Что значит иррациональные корни

Иррациональные числа

О чем эта статья:

6 класс, 8 класс

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).

Определение иррациональных чисел

Иррациональное число — это действительное число, которое невозможно выразить в форме деления двух целых чисел, то есть в рациональной дроби:

Оно может быть выражено в форме бесконечной непериодической десятичной дроби.

Бесконечная периодическая десятичная дробь — это такая дробь, десятичные знаки которой повторяются в виде группы цифр или одного и того же числа.

Примеры иррациональных чисел:

Множество иррациональных чисел договорились обозначать латинской буквой I.

Действительныеили вещественные числа — это все рациональные и иррациональные числа: положительные, отрицательные и нуль.

Если натуральное число n не является точным квадратом, т. е. n ≠ k 2 , где k ∈ Q, то √n — иррациональное число.

Свойства иррациональных чисел

Какие числа являются иррациональными мы уже поняли, но это еще не все. Есть еще важная тема для изучения: их основные свойства.

Свойства иррациональных чисел:

• результат суммы иррационального числа и рационального равен иррациональному числу;
• результат умножения иррационального числа на любое рациональное число (≠ 0) равен иррациональному числу;
• результат вычитания двух иррациональных чисел равен иррациональному числу или рациональному;
• результат суммы или произведения двух иррациональных чисел равен рациональному или иррациональному, например: √2 * √8 = √16 = 4).

Онлайн-подготовка к ОГЭ по математике — отличный способ снять стресс и закрепить знания перед экзаменом.

Определение рациональных чисел

А теперь наоборот: рассмотрим противоположное заданной теме определение.

Рациональное число — это такое число, которое можно представить в виде положительной или отрицательной обыкновенной дроби или нуля. Если число можно получить делением двух целых чисел — это число точно рациональное.

Рациональные числа — это те, которые можно представить в виде:

где числитель m — целое число, а знаменатель n — натуральное число.

Рациональные числа – это все натуральные, целые числа, обыкновенные дроби, бесконечные периодические дроби и конечные десятичные дроби.

Множество рациональных чисел принято обозначать латинской буквой Q.

Примеры рациональных чисел:

• десятичная дробь 1,15 — это 115/100;
• десятичная дробь 0,2 — это 1/5;
• целое число 0 — это 0/1;
• целое число 6 — это 6/1;
• целое число 1 — это 1/1;
• бесконечная периодическая дробь 0,33333. — это 1/3;
• смешанное число это 25/10;
• отрицательная десятичная дробь -3,16 — это -316/100.

У рациональных чисел есть определенные законы и ряд свойств — рассмотрим каждый их них. Пусть а, b и c — любые рациональные числа.

Основные свойства действий с рациональными числами

Источник

Иррациональность корня

Теорема о свойстве рационального числа — аналитическое доказательство

Не существует рационального числа, квадрат которого равен 2. Доказательство — от противного. Пусть существует рациональное число X, такое что X 2 = 2. Рациональное число X равно некоторой несократимой дроби X = a / _b . Раз X 2 = 2 , значит a² / _b² = 2. Перенесём b² в правую часть в числитель. Получилось, что а² чётное, а значит, само число a — тоже чётное. Запишем: a = 2 × m. Возведём в квадрат, и выходит, что a² = 4 × m². Поставим 4 × m² вместо a² в полученное прежде равенство: получилось 4 × m² = 2 × b² . Сократим на 2 и получим 2 × m² = b² теперь выходит, что b² чётное, то есть и само b — тоже чётное. Запишем b = 2 × n. Получилось, что нашу предположительно несократимую дробь a / _b = 2 × m / _{2 × n} — можно сократить на 2. Раз получилось, что несократимая дробь сократима, значит, предположение о существовании дроби оказалось неверно. И число X не представляется в виде дроби, то есть не является рациональным. ЧТД.

Алгоритм Евклида для нахождения НОД

Алгоритм Евклида для нахождения наибольшего общего делителя двух данных чисел заключается в том, чтоб делить большее число на меньшее, а затем делить меньшее на остаток. Так повторяют, пока в остатке не получится 0, и тогда остаток, получившийся на предыдущем шаге — это и будет НОД.

Алгоритм Евклида — геометрическое изложение

Алгоритм Евклида для нахождения наибольшего общего делителя. Даны два отрезка :

отрезки:
150 см
96 см
И надо найти наибольший отрезок, которому кратны оба данных отрезка. Алгоритм Евклида — это большее делим на меньшее, а потом меньшее на остаток. Сначала больший отрезок делим на меньший. Замеряю меньший отрезок и откладываю меньший на большем — получается один целый кусочек и остаток:

150 / 96 = 1 ост 54
отрезки:
150 см = 96 см + 54 см
96 см

Замеряю остаток и откладываю на меньшем отрезке. Получается опять один целый кусочек и остаток.

