Сценарий урока в 11 классе по теме:
« Корень n-й степени из действительного числа. »
Цель урока: Формирование у учащихся целостного представления о корне n -ой степени и арифметического корень n-ой степени, формирование вычислительных навыков, навыков сознательного и рационального использования свойств корня при решении различных задач, содержащих радикал. Проверить уровень усвоения учащимися вопросов темы.
Предметные: создать содержательные и организационные условия для усвоения материала по теме « Числовые и буквенные выражения» на уровне восприятия осмысления и первичного запоминания; формировать умения применять данные сведения при вычислении корня n-й степени из действительного числа;
Метопредметные: способствовать развитию вычислительных навыков; умение анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы;
Личностные: воспитывать умение высказывать свою точку зрения, слушать ответы других, принимать участие в диалоге, формировать способность к позитивному сотрудничеству.
Планируемый результат.
Предметные: уметь в процессе реальной ситуации применять свойства корня n-й степени из действительного числа при вычислении корней, решении уравнений.
Личностные: формировать внимательность и аккуратность в вычислениях, требовательное отношение к себе и к своей работе, воспитывать чувство взаимопомощи.
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний
Мотивация к учебной деятельности:
Восточная мудрость гласит: «Можно коня привести к воде, но нельзя заставить его пить». И человека невозможно заставить учиться хорошо, если он сам не старается узнать больше, не имеет желания работать над своим умственным развитием. Ведь знания только тогда знания, когда они приобретены усилиями своей мысли, а не одной памятью.
Наш урок пройдёт под девизом: «Покорим любую вершину, если будем к ней стремиться». Нам с вами в течение урока нужно успеть преодолеть несколько вершин, и каждый из вас должен вложить все свои усилия, чтобы покорить эти вершины.
«Сегодня у нас урок, на котором мы должны познакомиться с новым понятием: « Корень n-й степени» и научиться применять это понятие к преобразованию различных выражений.
Ваша цель – на основе различных форм работы активизировать имеющиеся знания, внести свой вклад в изучение материала и получить хорошие оценки»
Корень квадратный из действительного числа мы с вами изучали в 8 классе. Корень квадратный связан с функцией вида y
=x
2 . Ребята, вы помните, как мы вычисляли корни квадратные, и какие у него были свойства?
а) индивидуальный опрос: 
что это за выражение
что называется квадратным корнем
что называется арифметическим квадратным корнем
перечислите свойства квадратного корня
б) работа в парах: вычислите.
-
2. Актуализация знаний и создание проблемной ситуации: Решите уравнение x 4 =1 . Как мы его можем решить? (Аналитически и графически). Решим его графически. Для этого в одной системе координат построим график функции у = х 4 прямую у = 1 (рис. 164 а). Они пересекаются в двух точках: А (-1;1) и B(1;1). Абсциссы точек А и B, т.е. х 1 = -1,
х 2 = 1, являются корнями уравнения х 4 = 1.
Рассуждая точно так же, находим корни уравнения х 4 =16: А теперь попробуем решить уравнение х 4 =5; геометрическая иллюстрация представлена на рис. 164 б. Ясно, что уравнение имеет два корня x 1 и x 2 , причем эти числа, как и в двух предыдущих случаях, взаимно противоположны. Но для первых двух уравнений корни были найдены без труда (их можно было найти и не пользуясь графиками), а с уравнением х 4 =5 имеются проблемы: по чертежу мы не можем указать значения корней, а можем только установить, что один корень располагается левее точки -1, а второй - правее точки 1.
х 2 = - (читается: «корень четвертой степени из пяти»).
Мы говорили об уравнении х 4 = а, где а 0. С равным успехом мы могли говорить и об уравнении х 4 =а, где а 0, а n - любое натуральное число. Например, решая графически уравнение х 5 = 1, находим х = 1 (рис. 165); решая уравнение х 5 " = 7, устанавливаем, что уравнение имеет один корень х 1 , который располагается на оси х чуть правее точки 1 (см. рис. 165). Для числа х 1 введем обозначение .
Определение 1. Корнем n-й степени из неотрицательного числа а (n = 2, 3,4, 5,...) называют такое неотрицательное число, которое при возведении в степень n дает в результате число а.
Это число обозначают , число а при этом называют подкоренным числом, а число n - показателем корня.
Если n=2, то обычно не говорят «корень второй степени», а говорят "«корень квадратный». В этом случае не пишут Это тот частный случай, который вы специально изучали в курсе алгебры 8-го класса.
Если n = 3, то вместо «корень третьей степени» часто говорят «корень кубический». Первое знакомство с кубическим корнем у вас также состоялось в курсе алгебры 8-го класса. Мы использовали кубический корень в курсе алгебры 9-го класса.
Итак, если а ≥0, n= 2,3,4,5,…, то 1) ≥ 0; 2) () n = а.
Вообще, =b и b n =а - одна и та же зависимость между неотрицательными числами а и b, но только вторая описана более простым языком (использует более простые символы), чем первая.
Операцию нахождения корня из неотрицательного числа называют обычно извлечением корня. Эта операция является обратной по отношению к возведению в соответствующую степень. Сравните:
Еще раз обратите внимание: в таблице фигурируют только положительные числа, поскольку это оговорено в определении 1. И хотя, например, (-6) 6 =36 - верное равенство, перейти от него к записи с использованием квадратного корня, т.е. написать, что нельзя. По определению - положительное число, значит = 6 (а не -6). Точно так же, хотя и 2 4 =16, т (-2) 4 =16, переходя к знакам корней, мы должны написать = 2 (и в то же время ≠-2).
