Konverzia výrazov s odmocninami a mocninami si často vyžaduje skákanie z odmocničiek na mocniny a naopak. V tomto článku budeme analyzovať, ako sa takéto prechody vykonávajú, čo je ich základom a v ktorých bodoch sa najčastejšie vyskytujú chyby. To všetko poskytneme na charakteristických príkladoch s podrobným rozborom riešení.

Navigácia na stránke.

Prechod od mocnín so zlomkovými exponentmi ku koreňom

Možnosť prechodu od stupňa so zlomkovým exponentom ku koreňu je daná samotnou definíciou stupňa. Pripomeňme si, ako sa určuje: stupeň kladného čísla a so zlomkovým exponentom m/n, kde m je celé číslo a n je prirodzené číslo, sa nazýva n-tá odmocnina z a m , teda kde a> 0, m∈Z, n∈ N. Zlomková mocnina nuly je definovaná podobne , len s tým rozdielom, že v tomto prípade sa m už považuje nie za celé číslo, ale za prirodzené, takže k deleniu nulou nedochádza.

Stupeň teda môže byť vždy nahradený koreňom. Môžete napríklad prejsť od do a stupeň možno nahradiť odmocninou. Nemali by ste však prejsť od výrazu ku koreňu, pretože stupeň spočiatku nedáva zmysel (stupeň záporných čísel nie je definovaný), napriek tomu, že koreň dáva zmysel.

Ako vidíte, v prechode od mocniny čísel ku koreňom nie je absolútne nič zložité. Podobne sa uskutočňuje prechod ku koreňom mocnín so zlomkovými exponentmi na základe ľubovoľných výrazov. Všimnite si, že uvedený prechod sa vykonáva na ODZ premenných pre pôvodný výraz. Napríklad výraz na celej ODZ môže byť premenná x pre tento výraz nahradená koreňom . A z titulu prejsť na root , takéto nahradenie sa uskutoční pre ľubovoľnú množinu premenných x , y a z z DPV za pôvodný výraz.

Nahradenie koreňov mocnosťami

Je možné aj spätné nahradenie, to znamená nahradenie koreňov po stupňoch zlomkovými exponentmi. Vychádza aj z rovnosti, ktorá sa v tomto prípade používa sprava doľava, teda vo forme.

Pre kladné a je tento prechod zrejmý. Môžete napríklad nahradiť stupeň a od koreňa prejsť na stupeň zlomkovým ukazovateľom formulára.

A pre zápor a, rovnosť nedáva zmysel, ale koreň môže dávať zmysel. Napríklad korene majú zmysel, ale nemožno ich nahradiť mocnosťami. Dajú sa teda vôbec previesť na mocenské výrazy? Je to možné, ak vykonáme predbežné transformácie, ktoré spočívajú v prechode ku koreňom s nezápornými číslami pod nimi, ktoré sa potom nahradia stupňami s zlomkovými exponentmi. Ukážme si, aké sú tieto predbežné transformácie a ako ich vykonať.

V prípade koreňa môžete vykonať nasledujúce transformácie: . A keďže 4 je kladné číslo, posledný koreň môže byť nahradený mocninou. A v druhom prípade určenie koreňa nepárneho stupňa zo záporného čísla−a (v tomto prípade je a kladné), čo je vyjadrené rovnosťou , umožňuje nahradiť odmocninu výrazom, v ktorom už môže byť odmocnina dvoch nahradená stupňom a bude mať tvar .

Zostáva zistiť, ako sú korene, pod ktorými sa výrazy nachádzajú, nahradené stupňami obsahujúcimi tieto výrazy v základni. Tu by ste sa nemali ponáhľať nahradiť, písmenom A sme označili nejaký výraz. Uveďme si príklad, aby sme objasnili, čo to znamená. Človek chce nahradiť koreň stupňom založeným na rovnosti. Takáto náhrada je však vhodná iba vtedy, ak x−3≥0<0 ) она не подходит, так как формула не имеет смысла для отрицательных a . Если обратить внимание на ОДЗ, то несложно заметить ее сужение при переходе от выражения к выражению , а помните, что мы договорились не прибегать к преобразованиям, сужающим ОДЗ.

Kvôli takejto nepresnej aplikácii vzorca sa často vyskytujú chyby pri prechode od koreňov k mocninám. Napríklad v učebnici je zadaná úloha prezentovať výraz ako stupeň s racionálnym exponentom a je uvedená odpoveď, ktorá vyvoláva otázky, keďže v podmienke nie je nastavené obmedzenie b>0. A v učebnici je prechod z výrazu , s najväčšou pravdepodobnosťou prostredníctvom nasledujúcich transformácií iracionálneho výrazu

k výrazu. Otázniky vyvoláva aj posledný prechod, ktorý zužuje ODZ.

Vynára sa logická otázka: „Ako je správne prejsť od koreňa k stupňu pre všetky hodnoty premenných z ODZ“? Toto nahradenie je založené na nasledujúcich tvrdeniach:

Pred zdôvodnením zaznamenaných výsledkov uvádzame niekoľko príkladov ich použitia na prechod od koreňov k mocninám. Najprv sa vráťme k výrazu. Muselo byť nahradené nie za , ale za (v tomto prípade m=2 je párne celé číslo, n=3 je prirodzené číslo). Ďalší príklad: .

Teraz sľúbené zdôvodnenie výsledkov.

Keď m je nepárne celé číslo a n je kladné celé číslo, potom pre akúkoľvek množinu premenných z DPV pre výraz je hodnota výrazu A kladná (ak m<0 ) или неотрицательно (если m>0). Preto, .