96 / 54 = 1 ост 42
отрезки:
150 см = 96 см + 54 см
96 см = 54 см + 42 см

Замеряю остаток и откладываю на предыдущем остатке. Получается опять один целый кусочек и остаток.

54 / 42 = 1 ост 12
отрезки:
150 см = 96 см + 42 см + 12 см
96 см = 54 см + 42 см

Замеряю остаток и откладываю на предыдушем остатке. Получается три целых кусочка и остаток.

42 / 12 = 3 ост 6
отрезки:
150 см = 96 см + 42 см + 12 см
96 см = 54 см + 12 см + 12 см + 12 см + 6 см

Замеряю остаток и откладываю на предыдущем остатке. Получается ровно два целых кусочка.

12 / 6 = 2
Этот целый кусочек 6 и есть НОД. И вот почему: предыдущий остаток содержит два целых кусочка, а каждый предыдущий остаток укладывается в предпредыдущем целое число раз, то есть и предпредыдущий остаток и остаток до него и изначальное целое — все делятся на наш последний кусочек нацело.

отрезки:
150 см = 16 × 6 см + 7 × 6 см + 2 × 6 см
96 см = 9 × 6 см + 2 × 6 см + 2 × 6 см + 2 × 6 см + 6 см

Даны два отрезка — и надо найти наибольший отрезок, которому кратны оба данных отрезка. Алгоритм Евклида — это большее делим на меньшее, а потом меньшее на остаток. Сначала больший отрезок делим на меньший. Замеряю меньший отрезок и откладываю меньший на большем — получается один целый кусочек и остаток. 150 / 96 = 1 ост 54 Замеряю остаток и откладываю на меньшем отрезке. Получается опять один целый кусочек и остаток. 96 / 54 = 1 ост 42 Замеряю остаток и откладываю на предыдущем остатке. Получается опять один целый кусочек и остаток. 54 / 42 = 1 ост 12 Замеряю остаток и откладываю на предыдушем остатке. Получается три целых кусочка и остаток. 42 / 12 = 3 ост 6 Замеряю остаток и откладываю на предыдущем остатке. Получается ровно два целых кусочка. 12 / 6 = 2 Этот целый кусочек 6 и есть НОД. И вот почему: предыдущий остаток содержит два целых кусочка, а каждый предыдущий остаток укладывается в предпредыдущем целое число раз, то есть и предпредыдущий остаток и остаток до него и изначальное целое — все делятся на наш последний кусочек нацело.

Теорема о свойстве рационального числа — геометрическое доказательство. Несоизмеримость диагонали квадрата с его стороной.

Диагональ квадрата несоизмерима с его стороной, то есть их отношение выражается иррациональным числом. Вот наш квадрат, вот его сторона (помечена кружком), вот диагональ. Если бы отношение диагонали к стороне было рациональным числом, и диагональ к стороне относилась бы как сколько-то единиц к скольки-то единицам, то найти эту единицу можно было бы с помощью алгоритма Евклида. Вот мы и поищем единицу. Разделим большее (диагональ) на меньшее (сторону). Получается 1, и остаток помечен двойным штрихом. Из начала остатка восставим перпендикуляр к диагонали. Получились ТРИ равнобедренных треугольника. 1) треугольник с равными сторонами-кружками (У его основания — равные углы, помеченные кружками). 2) прямоугольный равнобедренный треугольник с прямым углом при вершине и половинами прямого угла при основании. 3) треугольник с равными углами (с двойной дужкой) при основании. Углы с двойной дужкой равны, потому что оба они — это разность между прямым углом и углом с кружком (здесь прямой угол минус уголс кружком — это угол с двойной дужкой и здесь так же прямой угол минус угол с кружком — это угол с двойной дужкой). Из равнобедренности треугольников следует равенство ЭТИХ отрезков и ЭТИХ отрезков. Теперь будем меньшее (сторону) делить на остаток (с двойным штрихом). У нас получится 2. Но маленький равнобедренный прямоугольный треугольник подобен исходному равнобедренному прямоугольному треугольнику. Следовательно второй шаг алгоритма — это уменьшенное подобие первого шага. А значит и третий шаг будет уменьшенным подобием второго и т. д. Такой процесс можно продолжать до бесконечности, а для успешного нахождения единицы у алгоритма должно быть конечное число шагов. Значит единицы не существует, и отношение диагонали квадрата к его стороне не является рациональным числом.