Иногда выражение называют радикалом (от латинского слова гаdix - «корень»). В русском языке термин радикальный используется довольно часто, например, «радикальные изменения» - это значит «коренные изменения». Между прочим, и само обозначение корня напоминает о слове гаdix: символ - это стилизованная буква r.
Операцию извлечения корня определяют и для отрицательного подкоренного числа, но только в случае нечетного показателя корня. Иными словами, равенство (-2) 5 = -32 можно переписать в эквивалентной форме как =-2. При этом используется следующее определение.
Определение 2. Корнем нечетной степени n из отрицательного числа а (n = 3,5,...) называют такое отрицательное число, которое, будучи возведено в степень n, дает в результате число а.
Это число, как и в определении 1, обозначают , число а - подкоренное число, число n - показатель корня.
Итак, если а , n=,5,7,…,то: 1) 0; 2) () n = а.
Таким образом, корень четной степени имеет смысл (т.е. определен) только для неотрицательного подкоренного выражения; корень нечетной степени имеет смысл для любого подкоренного выражения.
5. Первичное закрепление знаний:
1. Вычислить: № № 33.5; 33.6; 33.74 33.8 устно а) ; б) ; в) ; г) .
г) В отличие от предыдущих примеров мы не можем указать точное значение числа Ясно лишь, что оно больше, чем 2, но меньше, чем 3, поскольку 2 4 =16 (это меньше, чем 17), а З 4 = 81 (это больше, чем 17). Замечаем, что 24 намного ближе к 17, чем З4, так что есть основания использовать знак приближенного равенства:
2.
Найти значения следующих выражений.
Поставить около примера соответствующую букву.
Небольшая информация о великом учёном. Рене Декарт (1596-1650) французский дворянин, математик, философ, физиолог, мыслитель. Рене Декарт заложил основы аналитической геометрии, ввел буквенные обозначения x 2 , y 3 . Всем известны декартовы координаты, определяющие функцию переменной величины.
3 . Решить уравнения: а) = -2; б) = 1; в) = -4
Решение: а) Если = -2, то y = -8. Фактически обе части заданного уравнения мы должны возвести в куб. Получим: 3х+4= - 8; 3х= -12; х = -4. б) Рассуждая, как в примере а), возведем обе части уравнения в четвертую степень. Получим: х=1.
в) Здесь не надо возводить в четвертую степень, это уравнение не имеет решений. Почему? Потому, что согласно определению 1 корень четной степени - неотрицательное число.
Вашему вниманию предложено несколько заданий. Когда вы выполните эти задания, вы узнаете имя и фамилию великого учёного-математика. Этот учёный в 1637 г первым ввел знак корня.
6. Давайте немного отдохнём.
Поднимает руки класс - это «раз».
Повернулась голова – это «два».
Руки вниз, вперёд смотри – это «три».
Руки в стороны пошире развернули на «четыре»,
С силой их к рукам прижать –это «пять».
Всем ребятам надо сесть –это «шесть».
7. Самостоятельная работа:
вариант: 2 вариант:
б) 3-. б)12 -6 .
2. Решите уравнение: а) х 4 = -16; б) 0,02х 6 -1,28=0; а) х 8 = -3; б)0,3х 9 – 2,4=0;
в) = -2; в)= 2
8. Повторение: Найдите корень уравнения = - х. Если уравнение имеет более одного корня, в ответ впишите меньший из корней.
9. Рефлексия: Чему вы научились на уроке? Что было интересным? Что было трудным?
Урок и презентация на тему: "Свойства корня n-ой степени. Теоремы"
Дополнительные материалы
Уважаемые пользователи, не забывайте оставлять свои комментарии, отзывы, пожелания! Все материалы проверены антивирусной программой.
Обучающие пособия и тренажеры в интернет-магазине "Интеграл" для 11 класса
Интерактивное пособие для 9–11 классов "Тригонометрия"
Интерактивное пособие для 10–11 классов "Логарифмы"
Свойства корня n-ой степени. Теоремы
Ребята, мы продолжаем изучать корни n-ой степени из действительного числа. Как практически все математические объекты, корни n-ой степени обладают некоторыми свойствами, сегодня мы будем их изучать.Все свойства, которые мы рассмотрим, формулируются и доказываются только для неотрицательных значений переменных, содержащихся под знаком корня.
В случае нечетного показателя корня они выполняются и для отрицательных переменных.
Теорема 1. Корень n-ой степени из произведения двух неотрицательных чисел равен произведению корней n-ой степени этих чисел: $\sqrt[n]{a*b}=\sqrt[n]{a}*\sqrt[n]{b}$ .
Давайте докажем теорему.
Доказательство. Ребята, для доказательства теоремы давайте введем новые переменные, обозначим:
$\sqrt[n]{a*b}=x$.
$\sqrt[n]{a}=y$.
$\sqrt[n]{b}=z$.
Нам надо доказать, что $x=y*z$.
Заметим, что выполняются и такие тождества:
$a*b=x^n$.
$a=y^n$.
$b=z^n$.
Тогда выполняется и такое тождество: $x^n=y^n*z^n=(y*z)^n$.