Prejdime k druhému výsledku. Nech m je kladné nepárne celé číslo a n nepárne prirodzené číslo. Pre všetky hodnoty premenných z ODZ, pre ktoré je hodnota výrazu A nezáporná, a pre ktoré je záporné,

Nasledujúci výsledok je dokázaný podobne pre záporné a nepárne celé čísla m a prirodzené nepárne n . Pre všetky hodnoty premenných z ODZ, pre ktoré je hodnota výrazu A kladná, a pre ktoré je záporné,

Konečne posledný výsledok. Nech m je párne celé číslo, n ľubovoľné prirodzené číslo. Pre všetky hodnoty premenných z ODZ, pre ktoré je hodnota výrazu A kladná (ak m<0 ) или неотрицательно (если m>0 ), . A pre ktoré je negatívny, . Ak teda m je párne celé číslo, n je akékoľvek prirodzené číslo, potom pre akúkoľvek množinu hodnôt premenných z DPV na vyjadrenie ho možno nahradiť .

Bibliografia.

1. Algebra a začiatok analýzy: Proc. pre 10-11 buniek. všeobecné vzdelanie inštitúcie / A. N. Kolmogorov, A. M. Abramov, Yu. P. Dudnitsyn a ďalší; Ed. A. N. Kolmogorova.- 14. vyd.- M.: Osveta, 2004.- 384 s.: ill.- ISBN 5-09-013651-3.
2. Algebra a začiatok matematickej analýzy. 11. ročník: učebnica. pre všeobecné vzdelanie inštitúcie: základné a profilové. úrovne / [Yu. M. Kolyagin, M. V. Tkacheva, N. E. Fedorova, M. I. Shabunin]; vyd. A. B. Žižčenko. - M .: Vzdelávanie, 2009. - 336 s.: Ill. - ISBN 979-5-09-016551-8.

Operácie s mocnosťami a koreňmi. Stupeň s negatívom ,

nulové a zlomkové indikátor. O výrazoch, ktoré nedávajú zmysel.

Operácie so stupňami.

1. Pri násobení mocnín s rovnakým základom sa ich ukazovatele sčítajú:

a m · a n = a m + n.

2. Pri delení stupňov s rovnakým základom ich ukazovatele odpočítané .

3. Stupeň súčinu dvoch alebo viacerých faktorov sa rovná súčinu stupňov týchto faktorov.

(abc… ) n = a n· b n · c n…

4. Stupeň pomeru (zlomok) sa rovná pomeru stupňov dividendy (čitateľ) a deliteľa (menovateľ):

(a/b ) n = a n / b n.

5. Pri zvýšení stupňa na mocninu sa ich ukazovatele násobia:

(a m ) n = a m n.

Všetky vyššie uvedené vzorce sa čítajú a vykonávajú v oboch smeroch zľava doprava a naopak.

PRÍKLAD (2 · 3 · 5/15)² = 2² 3² 5² / 15² = 900 / 225 = 4 .

Operácie s koreňmi. Vo všetkých nižšie uvedených vzorcoch symbol znamená aritmetický koreň(radikálny výraz je kladný).

1. Koreň súčinu viacerých faktorov sa rovná súčinu korene týchto faktorov:

2. Koreň pomeru sa rovná pomeru koreňov dividendy a deliteľa:

3. Pri povýšení koreňa na silu stačí povýšiť na túto silu koreňové číslo:

4. Ak zvýšime stupeň koreňa v m raz a súčasne zvýšiť na m mocnina je číslo odmocniny, potom sa hodnota odmocniny nezmení:

5. Ak znížime stupeň zakorenenia v m extrahujte koreň raz a súčasne m stupňa od radikálneho čísla, potom hodnota koreňa nie je zmení sa:

Rozšírenie pojmu stupeň. Doteraz sme uvažovali o stupňoch len s prirodzeným ukazovateľom; ale akcie stupne a korene môžu viesť aj k negatívne, nula a zlomkové ukazovatele. Všetky tieto exponenty vyžadujú dodatočnú definíciu.

Stupeň so záporným exponentom. Mocnina nejakého čísla s negatívny (celý) ukazovateľ je definovaný ako jednotka delená o na mocninu rovnakého čísla s exponentom rovným absolútnej hodnotenegatívny indikátor:

T teraz vzorec a m: a n= a m - n možno použiť nielen nam, viac ako n, ale aj pri m, menej ako n .

PRÍKLAD a 4 :a 7 = a 4 - 7 = a - 3 .

Ak chceme vzoreca m : a n= a m - nbol spravodlivým = n, potrebujeme definíciu nultého stupňa.

Stupeň s nulovým exponentom. Stupeň akéhokoľvek nenulového čísla s nulovým exponentom je 1.

PRÍKLADY. 2 0 = 1, ( – 5) 0 = 1, (– 3 / 5) 0 = 1.

Stupeň so zlomkovým exponentom. Zvýšiť skutočné číslo a na mocninu m / n , musíte extrahovať koreň n-tý výkon z m mocnina tohto čísla a:

O výrazoch, ktoré nedávajú zmysel. Existuje niekoľko takýchto výrazov.ľubovoľné číslo.

V skutočnosti, ak predpokladáme, že tento výraz sa rovná nejakému číslu X, potom podľa definície operácie delenia máme: 0 = 0 X. Ale táto rovnosť platí ľubovoľné číslo x, čo malo byť preukázané.

Prípad 3

0 0 - ľubovoľné číslo.

naozaj,

Riešenie. Zvážte tri hlavné prípady:

1) X = 0 – táto hodnota nespĺňa túto rovnicu

(Prečo?).

