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关于 RADICALAX 的一些事情
A·G·莫德科维奇
“现在,”考官说,“我想再给你一项任务,一项非常简单的任务。”这里是:
已知一个卡梅特在青门线上的投影是 6 厘米,另一个卡梅特的投影比这个卡梅特的长度小 1.5 厘米,求直角三角形的边。
…几分钟后,申请人一起去见审查员。
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我们使用已知的关系
C H 2 = B H ⋅ A H CH^2 = BH \cdot AH C H 2 = B H ⋅ A H 或 C H 2 = 6 ( x − 1 , 5 ) . CH^2 = 6(x - 1,5). C H 2 = 6 ( x − 1 , 5 ) .
将勾股定理应用到直角三角形A C H ACH A C H ,我们得到
A C 2 − C H 2 = A H , \sqrt{AC^2 - CH^2} = AH, A C 2 − C H 2 = A H ,
那是
x 2 − 6 ( x − 1 , 5 ) = x − 1 , 5. \sqrt{x^2 - 6(x - 1,5)} = x - 1,5. x 2 − 6 ( x − 1 , 5 ) = x − 1 , 5.
“嗯,到目前为止一切都是正确的,”审查员指出,“尽管我们必须说所选择的解决方案路径并不是最合理的。”
“然后,”参赛者继续说道,“剩下简单的计算:
x 2 − 6 x + 9 = x − 1 , 5 ; ( x − 3 ) 2 = x − 1 , 5 ; \sqrt{x^2 - 6x + 9} = x - 1,5; \quad \sqrt{(x - 3)^2} = x - 1,5; x 2 − 6 x + 9 = x − 1 , 5 ; ( x − 3 ) 2 = x − 1 , 5 ;
x − 3 = x − 1 , 5 ; − 3 = − 1 , 5. x - 3 = x - 1,5; \quad -3 = -1,5. x − 3 = x − 1 , 5 ; − 3 = − 1 , 5.
由于最后一个等式是假的,所以问题无解。
“不幸的是,我一定让你失望了,”主考官说道,“这个问题是有解决办法的。”例如,可以这样解决:从已知关系A C 2 = A B ⋅ A H AC^2 = AB \cdot AH A C 2 = A B ⋅ A H 我们有x 2 = ( x + 4 , 5 ) ( x − 1 , 5 ) , 3 x = 4 , 5 ⋅ 1 , 5 x^2 = (x + 4,5) (x - 1,5), 3x = 4,5 \cdot 1,5 x 2 = ( x + 4 , 5 ) ( x − 1 , 5 ) , 3 x = 4 , 5 ⋅ 1 , 5 和x = 2 , 25 x = 2,25 x = 2 , 25 ,即A C = 2 , 25 AC = 2,25 A C = 2 , 25 cm。然后是A B = 6 , 75 AB = 6,75 A B = 6 , 75 厘米,然后是B C = 4 2 BC = 4\sqrt{2} B C = 4 2 厘米。
并且,注意到申请人困惑的表情,审查员补充道:
你显然对你的推理中的错误所在感兴趣。好吧,让我们弄清楚一下。
错误在哪里?
“你记得,”考官开始说道,“我虽然有所保留,但还是认可了你的几何推理。”所以错误只可能发生在你所谓的“简单计算”中。更准确地说,在提取平方根时出现了错误。你没有教说,根据问题的意思,数量( x − 3 ) 2 \sqrt{(x - 3)^2} ( x − 3 ) 2 必须是正数。一般来说,在实数领域,符号 \sqrt{} 表示算术的、非负的根值。所以,16 = 4 \sqrt{16} = 4 16 = 4 ,你不能写16 = − 4 \sqrt{16} = -4 16 = − 4 或16 = ± 4 \sqrt{16} = \pm 4 16 = ± 4 。因此,不能说a 2 = a \sqrt{a^2} = a a 2 = a 总是:对于a ≥ 0 a \geq 0 a ≥ 0 来说这个等式是正确的,但是数字a a a 也可以是负数!化简,例如 ( − 3 ) 2 \sqrt{(-3)^2} ( − 3 ) 2 :
申请人写道:
( − 3 ) 2 = 9 = 3. \sqrt{(-3)^2} = \sqrt{9} = 3. ( − 3 ) 2 = 9 = 3.
( − 3 ) 2 = − ( − 3 ) . \sqrt{(-3)^2} = -(-3). ( − 3 ) 2 = − ( − 3 ) .