Степени двух неотрицательных чисел и их показатели равны, тогда и сами основания степеней равны. Значит $x=y*z$, что и требовалось доказать.
Теорема 2. Если $а≥0$, $b>0$ и n – натуральное число, которое большее 1, тогда выполняется следующее равенство: $\sqrt[n]{\frac{a}{b}}=\frac{\sqrt[n]{a}}{\sqrt[n]{b}}$ .
То есть корень n-ой степени частного равен частному корней n-ой степени.
Доказательство.
Для доказательства воспользуемся упрощенной схемой в виде таблицы:
Примеры вычисления корня n-ой степени
Пример.Вычислить: $\sqrt{16*81*256}$.
Решение. Воспользуемся теоремой 1: $\sqrt{16*81*256}=\sqrt{16}*\sqrt{81}*\sqrt{256}=2*3*4=24$.
Пример.
Вычислить: $\sqrt{7\frac{19}{32}}$.
Решение. Представим подкоренное выражение в виде неправильной дроби: $7\frac{19}{32}=\frac{7*32+19}{32}=\frac{243}{32}$.
Воспользуемся теоремой 2: $\sqrt{\frac{243}{32}}=\frac{\sqrt{243}}{\sqrt{32}}=\frac{3}{2}=1\frac{1}{2}$.
Пример.
Вычислить:
а) $\sqrt{24}*\sqrt{54}$.
б) $\frac{\sqrt{256}}{\sqrt{4}}$.
Решение:
а) $\sqrt{24}*\sqrt{54}=\sqrt{24*54}=\sqrt{8*3*2*27}=\sqrt{16*81}=\sqrt{16}*\sqrt{81}=2*3=6$.
б) $\frac{\sqrt{256}}{\sqrt{4}}=\sqrt{\frac{256}{4}}=\sqrt{64}=24$.
Теорема 3. Если $a≥0$, k и n – натуральные числа больше 1, то справедливо равенство: $(\sqrt[n]{a})^k=\sqrt[n]{a^k}$.
Чтобы возвести корень в натуральную степень, достаточно возвести в эту степень подкоренное выражение.
Доказательство.
Давайте рассмотрим частный случай для $k=3$. Воспользуемся теоремой 1.
$(\sqrt[n]{a})^k=\sqrt[n]{a}*\sqrt[n]{a}*\sqrt[n]{a}=\sqrt[n]{a*a*a}=\sqrt[n]{a^3}$.
Так же можно доказать и для любого другого случая. Ребята, докажите сами для случая, когда $k=4$ и $k=6$.
Теорема 4. Если $a≥0$ b n,k – натуральные числа большие 1, то справедливо равенство: $\sqrt[n]{\sqrt[k]{a}}=\sqrt{a}$.
Чтобы извлечь корень из корня, достаточно перемножить показатели корней.
Доказательство.
Докажем опять кратко, используя таблицу.
Для доказательства воспользуемся упрощенной схемой в виде таблицы:
Пример.
$\sqrt{\sqrt{a}}=\sqrt{a}$.
$\sqrt{\sqrt{a}}=\sqrt{a}$.
$\sqrt{\sqrt{a}}=\sqrt{a}$.
Теорема 5. Если показатели корня и подкоренного выражения умножить на одно и тоже натуральное число, то значение корня не изменится: $\sqrt{a^{kp}}=\sqrt[n]{a}$.
Доказательство.
Принцип доказательства нашей теоремы такой же, как и в других примерах. Введем новые переменные:
$\sqrt{a^{k*p}}=x=>a^{k*p}=x^{n*p}$ (по определению).
$\sqrt[n]{a^k}=y=>y^n=a^k$ (по определению).
Последнее равенство возведем в степень p
$(y^n)^p=y^{n*p}=(a^k)^p=a^{k*p}$.
Получили:
$y^{n*p}=a^{k*p}=x^{n*p}=>x=y$.
То есть $\sqrt{a^{k*p}}=\sqrt[n]{a^k}$, что и требовалось доказать.
Примеры:
$\sqrt{a^5}=\sqrt{a}$ (разделили показатели на 5).
$\sqrt{a^{22}}=\sqrt{a^{11}}$ (разделили показатели на 2).
$\sqrt{a^4}=\sqrt{a^{12}}$ (умножили показатели на 3).
Пример.
Выполнить действия: $\sqrt{a}*\sqrt{a}$.
Решение.
Показатели корней - это разные числа, поэтому мы не можем воспользоваться теоремой 1, но применив теорему 5, мы можем получить равные показатели.
$\sqrt{a}=\sqrt{a^3}$ (умножили показатели на 3).
$\sqrt{a}=\sqrt{a^4}$ (умножили показатели на 4).
$\sqrt{a}*\sqrt{a}=\sqrt{a^3}*\sqrt{a^4}=\sqrt{a^3*a^4}=\sqrt{a^7}$.
Задачи для самостоятельного решения
1. Вычислить: $\sqrt{32*243*1024}$.2. Вычислить: $\sqrt{7\frac{58}{81}}$.
3. Вычислить:
а) $\sqrt{81}*\sqrt{72}$.
б) $\frac{\sqrt{1215}}{\sqrt{5}}$.
4. Упростить:
а) $\sqrt{\sqrt{a}}$.
б) $\sqrt{\sqrt{a}}$.
в) $\sqrt{\sqrt{a}}$.