2) kedy X> 0 dostaneme: x / x = 1, t.j. 1 = 1, odkiaľ nasleduje,

čo X- ľubovoľné číslo; ale s prihliadnutím na to

Náš prípad X> 0, odpoveď jeX > 0 ;

3) kedy X < 0 получаем: – x / x= 1, t.j . –1 = 1, teda

V tomto prípade neexistuje riešenie.

Touto cestou, X > 0.

Excel používa vstavané funkcie a matematické operátory na zakorenenie a zvýšenie čísla. Pozrime sa na príklady.

Príklady funkcie ROOT v Exceli

Vstavaná funkcia ROOT vracia kladnú druhú odmocninu. V ponuke „Funkcie“ sa nachádza v kategórii „Matematika“.

Syntax funkcie: =ROOT(číslo).

Jediným a povinným argumentom je kladné číslo, pre ktoré funkcia vypočíta druhú odmocninu. Ak je argument záporný, Excel vráti chybu #NUM!.

Ako argument môžete zadať konkrétnu hodnotu alebo odkaz na bunku s číselnou hodnotou.

Zvážte príklady.

Funkcia vrátila druhú odmocninu z 36. Argumentom je konkrétna hodnota.

Funkcia ABS vráti absolútnu hodnotu -36. Jeho použitie umožnilo vyhnúť sa chybe pri extrakcii druhej odmocniny záporného čísla.

Funkcia prevzala druhú odmocninu súčtu 13 a hodnoty bunky C1.



Funkcia umocňovania v Exceli

Syntax funkcie: =POWER(hodnota; číslo). Oba argumenty sú povinné.

Hodnota – akákoľvek skutočná číselná hodnota. Číslo je exponent, na ktorý sa má daná hodnota zvýšiť.

Zvážte príklady.

V bunke C2 je výsledok umocnenia čísla 10.

Funkcia vrátila číslo 100 zvýšené na ¾.

Zvýšenie výkonu pomocou operátora

Ak chcete zvýšiť číslo v Exceli na mocninu, môžete použiť matematický operátor „^“. Ak ho chcete zadať, stlačte Shift + 6 (s anglickým rozložením klávesnice).

Aby Excel vnímal zadané informácie ako vzorec, najprv sa vloží znak „=“. Ďalej je číslo, ktoré sa má zvýšiť. A za znakom "^" - hodnota stupňa.

Namiesto akejkoľvek hodnoty tohto matematického vzorca môžete použiť odkazy na bunky s číslami.

To je výhodné, ak potrebujete vybudovať veľa hodnôt.

Skopírovaním vzorca do celého stĺpca sme rýchlo dostali výsledky zvýšenia čísel v stĺpci A na tretiu mocninu.

Extrahovanie n-tých koreňov

ROOT je funkcia druhej odmocniny v Exceli. A ako extrahovať koreň 3., 4. a ďalších stupňov?

Pripomeňme si jeden z matematických zákonov: na extrahovanie odmocniny n-tého stupňa musíte číslo umocniť na 1/n.

Napríklad, aby sme extrahovali odmocninu kocky, zvýšime číslo na 1/3.

Použime vzorec na extrakciu koreňov rôznych stupňov v Exceli.

Vzorec vrátil hodnotu odmocniny čísla 21. Na zvýšenie na zlomkovú mocninu sa použil operátor "^".

Gratulujeme: dnes budeme analyzovať korene - jednu z najzaujímavejších tém 8. ročníka. :)

Mnoho ľudí je zmätených v súvislosti s koreňmi nie preto, že sú zložité (čo je komplikované – pár definícií a pár ďalších vlastností), ale preto, že vo väčšine školských učebníc sú korene definované takými divočinami, že to dokážu len samotní autori učebníc. pochopiť toto čmáranie. A aj to len s fľašou dobrej whisky. :)

Preto teraz uvediem najsprávnejšiu a najkompetentnejšiu definíciu koreňa - jedinú, ktorú si skutočne musíte zapamätať. A až potom vysvetlím: prečo je to všetko potrebné a ako to aplikovať v praxi.

Najprv si však zapamätajte jeden dôležitý bod, na ktorý z nejakého dôvodu mnohí zostavovatelia učebníc „zabudnú“:

Korene môžu byť párneho stupňa (naše obľúbené $\sqrt(a)$, ako aj ľubovoľné $\sqrt(a)$ a párne $\sqrt(a)$) a nepárne (ľubovoľné $\sqrt(a)$ , $\ sqrt(a)$ atď.). A definícia koreňa nepárneho stupňa je trochu odlišná od párneho.

Tu v tomto skurvenom „trochu iné“ sa skrýva pravdepodobne 95% všetkých chýb a nedorozumení spojených s koreňmi. Poďme si teda raz a navždy ujasniť terminológiu:

Definícia. Dokonca aj koreň n od čísla $a$ je ľubovoľný nezápornéčíslo $b$ také, že $((b)^(n))=a$. A koreň nepárneho stupňa z rovnakého čísla $a$ je vo všeobecnosti akékoľvek číslo $b$, pre ktoré platí rovnaká rovnosť: $((b)^(n))=a$.

V každom prípade je koreň označený takto:

\(a)\]

Číslo $n$ v takomto zápise sa nazýva koreňový exponent a číslo $a$ sa nazýva radikálny výraz. Konkrétne, pre $n=2$ dostaneme našu „obľúbenú“ druhú odmocninu (mimochodom, toto je odmocnina párneho stupňa) a pre $n=3$ dostaneme kubickú odmocninu (nepárny stupeň), ktorý sa tiež často nachádza v úlohách a rovniciach.