Источник

Иррациональные выражения (выражения с корнями) и их преобразование

Статья раскрывает смысл иррациональных выражений и преобразования с ними. Рассмотрим само понятие иррациональных выражений, преобразование и характерные выражения.

Что такое иррациональные выражения?

При знакомстве с корнем в школе мы изучаем понятие иррациональных выражений. Такие выражения тесно связаны с корнями.

Иррациональные выражения – это выражения, которые имеют корень. То есть это выражения, имеющие радикалы.

Основываясь на данном определении, мы имеем, что x — 1 , 8 3 · 3 6 — 1 2 · 3 , 7 — 4 · 3 · ( 2 + 3 ) , 4 · a 2 d 5 : d 9 2 · a 3 5 — это все выражения иррационального типа.

При рассмотрении выражения x · x — 7 · x + 7 x + 3 2 · x — 8 3 получаем, что выражение является рациональным. К рациональным выражениям относят многочлены и алгебраические дроби. Иррациональные включают в себя работу с логарифмическими выражениями или подкоренными выражениями.

Основные виды преобразований иррациональных выражений

При вычислении таких выражений необходимо обратить внимание на ОДЗ. Часто они требуют дополнительных преобразований в виде раскрытия скобок, приведения подобных членов, группировок и так далее. Основа таких преобразований – действия с числами. Преобразования иррациональных выражений придерживаются строгого порядка.

Преобразовать выражение 9 + 3 3 — 2 + 4 · 3 3 + 1 — 2 · 3 3 .

Необходимо выполнить замену числа 9 на выражение, содержащее корень. Тогда получаем, что

81 + 3 3 — 2 + 4 · 3 3 + 1 — 2 · 3 3 = = 9 + 3 3 — 2 + 4 · 3 3 + 1 — 2 · 3 3

Полученное выражение имеет подобные слагаемые, поэтому выполним приведение и группировку. Получим

9 + 3 3 — 2 + 4 · 3 3 + 1 — 2 · 3 3 = = 9 — 2 + 1 + 3 3 + 4 · 3 3 — 2 · 3 3 = = 8 + 3 · 3 3
Ответ: 9 + 3 3 — 2 + 4 · 3 3 + 1 — 2 · 3 3 = 8 + 3 · 3 3

Представить выражение x + 3 5 2 — 2 · x + 3 5 + 1 — 9 в виде произведения двух иррациональных с использованием формул сокращенного умножения.

x + 3 5 2 — 2 · x + 3 5 + 1 — 9 = = x + 3 5 — 1 2 — 9

Представляем 9 в виде 3 2 , причем применим формулу разности квадратов:

x + 3 5 — 1 2 — 9 = x + 3 5 — 1 2 — 3 2 = = x + 3 5 — 1 — 3 · x + 3 5 — 1 + 3 = = x + 3 5 — 4 · x + 3 5 + 2

Результат тождественных преобразований привел к произведению двух рациональных выражений, которые необходимо было найти.

x + 3 5 2 — 2 · x + 3 5 + 1 — 9 = = x + 3 5 — 4 · x + 3 5 + 2

Можно выполнять ряд других преобразований, которые относятся к иррациональным выражениям.

Преобразование подкоренного выражения

Важно то, что выражение, находящееся под знаком корня, можно заменить на тождественно равное ему. Данное утверждение дает возможность работать с подкоренным выражением. К примеру, 1 + 6 можно заменить на 7 или 2 · a 5 4 — 6 на 2 · a 4 · a 4 — 6 . Они тождественно равные, поэтому замена имеет смысл.

Когда не существует а 1 , отличное от a , где справедливо неравенство вида a n = a 1 n , тогда такое равенство возможно только при а = а 1 . Значения таких выражений равны с любыми значениями переменных.

Использование свойств корней

Свойства корней применяют для упрощения выражений. Чтобы применить свойство a · b = a · b , где a ≥ 0 , b ≥ 0 , тогда из иррационального вида 1 + 3 · 12 можно стать тождественно равным 1 + 3 · 12 . Свойство . . . a n k n 2 n 1 = a n 1 · n 2 · , . . . , · n k , где a ≥ 0 говорит о том, что x 2 + 4 4 3 можно записать в форме x 2 + 4 24 .

Имеются некоторые нюансы при преобразовании подкоренных выражений. Если имеется выражение, то — 7 — 81 4 = — 7 4 — 81 4 записать не можем, так как формула a b n = a n b n служит только для неотрицательного a и положительного b . Если свойство применить правильно, тогда получится выражение вида 7 4 81 4 .

Для правильного преобразования используют преобразования иррациональных выражений с использованием свойств корней.