5. Выполнить действия: $\sqrt{a^2}*\sqrt{a^4}$.
Нужно познакомиться со свойствами этой операции, что мы и сделаем в настоящем параграфе.
Все свойства формулируются и доказываются только для неотрицательных значений переменных, содержащихся под знаками корней.
Доказательство.
Введем следующие обозначения: 
Нам надо доказать, что для неотрицательных чисел х, у, z выполняется равенство х-уz.
Так как
Итак, Но если степени двух неотрицательных чисел равны и показатели степеней равны, то равны и основания степеней
; значит, из равенства x n =(уz) п следует, что х-уz, а это и требовалось доказать.
Приведем краткую запись доказательства теоремы.
Замечания:
1.
Теорема 1 остается справедливой и для случая, когда подкоренное выражение представляет собой произведение более чем двух неотрицательных чисел.
2.
Теорему 1 можно сформулировать, используя конструкцию "если...то» (как это принято для теорем в математике). Приведем соответствующую формулировку: если а иb - неотрицательные числа, то справедливо равенство Следующую теорему мы именно так и оформим.
Краткая (хотя и неточная) формулировка, которую удобнее использовать на практике: корень из дроби
равен дроби от корней.
Доказательство. Приведем краткую запись доказательства теоремы 2, а вы попробуйте сделать соответствующие комментарии, аналогичные тем, что были приведены при доказательстве теоремы 1.
ВЫ, конечно, обратили внимание на то, что доказанные два свойства корней п-й степени представляют собой обобщение известных вам из курса алгебры 8-го класса свойств квадратных корней. И если бы других свойств корней п-й степени не было, то как бы все было просто (и не очень интересно). На самом деле есть еще несколько интересных и важных свойств, которые мы обсудим в этом параграфе. Но сначала рассмотрим несколько примеров на использование теорем 1 и 2.
Пример 1.
Вычислить
Решение.
Воспользовавшись первым свойством корней (теорема 1), получим:
Замечание 3.
Можно, конечно, этот пример решить по-другому, особенно если у вас под рукой есть микрокалькулятор: перемножить числа 125, 64 и27,а затем извлечь кубический корень из полученного произведения. Но, согласитесь, предложенное решение «интеллигентнее».
Пример 2.
Вычислить
Решение.
Обратим смешанное число в неправильную дробь.
Имеем Воспользовавшись вторым свойством корней (теорема 2), получим:
Пример 3.
Вычислить: 
Решение.
Любая формула в алгебре, как вам хорошо известно, используется не только «слева направо», но и «справа налево». Так, первое свойство корней означает, что можно представить в виде и, наоборот, можно заменить выражением . То же относится и ко второму свойству корней. Учитывая это, выполним вычисления:
Пример 4.
Выполнить действия:
Решение
, а) Имеем:
б) Теорема 1 позволяет нам перемножать только корни одинаковой степени, т.е. только корни с одинаковым показателем. Здесь же предлагается умножить корень 2-й степени из числа а на корень 3-й степени из того же числа. Как это делать, мы пока не знаем. Вернемся к этой проблеме позднее.
Продолжим изучение свойств радикалов.
Иными словами, чтобы возвести корень в натуральную степень, достаточно возвести в эту степень подкоренное выражение.
Это - следствие теоремы 1. В самом деле, например, для к = 3 получаем: Точно так же можно рассуждать в случае любого другого натурального значения показателя к.
Иными словами, чтобы извлечь корень из корня, достаточно перемножить показатели корней.
Например,
Доказательство.
Как и в теореме 2, приведем краткую запись доказательства, а вы попробуйте самостоятельно сделать соответствующие комментарии, аналогичные тем, что были приведены при доказательстве теоремы 1.
Замечание 4.
Давайте переведем дух. Чему мы научились благодаря доказанным теоремам? Мы узнали, что над корнями можно осуществлять четыре операции: умножение, деление, возведение в степень и извлечение корня (из корня). А как же обстоит дело со сложением и вычитанием корней? Никак. Об этом мы говорили еще в 8-м классе по поводу операции извлечения квадратного корня.
Например, вместо нельзя написать В самом деле, Но ведь очевидно, что Будьте внимательны!
Самое, пожалуй, интересное свойство корней - это то, о котором пойдет речь в следующей теореме. Учитывая особую значимость этого свойства, мы позволим себе нарушить определенный стиль формулировок и доказательств, выработанный в этом параграфе, с тем чтобы формулировка теоремы 5 была немного «мягче», а ее доказательство - понятнее.
Например:
(показатели корня и подкоренного выражения разделили на 4);
(показатели корня и подкоренного выражения разделили на 3);
(показатели корня и подкоренного выражения умножили на 2).
Доказательство. Обозначим левую часть доказываемого равенства буквой Тогда по определению корня должно выполняться равенство
Обозначим правую часть доказываемого тождества буквой у:
Тогда по определению корня должно выполняться равенство
Возведем обе части последнего равенства в одну и ту же степень р; получим:
Итак (см. равенства (1) и (2)),
Сопоставляя эти два равенства, приходим к выводу, что х nр = у nр, а значит, х =у, что и требовалось доказать.
Доказанная теорема позволит нам решить ту проблему, с которой мы столкнулись выше при решении примера 5, где требовалось выполнить умножение корней с разными показателями:
Вот как обычно рассуждают в подобных случаях.