Príklady. Klasické príklady odmocnin:

\[\begin(align) & \sqrt(4)=2; \\ & \sqrt(81)=9; \\ & \sqrt(256)=16. \\ \end(zarovnať)\]

Mimochodom, $\sqrt(0)=0$ a $\sqrt(1)=1$. Je to celkom logické, keďže $((0)^(2))=0$ a $((1)^(2))=1$.

Časté sú aj kubické korene - nebojte sa ich:

\[\begin(align) & \sqrt(27)=3; \\ & \sqrt(-64)=-4; \\ & \sqrt(343)=7. \\ \end(zarovnať)\]

No, pár "exotických príkladov":

\[\begin(align) & \sqrt(81)=3; \\ & \sqrt(-32)=-2. \\ \end(zarovnať)\]

Ak nerozumiete, aký je rozdiel medzi párnym a nepárnym stupňom, prečítajte si definíciu ešte raz. Je to veľmi dôležité!

Medzitým sa pozrieme na jednu nepríjemnú vlastnosť koreňov, kvôli ktorej sme potrebovali zaviesť samostatnú definíciu pre párne a nepárne exponenty.

Prečo vôbec potrebujeme korene?

Po prečítaní definície sa mnohí študenti opýtajú: „Čo matematici fajčili, keď na to prišli? A naozaj: prečo potrebujeme všetky tieto korene?

Aby sme odpovedali na túto otázku, vráťme sa na chvíľu do základnej školy. Pamätajte: v tých vzdialených časoch, keď boli stromy zelenšie a halušky chutnejšie, nám išlo hlavne o to správne vynásobiť čísla. No niečo v duchu „päť na päť – dvadsaťpäť“, to je všetko. Čísla však môžete násobiť nie v pároch, ale v trojiciach, štvoriciach a vo všeobecnosti v celých súboroch:

\[\začiatok(zarovnanie) & 5\cdot 5=25; \\ & 5\cdot 5\cdot 5=125; \\ & 5\cdot 5\cdot 5\cdot 5=625; \\ & 5\cdot 5\cdot 5\cdot 5\cdot 5=3125; \\ & 5\cdot 5\cdot 5\cdot 5\cdot 5\cdot 5=15\ 625. \end(align)\]

O to však nejde. Trik je iný: matematici sú leniví ľudia, preto museli násobenie desiatich pätiek zapísať takto:

Tak prišli na rad. Prečo nenapísať počet faktorov ako horný index namiesto dlhého reťazca? Ako tento:

Je to veľmi pohodlné! Všetky výpočty sa niekoľkonásobne zredukujú a nemôžete minúť kopu pergamenových zošitov na zapísanie nejakých 5 183 . Takýto záznam sa nazýval stupeň čísla, našlo sa v ňom veľa vlastností, ale šťastie sa ukázalo byť krátkodobé.

Po grandióznom chlastaní, ktoré bolo zorganizované len o „objavení“ stupňov, sa nejaký obzvlášť očarený matematik zrazu opýtal: „Čo ak poznáme stupeň čísla, ale nepoznáme samotné číslo? V skutočnosti, ak vieme, že napríklad určité číslo $b$ dáva 243 5. mocnine, ako potom môžeme uhádnuť, čomu sa rovná samotné číslo $b$?

Tento problém sa ukázal byť oveľa globálnejší, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. Pretože sa ukázalo, že pre väčšinu „hotových“ stupňov takéto „počiatočné“ čísla neexistujú. Veď posúďte sami:

\[\začiatok(zarovnanie) & ((b)^(3))=27\šípka doprava b=3\cbodka 3\cbodka 3\šípka doprava b=3; \\ & ((b)^(3))=64\šípka doprava b=4\cbodka 4\cbodka 4\šípka doprava b=4. \\ \end(zarovnať)\]

Čo ak $((b)^(3))=50 $? Ukazuje sa, že musíte nájsť určité číslo, ktoré, keď sa vynásobí trikrát, nám dá 50. Čo je to však za číslo? Je jednoznačne väčšie ako 3, pretože 3 3 = 27< 50. С тем же успехом оно меньше 4, поскольку 4 3 = 64 >50. T.j. toto číslo leží niekde medzi tromi a štyrmi, ale čomu sa rovná - Obr pochopíte.

To je presne dôvod, prečo matematici prišli s $n$-tým koreňom. Preto bola predstavená radikálna ikona $\sqrt(*)$. Na označenie rovnakého čísla $b$, ktoré nám pri zadanej mocnine poskytne predtým známu hodnotu

\[\sqrt[n](a)=b\šípka doprava ((b)^(n))=a\]

Netvrdím: tieto korene sa často ľahko zvažujú - vyššie sme videli niekoľko takýchto príkladov. Ale aj tak, vo väčšine prípadov, ak si spomeniete na ľubovoľné číslo a potom sa z neho pokúsite extrahovať koreň ľubovoľného stupňa, čaká vás krutý problém.

Čo je tam! Dokonca ani najjednoduchšie a najznámejšie $\sqrt(2)$ nemôže byť reprezentované v našej bežnej forme - ako celé číslo alebo zlomok. A ak zadáte toto číslo do kalkulačky, uvidíte toto:

\[\sqrt(2)=1,414213562...\]

Ako vidíte, za desatinnou čiarkou je nekonečná postupnosť čísel, ktoré sa neriadia žiadnou logikou. Toto číslo môžete samozrejme zaokrúhliť, aby ste ho mohli rýchlo porovnať s inými číslami. Napríklad:

\[\sqrt(2)=1,4142...\približne 1,4 \lt 1,5\]

Alebo tu je ďalší príklad:

\[\sqrt(3)=1,73205...\približne 1,7 \gt 1,5\]

Ale všetky tieto zaoblenia sú po prvé dosť hrubé; a po druhé, musíte vedieť pracovať aj s približnými hodnotami, inak môžete zachytiť kopu nezjavných chýb (mimochodom, zručnosť porovnávania a zaokrúhľovania sa nevyhnutne kontroluje na profilovej skúške).

