомножителя отдельно и результаты перемножить.

Докажем теорему для трех сомножителей, то есть докажем справедливость равенства:

Доказательство проведем непосредственно проверкой, на основании определения арифметического корня.

Допустим, что нам надо доказать равенство:

√A = B

(A и B - неотрицательные числа). По определению квадратного корня, это значит, что

B 2 = A .

Применим это рассуждение к доказательству равенства (1). Возведем в квадрат правую часть; но в правой части находится произведение, а чтобы возвести в квадрат произведение, достаточно возвести в квадрат каждый сомножитель и результаты перемножить (см. § 40):

(√a √b √c) 2 = (√a) 2 (√b) 2 (√c) 2 = abc.

Получилось подкоренное выражение, стоящее в левой части. Значит, равенство (1) верно.

Мы доказали теорему для трех сомножителей. Но рассуждения останутся теми же, если под корнем будет 4 и т. д. сомножителей. Теорема верна для любого числа сомножителей.

Пример .

Результат легко найден устно.

2. Корень из дроби .

Докажем теорему.

Теорема 2 . Чтобы извлечь корень из дроби, можно извлечь корень отдельно из числителя и знаменателя и первый результат разделить на второй.

Требуется доказать справедливость равенства:

Для доказательства применим способ, которым была доказана предыдущая теорема.

Возведем правую часть в квадрат. Будем иметь:

Получили подкоренное выражение, стоящее в левой части. Значит, равенство (2) верно.

Итак, мы доказали следующие тождества:

Переставив левую и правую части, перепишем доказанные тождества следующим образом:

Чтобы перемножить корни, можно перемножить подкоренные выражения и из произведения извлечь корень.

Чтобы разделить корни, можно разделить подкоренные выражения и из частного извлечь корень.

3. Корень из степени .

В обоих примерах мы в результате получали основание подкоренного выражения в степени, равной частному от деления показателя степени на 2.

Докажем это положение в общем виде.

Теорема 3 . Если m - четное число, то

Кратко говорят так: чтобы извлечь квадратный корень из степени, достаточно разделить на 2 показатель степени (не меняя основания).

Для доказательства применим тот способ проверки, которым были доказаны теоремы 1 и 2.

Так как m - четное число (по условию), то — целое число. Возведем в квадрат правую часть равенства (3), для чего (см. § 40) умножим на 2 показатель степени, не меняя основания

Получили подкоренное выражение, стоящее в левой части. Значит, равенство (3) верно.

Пример. Вычислить.
На вычисление 76 пришлось бы потратить значительное время и труд. Теорема 3 позволяет найти результат устно.