1) По теореме 5 в выражении можно и показатель корня (т.е. число 2) и показатель подкоренного выражения (т.е. число 1) умножить на одно и то же натуральное число. Воспользовавшись этим, умножим оба показателя на 3; получим:
2) По теореме 5 в выражении можно и показатель корня (т.е. число 3) и показатель подкоренного выражения (т.е. число 1) умножить на одно и то же натуральное число. Воспользовавшись этим, умножим оба показателя на 2; получим:
3) Поскольку получили корни одной и той же 6-й степени, то можно их перемножить:
Замечание 5. Вы не забыли, что все свойства корней, которые мы обсуждали в этом параграфе, рассмотрены нами только для случая, когда переменные принимают лишь неотрицательные значения? Почему пришлось сделать такое ограничение? Потому, что корень п-й степени из отрицательного числа не всегда имеет смысл - он определен только для нечетных значений п. Для таких значений показателя корня рассмотренные свойства корней верны и в случае отрицательных подкоренных выражений.
А.Г. Мордкович Алгебра 10 класс
Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные урокиКорень n -й степени и его свойства
Что такое корень n -й степени? Как извлечь корень?
В восьмом классе вы уже успели познакомиться с квадратным корнем . Решали типовые примеры с корнями, применяя те или иные свойства корней. Также решали квадратные уравнения , где без извлечения квадратного корня – никак. Но квадратный корень – это лишь частный случай более широкого понятия – корня n -й степени . Помимо квадратного, бывает, например, кубический корень, корень четвёртой, пятой и более высоких степеней. И для успешной работы с такими корнями неплохо бы всё-таки для начала быть на «ты» с корнями квадратными.) Поэтому у кого проблемы с ними – настоятельно рекомендую повторить.
Извлечение корня – это одна из операций, обратных возведению в степень.) Почему «одна из»? Потому, что, извлекая корень, мы ищем основание по известным степени и показателю . А есть ещё одна обратная операция – нахождение показателя по известным степени и основанию. Такая операция называется нахождением логарифма. Она более сложная, чем извлечение корня и изучается в старших классах.)
Итак, знакомимся!
Во-первых, обозначение. Квадратный корень, как мы уже знаем, обозначается вот так: . Называется этот значок очень красиво и научно – радикал . А как обозначают корни других степеней? Очень просто: над «хвостиком» радикала дополнительно пишут показатель той степени, корень которой ищется. Если ищется кубический корень, то пишут тройку: . Если корень четвёртой степени, то, соответственно, . И так далее.) В общем виде корень n-й степени обозначается вот так:
Где .
Число a , как и в квадратных корнях, называется подкоренным выражением , а вот число n для нас здесь новое. И называется показателем корня .
Как извлекать корни любых степеней? Так же, как и квадратные – сообразить, какое число в n-й степени даёт нам число a .)
Как, например, извлечь кубический корень из 8? То есть ? А какое число в кубе даст нам 8? Двойка, естественно.) Вот и пишут:
Или . Какое число в четвёртой степени даёт 81? Тройка.) Значит,
А корень десятой степени из 1? Ну, ежу понятно, что единица в любой степени (в том числе и в десятой) равна единице.) То есть:
И вообще .
С нулём та же история: ноль в любой натуральной степени равен нулю. Стало быть, .
Как видим, по сравнению с квадратными корнями, здесь уже посложнее соображать, какое число в той или иной степени даёт нам подкоренное число a . Сложнее подбирать ответ и проверять его на правильность возведением в степень n . Ситуация существенно облегчается, если знать в лицо степени популярных чисел. Поэтому сейчас – тренируемся. :) Распознаём степени!)
Ответы (в беспорядке):
Да-да! Ответов побольше, чем заданий.) Потому, что, к примеру, 2 8 , 4 4 и 16 2 – это всё одно и то же число 256.
Потренировались? Тогда считаем примерчики:
Ответы (тоже в беспорядке): 6; 2; 3; 2; 3; 5.
Получилось? Великолепно! Движемся дальше.)
Ограничения в корнях. Арифметический корень n -й степени.
В корнях n-й степени, как и в квадратных, тоже есть свои ограничения и свои фишки. По своей сути, они ничем не отличаются от таковых ограничений для квадратных корней.
Не подбирается ведь, да? Что 3, что -3 в четвёртой степени будет +81. :) И с любым корнем чётной степени из отрицательного числа будет та же песня. А это значит, что извлекать корни чётной степени из отрицательных чисел нельзя . Это запретное действие в математике. Такое же запретное, как и деление на ноль. Поэтому такие выражения, как , и тому подобные – не имеют смысла .
Зато корни нечётной степени из отрицательных чисел – пожалуйста!
Например, ; 
, и так далее.)
А из положительных чисел можно со спокойной душой извлекать любые корни, любых степеней:
В общем, понятно, думаю.) И, кстати, корень совершенно не обязан извлекаться ровно. Это просто примеры такие, чисто для понимания.) Бывает, что в процессе решения (например, уравнений) выплывают и довольно скверные корни. Что-нибудь типа . Из восьмёрки кубический корень извлекается отлично, а тут под корнем семёрка. Что делать? Ничего страшного. Всё точно так же. – это число, которое при возведении в куб даст нам 7. Только число это очень некрасивое и лохматое. Вот оно:
Причём, это число никогда не кончается и не имеет периода: цифры следуют совершенно беспорядочно. Иррациональное оно… В таких случаях ответ так и оставляют в виде корня.) А вот если корень извлекается чисто (к примеру, ), то, естественно, надо корень посчитать и записать:
Снова берём наше подопытное число 81 и извлекаем из него корень четвёртой степени:
Потому, что три в четвёртой будет 81. Ну, хорошо! Но ведь и минус три в четвёртой тоже будет 81!