Preto sa vo serióznej matematike bez koreňov nezaobídeme – sú to rovnakí rovnakí zástupcovia množiny všetkých reálnych čísel $\mathbb(R)$, ako zlomky a celé čísla, ktoré už dávno poznáme.

Nemožnosť reprezentovať koreň ako zlomok tvaru $\frac(p)(q)$ znamená, že tento koreň nie je racionálne číslo. Takéto čísla sa nazývajú iracionálne a nie je možné ich presne znázorniť inak ako pomocou radikálu alebo iných na to špeciálne navrhnutých konštrukcií (logaritmy, stupne, limity atď.). Ale o tom viac inokedy.

Zvážte niekoľko príkladov, kde po všetkých výpočtoch zostanú v odpovedi stále iracionálne čísla.

\[\begin(align) & \sqrt(2+\sqrt(27))=\sqrt(2+3)=\sqrt(5)\cca 2 236... \\ & \sqrt(\sqrt(-32) ))=\sqrt(-2)\približne -1,2599... \\ \end(align)\]

Prirodzene, podľa vzhľadu koreňa je takmer nemožné uhádnuť, ktoré čísla budú nasledovať za desatinnou čiarkou. Dá sa však počítať na kalkulačke, no aj tá najpokročilejšia dátumová kalkulačka nám dá len prvých pár číslic iracionálneho čísla. Preto je oveľa správnejšie písať odpovede ako $\sqrt(5)$ a $\sqrt(-2)$.

Na to boli vymyslení. Aby sa vám ľahšie zapisovali odpovede.

Prečo sú potrebné dve definície?

Pozorný čitateľ si už zrejme všimol, že všetky odmocniny uvedené v príkladoch sú prevzaté z kladných čísel. Teda aspoň od nuly. Kocky sú však pokojne extrahované z absolútne ľubovoľného čísla - dokonca aj pozitívneho, dokonca aj negatívneho.

Prečo sa to deje? Pozrite sa na graf funkcie $y=((x)^(2))$:

Graf kvadratickej funkcie dáva dva korene: kladný a záporný

Skúsme vypočítať $\sqrt(4)$ pomocou tohto grafu. Na tento účel je na grafe nakreslená vodorovná čiara $y=4$ (označená červenou farbou), ktorá pretína parabolu v dvoch bodoch: $((x)_(1))=2$ a $((x) _(2)) = -2 $. Je to celkom logické, keďže

S prvým číslom je všetko jasné - je kladné, preto je to koreň:

Ale čo potom robiť s druhým bodom? Má tá 4ka dva korene naraz? Ak totiž odmocníme číslo −2, dostaneme aj 4. Prečo teda nenapísať $\sqrt(4)=-2$? A prečo sa učitelia pozerajú na takéto záznamy, akoby ťa chceli zjesť? :)

Problém je v tom, že ak sa neuložia žiadne ďalšie podmienky, štyri budú mať dve odmocniny – kladnú a zápornú. A každé kladné číslo ich bude mať aj dve. Ale záporné čísla nebudú mať vôbec korene - to je možné vidieť z toho istého grafu, pretože parabola nikdy neklesne pod os r, t.j. nenadobúda záporné hodnoty.

Podobný problém sa vyskytuje pre všetky korene s párnym exponentom:

1. Presne povedané, každé kladné číslo bude mať dva korene s párnym exponentom $n$;
2. Zo záporných čísel sa odmocnina s párnym $n$ vôbec nevytiahne.

To je dôvod, prečo definícia párneho koreňa $n$ špecificky stanovuje, že odpoveď musí byť nezáporné číslo. Takto sa zbavíme nejednoznačnosti.

Ale pre nepárnych $n$ takýto problém neexistuje. Aby sme to videli, pozrime sa na graf funkcie $y=((x)^(3))$:

Kubická parabola nadobúda ľubovoľnú hodnotu, takže odmocnina kocky môže byť prevzatá z ľubovoľného čísla

Z tohto grafu možno vyvodiť dva závery:

1. Vetvy kubickej paraboly, na rozdiel od bežnej, idú do nekonečna v oboch smeroch - hore aj dole. Preto, v akejkoľvek výške nakreslíme vodorovnú čiaru, táto čiara sa bude určite pretínať s naším grafom. Preto je možné vždy odobrať odmocninu, absolútne z akéhokoľvek čísla;
2. Okrem toho bude takáto križovatka vždy jedinečná, takže nemusíte premýšľať o tom, ktoré číslo považovať za „správny“ koreň a ktoré bodovať. Preto je definícia koreňov pre nepárny stupeň jednoduchšia ako pre párny (neexistuje požiadavka na nezápornosť).

Škoda, že tieto jednoduché veci nie sú vo väčšine učebníc vysvetlené. Namiesto toho náš mozog začne stúpať so všetkými druhmi aritmetických koreňov a ich vlastností.

Áno, nehovorím: čo je aritmetický koreň - musíte tiež vedieť. A o tom budem podrobne hovoriť v samostatnej lekcii. Dnes si o nej povieme tiež, pretože bez nej by boli všetky úvahy o koreňoch $n$-tej násobnosti neúplné.

Najprv však musíte jasne pochopiť definíciu, ktorú som uviedol vyššie. V opačnom prípade sa vám kvôli hojnosti pojmov začne v hlave taký chaos, že nakoniec nebudete rozumieť vôbec ničomu.