Внесение множителя под знак корня

Внести под знак корня – значит заменить выражение B · C n , а B и C являются некоторыми числами или выражениями, где n – натуральное число, которое больше 1 , равным выражением, которое имеет вид B n · C n или — B n · C n .

Если упростить выражение вида 2 · x 3 , то после внесения под корень, получаем, что 2 3 · x 3 . Такие преобразования возможны только после подробного изучения правил внесения множителя под знак корня.

Вынесение множителя из-под знака корня

Если имеется выражение вида B n · C n , тогда его приводят к виду B · C n , где имеется нечетные n , которые принимают вид B · C n с четными n , В и C являются некоторыми числами и выражениями.

То есть, если брать иррациональное выражение вида 2 3 · x 3 , вынести множитель из-под корня, тогда получим выражение 2 · x 3 . Или x + 1 2 · 7 даст в результате выражение вида x + 1 · 7 , которое имеет еще одну запись в виде x + 1 · 7 .

Вынесение множителя из-под корня необходимо для упрощения выражения и его быстрого преобразования.

Преобразование дробей, содержащих корни

Иррациональное выражение может быть как натуральным числом, так и в виде дроби. Для преобразования дробных выражений большое внимание обращают на его знаменатель. Если взять дробь вида ( 2 + 3 ) · x 4 x 2 + 5 3 , то числитель примет вид 5 · x 4 , а, использовав свойства корней, получим, что знаменатель станет x 2 + 5 6 . Исходную дробь можно будет записать в виде 5 · x 4 x 2 + 5 6 .

Необходимо обратить внимание на то, что необходимо изменять знак только числителя или только знаменателя. Получим, что

— x + 2 · x — 3 · x 2 + 7 4 = x + 2 · x — ( — 3 · x 2 + 7 4 ) = x + 2 · x 3 · x 2 — 7 4

Сокращение дроби чаще всего используется при упрощении. Получаем, что

3 · x + 4 3 — 1 · x x + 4 3 — 1 3 сокращаем на x + 4 3 — 1 . Получим выражение 3 · x x + 4 3 — 1 2 .

Перед сокращением необходимо выполнять преобразования, которые упрощают выражение и дают возможность разложить на множители сложное выражение. Чаще всего применяют формулы сокращенного умножения.

Если взять дробь вида 2 · x — y x + y , то необходимо вводить новые переменные u = x и v = x , тогда заданное выражение поменяет вид и станет 2 · u 2 — v 2 u + v . Числитель следует разложить на многочлены по формуле, тогда получим, что

2 · u 2 — v 2 u + v = 2 · ( u — v ) · u + v u + v = 2 · u — v . После выполнения обратной замены придем к виду 2 · x — y , которое равно исходному.

Допускается приведение к новому знаменателю, тогда необходимо числитель умножать на дополнительный множитель. Если взять дробь вида x 3 — 1 0 , 5 · x , тогда приведем к знаменателю x . для этого нужно умножить числитель и знаменатель на выражение 2 · x , тогда получаем выражение x 3 — 1 0 , 5 · x = 2 · x · x 3 — 1 0 , 5 · x · 2 · x = 2 · x · x 3 — 1 x .

Сокращение дробей или приведение подобных необходимо только на ОДЗ указанной дроби. При умножении числителя и знаменателя на иррациональное выражение получаем, что мы избавляемся от иррациональности в знаменателе.

Избавление от иррациональности в знаменателе

Когда выражение избавляется от корня в знаменателе путем преобразования, то это называется избавлением от иррациональности. Рассмотрим на примере дроби вида x 3 3 . После избавления от иррациональности получаем новую дробь вида 9 3 · x 3 .

Переход от корней к степеням

Переходы от корней к степеням необходимы для быстрого преобразования иррациональных выражений. Если рассмотреть равенство a m n = a m n , то видно, что его использование возможно, когда a является положительным числом, m –целым числом, а n – натуральным. Если рассматривать выражение 5 — 2 3 , то иначе имеем право записать его как 5 — 2 3 . Эти выражения равнозначны.

Когда под корнем имеется отрицательное число или число с переменными, тогда формула a m n = a m n не всегда применима. Если нужно заменить такие корни ( — 8 ) 3 5 и ( — 16 ) 2 4 степенями, тогда получаем, что — 8 3 5 и — 16 2 4 по формуле a m n = a m n не работаем с отрицательными а. для того, чтобы подробно разобрать тему подкоренных выражений и их упрощений, необходимо изучать статью о переходе от корней к степеням и обратно. Следует помнить о том, что формула a m n = a m n применима не для всех выражений такого вида. Избавление от иррациональности способствует дальнейшему упрощению выражения, его преобразованию и решению.

Источник