Получается неоднозначность:
И, чтобы её устранить, так же, как и в квадратных корнях, ввели специальный термин: арифметический корень n -й степени из числа a – это такое неотрицательное число, n -я степень которого равна a .
А ответ с плюсом-минусом называется по-другому – алгебраический корень n -й степени . У любой чётной степени алгебраическим корнем будет два противоположных числа . В школе же работают только с арифметическими корнями. Поэтому отрицательные числа в арифметических корнях попросту отбрасываются. Например, пишут: . Сам плюс, конечно же, не пишут: его подразумевают .
Всё, казалось бы, просто, но… А как же быть с корнями нечётной степени из отрицательных чисел? Ведь там-то всегда при извлечении получается отрицательное число! Так как любое отрицательное число в нечётной степени также даёт отрицательное число. А арифметический корень работает только с неотрицательными числами! На то он и арифметический.)
В таких корнях делают вот что: выносят минус из-под корня и ставят перед корнем. Вот так:
В таких случаях говорят, что выражен через арифметический (т.е. уже неотрицательный) корень .
Но есть один пунктик, который может вносить путаницу, – это решение простеньких уравнений со степенями. Например, вот такое уравнение:
Пишем ответ: . На самом деле, этот ответ – всего-навсего сокращённая запись двух ответов :
Непонятка здесь заключается в том, что чуть выше я уже написал, что в школе рассматриваются только неотрицательные (т.е. арифметические) корни. А тут один из ответов с минусом… Как быть? Да никак! Знаки здесь – это результат решения уравнения . А сам корень – величина всё равно неотрицательная! Смотрите сами:
Ну как, теперь понятнее? Со скобочками?)
С нечётной степенью всё гораздо проще – там всегда получается один корень. С плюсом или с минусом. Например:
Итак, если мы просто извлекаем корень (чётной степени) из числа, то мы всегда получаем один неотрицательный результат. Потому что это – арифметический корень. А вот, если мы решаем уравнение с чётной степенью, то мы получаем два противоположных корня , поскольку это – решение уравнения .
С корнями нечётных степеней (кубическими, пятой степени и т.д.) проблем никаких. Извлекаем себе и не паримся со знаками. Плюс под корнем – значит, и результат извлечения с плюсом. Минус – значит, минус.)
А теперь настал черёд познакомиться со свойствами корней . Некоторые уже будут нам знакомы по квадратным корням, но добавится и несколько новых. Поехали!
Свойства корней. Корень из произведения.
Это свойство уже знакомо нам из квадратных корней. Для корней других степеней всё аналогично:
То есть, корень из произведения равен произведению корней из каждого множителя отдельно .
Если показатель n чётный, то оба подкоренных числа a и b должны быть, естественно, неотрицательными, иначе формула смысла не имеет. В случае нечётного показателя ограничений никаких нет: выносим минусы из-под корней вперёд и дальше работаем с арифметическими корнями.)
Как и в квадратных корнях, здесь эта формула одинаково полезна как слева направо, так и справа налево. Применение формулы слева направо позволяет извлекать корни из произведения . Например:
Эта формула, кстати говоря, справедлива не только для двух, а для любого числа множителей. Например:
Также по этой формуле можно извлекать корни из больших чисел: для этого число под корнем раскладывается на множители поменьше, а дальше извлекаются корни отдельно из каждого множителя.
Например, такое задание:
Число достаточно большое. Извлекается ли из него корень ровно – тоже без калькулятора непонятно. Хорошо бы его разложить на множители. На что точно делится число 3375? На 5, похоже: последняя цифра – пятёрка.) Делим:
Ой, снова на 5 делится! 675:5 = 135. И 135 опять на пятёрку делится. Да когда ж это кончится!)
135:5 = 27. С числом 27 всё уже ясно – это тройка в кубе. Значит,
Тогда:
Извлекли корень по кусочкам, ну и ладно.)
Или такой пример:
Снова раскладываем на множители по признакам делимости. Каким? На 4, т.к. последняя парочка цифр 40 – делится на 4. И на 10, т.к. последняя цифра – ноль. Значит, можно поделить одним махом сразу на 40:
Про число 216 мы уже знаем, что это шестёрка в кубе. Стало быть,
А 40, в свою очередь, можно разложить как . Тогда
И тогда окончательно получим:
Чисто извлечь корень не вышло, ну и ничего страшного. Всё равно мы упростили выражение: мы же знаем, что под корнем (хоть квадратным, хоть кубическим - любым) принято оставлять самое маленькое число из возможных.) В этом примере мы проделали одну весьма полезную операцию, тоже уже знакомую нам из квадратных корней. Узнаёте? Да! Мы вынесли множители из-под корня. В данном примере мы вынесли двойку и шестёрку, т.е. число 12.
Как вынести множитель за знак корня?
Вынести множитель (или множители) за знак корня очень просто. Раскладываем подкоренное выражение на множители и извлекаем то, что извлекается.) А что не извлекается – так и оставляем под корнем. Смотрите:
Раскладываем число 9072 на множители. Так как у нас корень четвёртой степени, в первую очередь пробуем разложить на множители, являющиеся четвёртыми степенями натуральных чисел – 16, 81 и т.д.