A všetko, čo potrebujete pochopiť, je rozdiel medzi párnymi a nepárnymi číslami. Preto opäť zhromaždíme všetko, čo skutočne potrebujete vedieť o koreňoch:

1. Párny koreň existuje len od nezáporného čísla a sám je vždy nezáporným číslom. Pre záporné čísla nie je takýto koreň definovaný.
2. Ale koreň nepárneho stupňa existuje z ľubovoľného čísla a sám o sebe môže byť ľubovoľným číslom: pre kladné čísla je kladný a pre záporné čísla, ako naznačuje viečko, záporný.

Je to zložité? Nie, nie je to ťažké. Jasný? Áno, je to zrejmé! Preto si teraz trochu precvičíme s výpočtami.

Základné vlastnosti a obmedzenia

Korene majú veľa zvláštnych vlastností a obmedzení - toto bude samostatná lekcia. Preto teraz zvážime iba najdôležitejší "čip", ktorý sa vzťahuje iba na korene s párnym exponentom. Túto vlastnosť zapíšeme vo forme vzorca:

\[\sqrt(((x)^(2n)))=\left| x\vpravo|\]

Inými slovami, ak umocníme číslo na párnu mocninu a potom z nej vyberieme odmocninu rovnakého stupňa, nedostaneme pôvodné číslo, ale jeho modul. Toto je jednoduchá veta, ktorá sa dá ľahko dokázať (stačí zvážiť samostatne nezáporné $x$ a potom samostatne zvážiť negatívne). Učitelia o tom neustále hovoria, je to uvedené v každej školskej učebnici. No akonáhle príde na riešenie iracionálnych rovníc (t. j. rovníc obsahujúcich znamienko radikálu), žiaci tento vzorec razom zabudnú.

Aby sme problém pochopili dopodrobna, zabudnime na minútu všetky vzorce a skúsme spočítať dve čísla dopredu:

\[\sqrt(((3)^(4)))=?\quad \sqrt(((\left(-3 \right))^(4)))=?\]

Toto sú veľmi jednoduché príklady. Prvý príklad bude vyriešený väčšinou ľudí, ale na druhý sa mnohí držia. Aby ste takéto svinstvo vyriešili bez problémov, vždy zvážte postup:

1. Najprv sa číslo zvýši na štvrtú mocninu. No je to akési jednoduché. Získa sa nové číslo, ktoré možno dokonca nájsť v tabuľke násobenia;
2. A teraz z tohto nového čísla je potrebné extrahovať koreň štvrtého stupňa. Tie. nedochádza k "zníženiu" koreňov a stupňov - ide o postupné akcie.

Poďme sa zaoberať prvým výrazom: $\sqrt(((3)^(4)))$. Je zrejmé, že najprv musíte vypočítať výraz pod koreňom:

\[((3)^(4))=3\cdot 3\cdot 3\cdot 3=81\]

Potom extrahujeme štvrtý koreň čísla 81:

Teraz urobme to isté s druhým výrazom. Najprv zvýšime číslo −3 na štvrtú mocninu, pre ktorú ho musíme vynásobiť 4-krát:

\[((\left(-3 \right))^(4))=\left(-3 \right)\cdot \left(-3 \right)\cdot \left(-3 \right)\cdot \ vľavo(-3 \vpravo)=81\]

Dostali sme kladné číslo, keďže celkový počet mínusov v produkte sú 4 kusy a všetky sa navzájom vyrušia (napokon mínus o mínus dáva plus). Potom znova extrahujte koreň:

Tento riadok sa v zásade nedal napísať, keďže nie je jasné, že odpoveď bude rovnaká. Tie. párny koreň tej istej párnej sily „vypáli“ mínusy a v tomto zmysle je výsledok na nerozoznanie od bežného modulu:

\[\begin(align) & \sqrt(((3)^(4)))=\left| 3\vpravo|=3; \\ & \sqrt(((\left(-3 \right))^(4)))=\left| -3 \vpravo|=3. \\ \end(zarovnať)\]

Tieto výpočty sú v dobrej zhode s definíciou odmocniny párneho stupňa: výsledok je vždy nezáporný a radikálne znamienko je tiež vždy nezáporné číslo. V opačnom prípade nie je koreň definovaný.

Poznámka k poradiu operácií

1. Zápis $\sqrt(((a)^(2)))$ znamená, že najprv odmocníme číslo $a$ a potom vezmeme druhú odmocninu z výslednej hodnoty. Preto si môžeme byť istí, že nezáporné číslo vždy leží pod znamienkom koreňa, pretože $((a)^(2))\ge 0$ aj tak;
2. No zápis $((\left(\sqrt(a) \right))^(2))$ naopak znamená, že najskôr vytiahneme odmocninu z určitého čísla $a$ a až potom výsledok odmocníme. Preto číslo $a$ v žiadnom prípade nemôže byť záporné - je to povinná požiadavka zakotvená v definícii.

V žiadnom prípade by sa teda nemali bezmyšlienkovite zmenšovať korene a stupne, čím sa vraj „zjednodušuje“ pôvodný výraz. Pretože ak je pod odmocninou záporné číslo a jeho exponent je párny, dostaneme veľa problémov.

Všetky tieto problémy sú však relevantné len pre párne ukazovatele.