一般来说,如果a < 0 a < 0 a < 0 ,则a 2 = − a \sqrt{a^2} = -a a 2 = − a 。
因此,
a 2 = { a , если a ≥ 0 , − a , если a < 0. \sqrt{a^2} = \begin{cases} a, если a \geq 0, \\ -a, если a < 0. \end{cases} a 2 = { a , если a ≥ 0 , − a , если a < 0.
“我明白了,”申请人感叹道,“这可以简单地写成:a 2 = ∣ a ∣ \sqrt{a^2} = |a| a 2 = ∣ a ∣ ,因为模型a a a 的定义方式完全相同:
∣ a ∣ = { a , если a ≥ 0 , − a , если a < 0. |a| = \begin{cases} a, если a \geq 0, \\ -a, если a < 0. \end{cases} ∣ a ∣ = { a , если a ≥ 0 , − a , если a < 0.
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( x − 3 ) 2 = ( x − 3 ) , потому что ( x − 3 ) может быть и отрицательным числом.Если воспользоваться тем, что ( x − 3 ) 2 = ∣ x − 3 ∣ , то приdem к управлению ∣ x − 3 ∣ = x − 1 , 5. \sqrt{(x-3)^2} = (x-3), \text{ потому что } (x-3) \text{ может быть и отрицательным числом.}
\text{Если воспользоваться тем, что } \sqrt{(x-3)^2} = |x-3|, \text{ то приdem к управлению } |x-3| = x-1, 5. ( x − 3 ) 2 = ( x − 3 ) , потому что ( x − 3 ) может быть и отрицательным числом . Если воспользоваться тем , что ( x − 3 ) 2 = ∣ x − 3∣ , то при dem к управлению ∣ x − 3∣ = x − 1 , 5.
接下来我们应该考虑两种情况:1)x − 3 ≥ 0 x-3 \geq 0 x − 3 ≥ 0 ; 2)x − 3 < 0 x-3 < 0 x − 3 < 0 。你只考虑了第一种情况,所以过早地得出了问题无解的结论。在第二种情况下∣ x − 3 ∣ = − ( x − 3 ) |x-3| = -(x-3) ∣ x − 3∣ = − ( x − 3 ) 。然后从方程− ( x − 3 ) = x − 1 , 5 -(x-3) = x-1, 5 − ( x − 3 ) = x − 1 , 5 我们得到x = 2 , 25 x = 2, 25 x = 2 , 25 ,即A C = 2 , 25 AC = 2, 25 A C = 2 , 25 厘米。
“一切都清楚了,”参赛者说。
在这种情况下,我们将认为我们的谈话结束了。恳请您原谅,我给您以下建议:
别忘了a 2 = ∣ a ∣ ! \sqrt{a^2} = |a|! a 2 = ∣ a ∣ !
我们将与申请人和审查员讨论这个问题,但我们会考虑审查员的建议。特别是,我们将在解决以下示例时使用它。
示例 1:简化表达式
a + x 2 x − 2 a + a + x 2 x + 2 a , если x > a . \sqrt{\frac{a+x^2}{x} - 2\sqrt{a}} + \sqrt{\frac{a+x^2}{x} + 2\sqrt{a}}, \text{ если } x > \sqrt{a}. x a + x 2 − 2 a + x a + x 2 + 2 a , если x > a .
解决方案。我们有
a + x 2 − 2 x a x + a + x 2 + 2 x a x = \sqrt{\frac{a+x^2-2x\sqrt{a}}{x}} + \sqrt{\frac{a+x^2+2x\sqrt{a}}{x}} = x a + x 2 − 2 x a + x a + x 2 + 2 x a =
( V a ˉ − x ) 2 x + ( V a ˉ + x ) 2 x = ∣ V a ˉ − x ∣ V x ˉ + ∣ V a ˉ + x ∣ V x ˉ . \frac{\sqrt{(V\bar{a}-x)^2}}{\sqrt{x}} + \frac{\sqrt{(V\bar{a}+x)^2}}{\sqrt{x}} = \frac{|V\bar{a}-x|}{V\bar{x}} + \frac{|V\bar{a}+x|}{V\bar{x}}. x ( V a ˉ − x ) 2 + x ( V a ˉ + x ) 2 = V x ˉ ∣ V a ˉ − x ∣ + V x ˉ ∣ V a ˉ + x ∣ .
因为根据条件x > a ≥ 0 x > \sqrt{a} \geq 0 x > a ≥ 0 ,则∣ V a ˉ − x ∣ = − V a ˉ + x |V\bar{a}-x| = -V\bar{a} + x ∣ V a ˉ − x ∣ = − V a ˉ + x ,∣ V a ˉ + x ˉ ∣ = a + x |V\bar{a}+\bar{x}| = \sqrt{a} + x ∣ V a ˉ + x ˉ ∣ = a + x ,这个表达式变换如下:
− V a ˉ + x + a + x x = 2 x . \frac{-V\bar{a} + x + \sqrt{a} + x}{\sqrt{x}} = 2\sqrt{x}. x − V a ˉ + x + a + x = 2 x .