Попробуем поделить 9072 на 16:
Поделилось!
А вот 567, похоже, делится на 81:
Значит, .
Тогда
Свойства корней. Умножение корней.
Рассмотрим теперь обратное применение формулы – справа налево:
На первый взгляд, ничего нового, но внешность обманчива.) Обратное применение формулы значительно расширяет наши возможности. Например:
Хм, ну и что тут такого? Умножили и всё. Здесь и впрямь ничего особенного. Обычное умножение корней. А вот такой пример!
Отдельно из множителей корни чисто не извлекаются. Зато из результата – отлично.)
Опять же формула справедлива для любого числа множителей. Например, надо посчитать вот такое выражение:
Здесь главное – внимание. В примере присутствуют разные корни – кубические и четвёртой степени. И ни один из них точно не извлекается…
А формула произведения корней применима только к корням с одинаковыми показателями. Поэтому сгруппируем в отдельную кучку кубические корни и в отдельную – четвёртой степени. А там, глядишь, всё и срастётся.))
И калькулятора не понадобилось.)
Как внести множитель под знак корня?
Следующая полезная вещь – внесение числа под корень . Например:
Можно ли убрать тройку внутрь корня? Элементарно! Если тройку превратить в корень , то сработает формула произведения корней. Итак, превращаем тройку в корень. Раз у нас корень четвёртой степени, то и превращать будем тоже в корень четвёртой степени.) Вот так:
Тогда
Корень, между прочим, можно сделать из любого неотрицательного числа. Причём той степени, какой хотим (всё от конкретного примера зависит). Это будет корень из n-й степени этого самого числа:
А теперь – внимание! Источник очень грубых ошибок! Я не зря здесь сказал про неотрицательные числа. Арифметический корень работает только с такими. Если у нас в задании где-то затесалось отрицательное число, то либо минус так и оставляем, перед корнем (если он снаружи), либо избавляемся от минуса под корнем, если он внутри. Напоминаю, если под корнем чётной степени получается отрицательное число, то выражение не имеет смысла .
Например, такое задание. Внести множитель под знак корня:
Если мы сейчас внесём под корень минус два, то жестоко ошибёмся:
В чём здесь ошибка? А в том, что четвёртая степень, в силу своей чётности, благополучно «съела» этот минус, в результате чего заведомо отрицательное число превратилось в положительное . А верное решение выглядит так:
В корнях нечётных степеней минус хоть и не «съедается», но его тоже лучше оставлять снаружи:
Здесь корень нечётной степени – кубический, и мы имеем полное право минус тоже загнать под корень. Но предпочтительнее в таких примерах минус также оставлять снаружи и писать ответ выраженным через арифметический (неотрицательный) корень , поскольку корень хоть и имеет право на жизнь, но арифметическим не является .
Итак, с внесением числа под корень тоже всё ясно, я надеюсь.) Переходим к следующему свойству.
Свойства корней. Корень из дроби. Деление корней.
Это свойство также полностью повторяет таковое для квадратных корней. Только теперь мы его распространяем на корни любой степени:
Корень из дроби равен корню из числителя, делённому на корень из знаменателя .
Если n чётно, то число a должно быть неотрицательным, а число b – строго положительным (на ноль делить нельзя). В случае нечётного показателя единственным ограничением будет .
Это свойство позволяет легко и быстро извлекать корни из дробей:
Идея понятна, думаю. Вместо работы с дробью целиком мы переходим к работе отдельно с числителем и отдельно со знаменателем.) Если дробь десятичная или, о ужас, смешанное число, то предварительно переходим к обыкновенным дробям:
А теперь посмотрим, как эта формула работает справа налево. Здесь тоже выявляются очень полезные возможности. Например, такой примерчик:
Из числителя и знаменателя корни ровно не извлекаются, зато из всей дроби – прекрасно.) Можно решить этот пример и по-другому – вынести в числителе множитель из-под корня с последующим сокращением:
Как вам будет угодно. Ответ всегда получится один – правильный. Если ошибок не наляпать по дороге.)
Итак, с умножением/делением корней разобрались. Поднимаемся на следующую ступеньку и рассматриваем третье свойство – корень в степени и корень из степени .
Корень в степени. Корень из степени .
Как возвести корень в степень? Например, пусть у нас есть число . Можно это число возвести в степень? В куб, например? Конечно! Помножить корень сам на себя три раза, и – по формуле произведения корней:
Здесь корень и степень как бы взаимоуничтожились или скомпенсировались. Действительно, если мы число, которое при возведении в куб даст нам тройку, возведём в этот самый куб, то что получим? Тройку и получим, разумеется! И так будет для любого неотрицательного числа. В общем виде:
Если показатели степени и корня разные, то тоже никаких проблем. Если знать свойства степеней.)
Если показатель степени меньше показателя корня, то просто загоняем степень под корень:
В общем виде будет:
Идея понятна: возводим в степень подкоренное выражение, а дальше упрощаем, вынося множители из-под корня, если это возможно. Если n чётно, то a должно быть неотрицательным. Почему – понятно, думаю.) А если n нечётно, то никаких ограничений на a уже нету:
Разберёмся теперь с корнем из степени . То есть, в степень будет возводиться уже не сам корень, а подкоренное выражение . Здесь тоже ничего сложного, но простора для ошибок значительно больше. Почему? Потому, что в игру вступают отрицательные числа, которые могут вносить путаницу в знаках. Пока начнём с корней нечётных степеней – они гораздо проще.