Odstránenie znamienka mínus spod koreňového znamienka

Prirodzene, korene s nepárnymi exponentmi majú tiež svoju vlastnosť, ktorá v zásade neexistuje pre párne. menovite:

\[\sqrt(-a)=-\sqrt(a)\]

Stručne povedané, môžete vytiahnuť mínus pod znakom koreňov nepárneho stupňa. Toto je veľmi užitočná vlastnosť, ktorá vám umožní „vyhodiť“ všetky mínusy:

\[\begin(align) & \sqrt(-8)=-\sqrt(8)=-2; \\ & \sqrt(-27)\cdot \sqrt(-32)=-\sqrt(27)\cdot \left(-\sqrt(32) \right)= \\ & =\sqrt(27)\cdot \sqrt(32)= \\ & =3\cdot 2=6. \end(align)\]

Táto jednoduchá vlastnosť výrazne zjednodušuje mnohé výpočty. Teraz sa už nemusíte obávať: čo ak sa negatívny výraz dostal pod koreň a stupeň pri koreni sa ukázal byť párny? Všetky mínusy stačí „vyhodiť“ mimo koreňov, potom sa môžu navzájom množiť, deliť a celkovo robiť veľa podozrivých vecí, ktoré nás v prípade „klasických“ koreňov zaručene privedú k omylu. .

A tu vstupuje na scénu ďalšia definícia – práve tá, s ktorou väčšina škôl začína štúdium iracionálnych výrazov. A bez toho by naša úvaha bola neúplná. Zoznámte sa!

aritmetický koreň

Predpokladajme na chvíľu, že pod znamienkom koreňa môžu byť iba kladné čísla alebo v extrémnych prípadoch nula. Bodujme na párnych / nepárnych ukazovateľoch, bodujme na všetkých vyššie uvedených definíciách - budeme pracovať len s nezápornými číslami. Čo potom?

A potom dostaneme aritmetický koreň - čiastočne sa pretína s našimi "štandardnými" definíciami, ale stále sa od nich líši.

Definícia. Aritmetický koreň $n$-tého stupňa nezáporného čísla $a$ je nezáporné číslo $b$ také, že $((b)^(n))=a$.

Ako vidíte, parita nás už nezaujíma. Namiesto toho sa objavilo nové obmedzenie: radikálny výraz je teraz vždy nezáporný a samotný koreň je tiež nezáporný.

Aby ste lepšie pochopili, ako sa aritmetický koreň líši od bežného, ​​pozrite sa na grafy štvorcovej a kubickej paraboly, ktoré už poznáme:

Oblasť vyhľadávania koreňov - nezáporné čísla

Ako vidíte, odteraz nás zaujímajú len tie časti grafov, ktoré sa nachádzajú v prvej súradnicovej štvrtine – kde sú súradnice $x$ a $y$ kladné (alebo aspoň nulové). Už sa nemusíte pozerať na indikátor, aby ste pochopili, či máme právo odmocniť záporné číslo alebo nie. Pretože so zápornými číslami sa už v zásade nepočíta.

Môžete sa opýtať: "No, prečo potrebujeme takú kastrovanú definíciu?" Alebo: "Prečo si nemôžeme vystačiť so štandardnou definíciou uvedenou vyššie?"

Uvediem len jednu vlastnosť, kvôli ktorej sa nová definícia stáva vhodnou. Napríklad pravidlo umocňovania:

\[\sqrt[n](a)=\sqrt(((a)^(k)))\]

Poznámka: radikálny výraz môžeme zvýšiť na ľubovoľnú mocninu a zároveň vynásobiť koreňový exponent rovnakou mocninou – a výsledkom bude rovnaké číslo! Tu je niekoľko príkladov:

\[\begin(align) & \sqrt(5)=\sqrt(((5)^(2)))=\sqrt(25) \\ & \sqrt(2)=\sqrt(((2)^ (4)))=\sqrt(16) \\ \end(align)\]

No čo je na tom zlé? Prečo sme to nemohli urobiť skôr? Tu je dôvod. Uvažujme jednoduchý výraz: $\sqrt(-2)$ je číslo, ktoré je v našom klasickom zmysle celkom normálne, ale z hľadiska aritmetického koreňa absolútne neprijateľné. Skúsme to previesť:

$\begin(align) & \sqrt(-2)=-\sqrt(2)=-\sqrt(((2)^(2)))=-\sqrt(4) \lt 0; \\ & \sqrt(-2)=\sqrt(((\left(-2 \right))^(2)))=\sqrt(4) \gt 0. \\ \end(align)$

Ako vidíte, v prvom prípade sme vybrali mínus spod radikálu (máme plné právo, pretože indikátor je nepárny) av druhom prípade sme použili vyššie uvedený vzorec. Tie. z pohľadu matematiky sa všetko robí podľa pravidiel.

WTF?! Ako môže byť rovnaké číslo kladné aj záporné? V žiadnom prípade. Ide len o to, že vzorec umocňovania, ktorý funguje skvele pre kladné čísla a nulu, začína v prípade záporných čísel dávať úplnú herézu.

Tu, aby sa zbavili takejto nejednoznačnosti, prišli s aritmetickými koreňmi. Je im venovaná samostatná veľká lekcia, kde podrobne zvážime všetky ich vlastnosti. Takže teraz sa nimi nebudeme zaoberať - lekcia sa aj tak ukázala ako príliš dlhá.

Algebraický koreň: pre tých, ktorí chcú vedieť viac

Dlho som premýšľal: urobiť túto tému v samostatnom odseku alebo nie. Nakoniec som sa rozhodol odísť odtiaľto. Tento materiál je určený pre tých, ktorí chcú ešte lepšie pochopiť korene - už nie na priemernej „školskej“ úrovni, ale na úrovni blízkej olympiáde.

Takže: okrem „klasickej“ definície koreňa $n$-tého stupňa z čísla a s tým spojeného delenia na párne a nepárne ukazovatele existuje aj „dospelejšia“ definícia, ktorá nezávisí od parity a iné jemnosti vôbec. Toto sa nazýva algebraický koreň.