关于自由基性质的几句话
在解决带有部首的动作示例时,必须使用部首的各种性质。因此,在示例 1 中,我们相当随意地使用了众所周知的属性:
a b = a b . \sqrt{\frac{a}{b}} = \frac{\sqrt{a}}{b}. b a = b a .
然而,应该考虑到这种相等仅发生在a ≥ 0 a \geq 0 a ≥ 0 和b > 0 b > 0 b > 0 的情况下。如果a a a 和b b b 是负数,那么符号a b \frac{\sqrt{a}}{b} b a 在实数领域没有意义。在示例 1 中,就我们而言,由于 ( V a ˉ − x ) 2 > 0 (V\bar{a}-x)^2 > 0 ( V a ˉ − x ) 2 > 0 、( V a ˉ + x ) 2 > 0 (V\bar{a}+x)^2 > 0 ( V a ˉ + x ) 2 > 0 以及条件 x > 0 x > 0 x > 0 ,因此没有发生错误。但是,无论如何,从上面我们可以得出以下结论:在揭示乘积或分数的(次数)根时必须非常小心。一般情况下,当a a a 和b b b 的符号未知时,建议进行如下推理:
a b = ∣ a ∣ ∣ b ∣ = ∣ a ∣ ∣ b ∣ . \sqrt{\frac{a}{b}} = \sqrt{\frac{|a|}{|b|}} = \sqrt{\frac{|a|}{|b|}}. b a = ∣ b ∣ ∣ a ∣ = ∣ b ∣ ∣ a ∣ .
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因此,如果数字 a a a 和 b b b 具有相同的符号,则
a b = ∣ a ∣ ∣ b ∣ \sqrt{\frac{a}{b}} = \frac{\sqrt{|a|}}{\sqrt{|b|}} b a = ∣ b ∣ ∣ a ∣
和类似地
a b = ∣ a ∣ ⋅ ∣ b ∣ . \sqrt{ab} = \sqrt{|a|} \cdot \sqrt{|b|}. ab = ∣ a ∣ ⋅ ∣ b ∣ .
示例 2:简化
a − x a + x + a + x a − x − 16 a 2 − x , \sqrt{\frac{a-\sqrt{x}}{a+\sqrt{x}}} + \sqrt{\frac{a+\sqrt{x}}{a-\sqrt{x}}} - \sqrt{\frac{16}{a^2-x}}, a + x a − x + a − x a + x − a 2 − x 16 , 如果x = 4 ( a − 1 ) x = 4(a-1) x = 4 ( a − 1 ) 。
解决方案。相反,让我们表达a a a 到x x x :a = x + 4 4 a = \frac{x+4}{4} a = 4 x + 4 ,并将其代入这个表达式。它是这样转换的:
x − 4 x + 4 x + 4 x + 4 + x + 4 x + 4 x − 4 x + 4 − 16 2 ( x + 4 ) 2 − 16 x \sqrt{\frac{x-4\sqrt{x}+4}{x+4\sqrt{x}+4}} + \sqrt{\frac{x+4\sqrt{x}+4}{x-4\sqrt{x}+4}} - \sqrt{\frac{16^2}{(x+4)^2-16x}} x + 4 x + 4 x − 4 x + 4 + x − 4 x + 4 x + 4 x + 4 − ( x + 4 ) 2 − 16 x 1 6 2
= ∣ x − 2 ∣ ∣ x + 2 ∣ + ∣ x + 2 ∣ ∣ x − 2 ∣ − 16 x 2 − 8 x + 16 = \frac{|\sqrt{x}-2|}{|\sqrt{x}+2|} + \frac{|\sqrt{x}+2|}{|\sqrt{x}-2|} - \frac{16}{\sqrt{x^2}-8x+16} = ∣ x + 2∣ ∣ x − 2∣ + ∣ x − 2∣ ∣ x + 2∣ − x 2 − 8 x + 16 16
= ( x − 4 x + 4 ) + ( x + 4 x + 4 ) ∣ ( x ) 2 − 4 ∣ − 16 ∣ x − 4 ∣ = 2 x + 8 ∣ x − 4 ∣ − 16 ∣ x − 4 ∣ = 2 x − 4 ∣ x − 4 ∣ . = \frac{(x-4\sqrt{x}+4) + (x+4\sqrt{x}+4)}{|(\sqrt{x})^2-4|} - \frac{16}{|x-4|} = \frac{2x+8}{|x-4|} - \frac{16}{|x-4|} = 2\frac{x-4}{|x-4|}. = ∣ ( x ) 2 − 4∣ ( x − 4 x + 4 ) + ( x + 4 x + 4 ) − ∣ x − 4∣ 16 = ∣ x − 4∣ 2 x + 8 − ∣ x − 4∣ 16 = 2 ∣ x − 4∣ x − 4 .