Пусть у нас есть число 2. Можно его возвести в куб? Конечно!
А теперь – обратно извлечём из восьмёрки кубический корень:
С двойки начали, к двойке же и вернулись.) Ничего удивительного: возведение в куб скомпенсировалось обратной операцией – извлечением кубического корня.
Другой пример:
Здесь тоже всё путём. Степень и корень друг друга скомпенсировали. В общем виде для корней нечётных степеней можно записать такую формулку:
Эта формула справедлива для любого действительного числа a . Хоть положительного, хоть отрицательного.
То есть, нечётная степень и корень этой же степени всегда друг друга компенсируют и получается подкоренное выражение. :)
А вот с чётной степенью этот фокус может уже не пройти. Смотрите сами:
Здесь пока ничего особенного. Четвёртая степень и корень четвёртой же степени тоже друг друга уравновесили и получилась просто двойка, т.е. подкоренное выражение. И для любого неотрицательного числа будет то же самое. А теперь всего лишь заменим в этом корне два на минус два. То есть, посчитаем вот такой корень:
Минус у двойки благополучно «сгорел» из-за четвёртой степени. И в результате извлечения корня (арифметического!) мы получили положительное число. Было минус два, стало плюс два.) А вот если бы мы просто бездумно «сократили» степень и корень (одинаковые же!), то получили бы
Что является грубейшей ошибкой, да.
Поэтому для чётного показателя формула корня из степени выглядит вот так:
Здесь добавился нелюбимый многими знак модуля, но в нём страшного ничего нет: благодаря ему, формула также работает для любого действительного числа a. И модуль просто отсекает минусы:
Только в корнях n-й степени появилось дополнительное разграничение на чётные и нечётные степени. Чётные степени, как мы видим, более капризные, да.)
А теперь рассмотрим новое полезное и весьма интересное свойство, уже характерное именно для корней n-й степени: если показатель корня и показатель степени подкоренного выражения умножить (разделить) на одно и то же натуральное число, то значение корня не изменится .
Чем-то напоминает основное свойство дроби, не правда ли? В дробях мы тоже числитель и знаменатель можем умножать (делить) на одно и то же число (кроме нуля). На самом деле, это свойство корней – тоже следствие основного свойства дроби. Когда мы познакомимся со степенью с рациональным показателем , то всё станет ясно. Что, как и откуда.)
Прямое применение этой формулы позволяет нам упрощать уже совершенно любые корни из любых степеней. В том числе, если показатели степени подкоренного выражения и самого корня разные . Например, надо упростить вот такое выражение:
Поступаем просто. Выделяем для начала под корнем четвёртую степень из десятой и – вперёд! Как? По свойствам степеней, разумеется! Выносим множитель из-под корня или работаем по формуле корня из степени.
А вот упростим, используя как раз это свойство. Для этого четвёрку под корнем представим как :
И теперь – самое интересное – сокращаем мысленно показатель под корнем (двойку) с показателем корня (четвёркой)! И получаем:
Формулы степеней используют в процессе сокращения и упрощения сложных выражений, в решении уравнений и неравенств.
Число c является n -ной степенью числа a когда:
Операции со степенями.
1. Умножая степени с одинаковым основанием их показатели складываются:
a m ·a n = a m + n .
2. В делении степеней с одинаковым основанием их показатели вычитаются:
3. Степень произведения 2-х либо большего числа множителей равняется произведению степеней этих сомножителей:
(abc…) n = a n · b n · c n …
4. Степень дроби равняется отношению степеней делимого и делителя:
(a/b) n = a n /b n .
5. Возводя степень в степень, показатели степеней перемножают:
(a m) n = a m n .
Каждая вышеприведенная формула верна в направлениях слева направо и наоборот.
Например . (2·3·5/15)² = 2²·3²·5²/15² = 900/225 = 4 .
Операции с корнями.
1. Корень из произведения нескольких сомножителей равняется произведению корней из этих сомножителей:
2. Корень из отношения равен отношению делимого и делителя корней:
3. При возведении корня в степень довольно возвести в эту степень подкоренное число:
4. Если увеличить степень корня в n раз и в тоже время возвести в n -ую степень подкоренное число, то значение корня не поменяется:
5. Если уменьшить степень корня в n раз и в тоже время извлечь корень n -ой степени из подкоренного числа, то значение корня не поменяется:
Степень с отрицательным показателем. Степень некоторого числа с неположительным (целым) показателем определяют как единицу, деленную на степень того же числа с показателем, равным абсолютной величине неположительного показателя:
Формулу a m :a n =a m - n можно использовать не только при m > n , но и при m < n .
Например . a 4:a 7 = a 4 - 7 = a -3 .
Чтобы формула a m :a n =a m - n стала справедливой при m=n , нужно присутствие нулевой степени.
Степень с нулевым показателем. Степень всякого числа, не равного нулю, с нулевым показателем равняется единице.
Например . 2 0 = 1,(-5) 0 = 1,(-3/5) 0 = 1.
Степень с дробным показателем. Чтобы возвести действительное число а в степень m/n , необходимо извлечь корень n -ой степени из m -ой степени этого числа а .