Definícia. Algebraická $n$-tá odmocnina ľubovoľného $a$ je množina všetkých čísel $b$ takých, že $((b)^(n))=a$. Pre takéto korene neexistuje dobre zavedené označenie, takže navrch stačí dať pomlčku:

\[\overline(\sqrt[n](a))=\vľavo\( b\vľavo| b\v \mathbb(R);((b)^(n))=a \vpravo. \vpravo\) \]

Zásadný rozdiel oproti štandardnej definícii uvedenej na začiatku lekcie je v tom, že algebraický koreň nie je konkrétne číslo, ale množina. A keďže pracujeme s reálnymi číslami, táto množina je len troch typov:

1. Prázdna súprava. Vyskytuje sa, keď je potrebné nájsť algebraický koreň párneho stupňa zo záporného čísla;
2. Sada pozostávajúca z jedného prvku. Do tejto kategórie spadajú všetky korene nepárnych mocnín, ako aj odmocniny párnych mocnín od nuly;
3. Nakoniec môže množina obsahovať dve čísla – rovnaké $((x)_(1))$ a $((x)_(2))=-((x)_(1))$, ktoré sme videli na graf kvadratická funkcia. V súlade s tým je takéto zarovnanie možné len pri extrakcii odmocniny párneho stupňa z kladného čísla.

Posledný prípad si zaslúži podrobnejšie posúdenie. Poďme si spočítať pár príkladov, aby sme pochopili rozdiel.

Príklad. Vypočítajte výrazy:

\[\overline(\sqrt(4));\quad \overline(\sqrt(-27));\quad \overline(\sqrt(-16)).\]

Riešenie. Prvý výraz je jednoduchý:

\[\overline(\sqrt(4))=\left\( 2;-2 \right\)\]

Sú to dve čísla, ktoré sú súčasťou sady. Pretože každá z nich na druhú dáva štvorku.

\[\overline(\sqrt(-27))=\left\( -3 \right\)\]

Tu vidíme množinu pozostávajúcu iba z jedného čísla. Je to celkom logické, keďže exponent odmocniny je nepárny.

Nakoniec posledný výraz:

\[\overline(\sqrt(-16))=\varnothing \]

Máme prázdny set. Pretože neexistuje jediné reálne číslo, ktoré nám po zvýšení na štvrtú (čiže párnu!) mocninu dá záporné číslo −16.

Poznámka na záver. Poznámka: nie náhodou som všade poznamenal, že pracujeme s reálnymi číslami. Pretože existujú aj komplexné čísla - je tam celkom možné vypočítať $\sqrt(-16)$ a mnoho ďalších podivných vecí.

V moderných školských osnovách matematiky sa však komplexné čísla takmer nikdy nenachádzajú. Z väčšiny učebníc boli vynechané, pretože naši úradníci považujú túto tému za „príliš ťažké na pochopenie“.

To je všetko. V ďalšej lekcii sa pozrieme na všetky kľúčové vlastnosti koreňov a nakoniec sa naučíme, ako zjednodušiť iracionálne výrazy. :)

Silové vzorce používa sa v procese znižovania a zjednodušovania zložitých výrazov, pri riešení rovníc a nerovníc.

číslo c je n-tá mocnina čísla a kedy:

Operácie so stupňami.

1. Vynásobením stupňov s rovnakým základom sa ich ukazovatele spočítajú:

a ma n = a m + n.

2. Pri delení stupňov s rovnakým základom sa ich ukazovatele odpočítajú:

3. Stupeň súčinu 2 alebo viacerých faktorov sa rovná súčinu stupňov týchto faktorov:

(abc…) n = a n b n c n …

4. Stupeň zlomku sa rovná pomeru stupňov dividendy a deliteľa:

(a/b) n = a n/bn.

5. Zvýšením mocniny na mocninu sa exponenty vynásobia:

(am) n = a m n .

Každý vzorec vyššie je správny v smere zľava doprava a naopak.

Napríklad. (2 3 5/15)² = 2² 3² 5²/15² = 900/225 = 4.

Operácie s koreňmi.

1. Koreň súčinu viacerých faktorov sa rovná súčinu koreňov týchto faktorov:

2. Odmocnina pomeru sa rovná pomeru dividendy a deliteľa koreňov:

3. Pri zvyšovaní odmocniny na mocninu stačí zvýšiť odmocninu na túto mocninu:

4. Ak zvýšime stupeň koreňa v n raz a zároveň zvýšiť na n mocnina je číslo odmocniny, potom sa hodnota odmocniny nezmení:

5. Ak znížime stupeň koreňa v n root súčasne n stupňa od radikálneho čísla, potom sa hodnota koreňa nezmení:

Stupeň so záporným exponentom. Stupeň čísla s kladným (celočíselným) exponentom je definovaný ako stupeň delený stupňom toho istého čísla s exponentom rovným absolútnej hodnote kladného exponentu:

Vzorec a m:a n = a m - n možno použiť nielen na m> n, ale aj pri m< n.

Napríklad. a4:a7 = a4-7 = a-3.

Formulovať a m:a n = a m - n sa stal spravodlivým m=n, potrebujete prítomnosť nultého stupňa.

Stupeň s nulovým exponentom. Mocnina akéhokoľvek nenulového čísla s nulovým exponentom sa rovná jednej.

Napríklad. 2 0 = 1,(-5) 0 = 1,(-3/5) 0 = 1.

Stupeň so zlomkovým exponentom. Zvýšiť skutočné číslo a do istej miery m/n, musíte extrahovať koreň n tý stupeň m mocnina tohto čísla a.