另请注意,如果a > 2 a > 2 a > 2 则为x > 4 x > 4 x > 4 ,如果1 ⩽ a < 2 1 \leqslant a < 2 1 ⩽ a < 2 则为x < 4 x < 4 x < 4 。
最终答案:
2 如果a > 2 a > 2 a > 2 ,
2 如果1 ⩽ a < 2 1 \leqslant a < 2 1 ⩽ a < 2 。
我们使用了 - 这通常很有用 - 模块的以下属性:对于所有 a a a 和 b b b
∣ a ∣ ⋅ ∣ b ∣ = ∣ a b ∣ , ∣ a ∣ 2 = a 2 . |a| \cdot |b| = |ab|, \quad |a|^2 = a^2. ∣ a ∣ ⋅ ∣ b ∣ = ∣ ab ∣ , ∣ a ∣ 2 = a 2 .
现在我们将详细讨论根的一个更重要的属性。
示例 3:简化
1 2 ( 19 + 6 10 ) 10 3 2 − 2 5 5 . \sqrt[10]{\frac{1}{2}(19+6\sqrt{10})} \sqrt[5]{3\sqrt{2}-2\sqrt{5}}. 10 2 1 ( 19 + 6 10 ) 5 3 2 − 2 5 .
解决方案。人们常常这样想。 Using the well-known property of the root, you can show the root of the second factor by multiplying by 2 and at the same time squaring the subordinate expression;我们得到
1 2 ( 19 + 6 10 ) 10 3 2 − 2 5 5 \sqrt[10]{\frac{1}{2}(19+6\sqrt{10})} \sqrt[5]{3\sqrt{2}-2\sqrt{5}} 10 2 1 ( 19 + 6 10 ) 5 3 2 − 2 5
= 1 2 ( 19 + 6 10 ) 10 ( 3 2 − 2 5 ) 2 10 = \sqrt[10]{\frac{1}{2}(19+6\sqrt{10})} \sqrt[10]{(3\sqrt{2}-2\sqrt{5})^2} = 10 2 1 ( 19 + 6 10 ) 10 ( 3 2 − 2 5 ) 2
= 1 2 ( 19 + 6 10 ) 10 19 2 − ( 6 10 ) 2 10 = 1 10 = 1. = \sqrt[10]{\frac{1}{2}(19+6\sqrt{10})} \sqrt[10]{19^2-(6\sqrt{10})^2} = \sqrt[10]{1} = 1. = 10 2 1 ( 19 + 6 10 ) 10 1 9 2 − ( 6 10 ) 2 = 10 1 = 1.
但这里有一个错误!正确答案是负一。重点是3 2 − 2 5 < 0 3\sqrt{2}-2\sqrt{5} < 0 3 2 − 2 5 < 0 因为( 3 2 ) 2 = 18 < ( 2 5 ) 2 = 20 (3\sqrt{2})^2 = 18 < (2\sqrt{5})^2 = 20 ( 3 2 ) 2 = 18 < ( 2 5 ) 2 = 20 。
因此,事实并非如此 3 2 − 2 5 5 = ( 3 2 − 2 5 ) 2 10 \sqrt[5]{3\sqrt{2}-2\sqrt{5}} = \sqrt[10]{(3\sqrt{2}-2\sqrt{5})^2} 5 3 2 − 2 5 = 10 ( 3 2 − 2 5 ) 2 ,但确实如此 3 2 − 2 5 5 = − 2 5 − 3 2 5 = − ( 2 5 − 3 2 ) 2 10 \sqrt[5]{3\sqrt{2}-2\sqrt{5}} = -\sqrt[5]{2\sqrt{5}-3\sqrt{2}} = -\sqrt[10]{(2\sqrt{5}-3\sqrt{2})^2} 5 3 2 − 2 5 = − 5 2 5 − 3 2 = − 10 ( 2 5 − 3 2 ) 2 .
示例 4:化简 ( π 2 − 10 ) 4 8 \sqrt[8]{(\pi^2-10)^4} 8 ( π 2 − 10 ) 4 。
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( π 2 − 10 ) 4 8 = π 2 − 10 \sqrt[8]{(\pi^2 - 10)^4} = \sqrt{\pi^2 - 10} 8 ( π 2 − 10 ) 4 = π 2 − 10
(the result does not make sense because π 2 < 10 \pi^2 < 10 π 2 < 10 ).以下等式成立:
( π 2 − 10 ) 4 8 = 10 − π 2 . \sqrt[8]{(\pi^2 - 10)^4} = \sqrt{10 - \pi^2}. 8 ( π 2 − 10 ) 4 = 10 − π 2 .
结果,我们得出以下结论:
任务
列出下列等式成立的条件(k k k 和 n n n - 自然数):
a) − a n = − a n ; \sqrt[n]{-a} = -\sqrt[n]{a}; n − a = − n a ;
e) a ⋅ b n = a n b n ; a \cdot \sqrt[n]{b} = \sqrt[n]{a^n b}; a ⋅ n b = n a n b ;
6) a n n = a ; \sqrt[n]{a^n} = a; n a n = a ;
g) a n = a k n ; \sqrt[n]{a} = \sqrt[n]{a^k}; n a = n a k ;
b) ( a n ) n = a ; (\sqrt[n]{a})^n = a; ( n a ) n = a ;
h) a n k = a k ; \sqrt[k]{\sqrt[n]{a}} = \sqrt[k]{a}; k n a = k a ;
d) a ⋅ b n = a n ⋅ b n ; \sqrt[n]{a \cdot b} = \sqrt[n]{a} \cdot \sqrt[n]{b}; n a ⋅ b = n a ⋅ n b ;
我)( a n ) k = a k n ; (\sqrt[n]{a})^k = \sqrt[n]{a^k}; ( n a ) k = n a k ;
e) a b n = a n n b n ; \sqrt[n]{\frac{a}{b}} = \frac{\sqrt[n]{a}}{n \sqrt[n]{b}}; n b a = n n b n a ;
j) 如果a < b a < b a < b ,则a n < b n \sqrt[n]{a} < \sqrt[n]{b} n a < n b 。
化简下列表达式:
a) ( a + 1 a − 1 + a − 1 a + 1 ) ⋅ ( a + 1 a − 1 − a − 1 a + 1 ) ; (\sqrt{\frac{a+1}{a-1}} + \sqrt{\frac{a-1}{a+1}}) \cdot (\sqrt{\frac{a+1}{a-1}} - \sqrt{\frac{a-1}{a+1}}); ( a − 1 a + 1 + a + 1 a − 1 ) ⋅ ( a − 1 a + 1 − a + 1 a − 1 ) ;
6) 3 y + x 3 2 x + 3 x y − 3 y + x 3 2 x − 3 x y ; \sqrt{\frac{3y+x^3}{2x}} + \sqrt{3xy} - \sqrt{\frac{3y+x^3}{2x}} - \sqrt{3xy}; 2 x 3 y + x 3 + 3 x y − 2 x 3 y + x 3 − 3 x y ;
b) ( 4 a 2 m − 2 + a − 2 m 2 − 4 ) − 1 / 2 2 m a ( m 2 − a 2 ) − 1 / 2 ⋅ ( 2 m 4 − a 2 m − 2 − 2 a 2 1 − a 2 m − 2 ) ; \frac{(4a^2m^{-2} + a^{-2}m^2 - 4)^{-1/2}}{2ma (m^2 - a^2)^{-1/2}} \cdot \left(2 \sqrt{m^4 - \frac{a^2}{m^{-2}}} - \frac{2a^2}{\sqrt{1 - a^2}m^{-2}}\right); 2 ma ( m 2 − a 2 ) − 1/2 ( 4 a 2 m − 2 + a − 2 m 2 − 4 ) − 1/2 ⋅ ( 2 m 4 − m − 2 a 2 − 1 − a 2 m − 2 2 a 2 ) ;
d) a + 2 + 5 ⋅ ( 9 − 4 5 ) 3 12 2 − 5 3 ⋅ 9 + 4 5 6 − a 2 3 + a 3 . \frac{a + \sqrt{2 + \sqrt{5}} \cdot \sqrt[12]{(9 - 4\sqrt{5})^3}}{\sqrt[3]{2 - \sqrt{5}} \cdot \sqrt[6]{9 + 4\sqrt{5}} - \sqrt[3]{a^2} + \sqrt[3]{a}}. 3 2 − 5 ⋅ 6 9 + 4 5 − 3 a 2 + 3 a a + 2 + 5 ⋅ 12 ( 9 − 4 5 ) 3 .