Корень n-й степени и степень с рациональным показателем
Арифметический корень степени n, свойства радикалов, определение степени с рациональным и действительным показателями.
Корнем n-й степени (n ∈ ℕ, n ≥ 2) из действительного числа a называют такое число b, n-я степень которого равна a: bⁿ = a. Если n — четное число (n = 2k), корень четной степени из отрицательного числа в действительных числах не существует; из неотрицательного числа a ≥ 0 корень четной степени имеет два значения (±b), из которых неотрицательное называют арифметическим корнем: ⁿ√a ≥ 0. Если n — нечетное число (n = 2k + 1), корень существует из любого действительного числа a ∈ ℝ и имеет тот же знак, что и a: ²ᵏ⁺¹√(-a) = -²ᵏ⁺¹√a.
Четная степень
Нечетная степень
Тождество с модулем для четных степеней
Для любого действительного числа a: ²ᵏ√(a²ᵏ) = |a|. Запись вида √(a²) = a неверна при a < 0 (например, √((-5)²) = |-5| = 5).
Анализ четности показателя n
Проверка знака подкоренного числа
Извлечение корня
Для любых неотрицательных чисел a ≥ 0, b ≥ 0 и натуральных показателей n, k ≥ 2 справедливы свойства: 1) Корень из произведения: ⁿ√(ab) = ⁿ√a · ⁿ√b. 2) Корень из дроби: ⁿ√(a/b) = ⁿ√a / ⁿ√b (b > 0). 3) Возведение корня в степень: (ⁿ√a)ᵏ = ⁿ√(aᵏ). 4) Извлечение корня из корня: ⁿ√(ᵏ√a) = ⁿᵏ√a. 5) Основное свойство радикала (сокращение показателей): ⁿᵐ√(aᵏᵐ) = ⁿ√(aᵏ).
Произведение корней
Корень из корня
Приведение к общему показателю
Чтобы перемножить корни разных степеней (например, √2 и ∛3), их приводят к общему показателю 6: ⁶√(2³) · ⁶√(3²) = ⁶√(8 · 9) = ⁶√72.
Факторизация подкоренных выражений
Приведение к общему показателю корня
Группировка и упрощение
Если под знаком корня ⁿ√A содержится множитель в n-й степени, его можно вынести за знак корня. При нечетном n: ⁿ√(bⁿ · c) = b · ⁿ√c. При четном n выносится модуль: ²ᵏ√(b²ᵏ · c) = |b| · ²ᵏ√c. Наоборот, при внесении положительного множителя b > 0 под корень степени n, он возводится в степень n: b · ⁿ√c = ⁿ√(bⁿ · c). Если b < 0 и n четно, знак минус оставляют перед корнем: b · ²ᵏ√c = -²ᵏ√(|b|²ᵏ · c).
Упрощение подкоренного выражения
Сохранение знака
Осторожность со знаком переменной
Если знак переменной x неизвестен, при вынесении из квадратного корня √(x²y) ОБЯЗАТЕЛЬНО пишите |x|√y.
Выделение степеней n
Извлечение множителя
Раскрытие модуля
Степенью положительного числа a с рациональным показателем r = m/n (где m ∈ ℤ, n ∈ ℕ, n ≥ 2) называют корень n-й степени из числа aᵐ: a^{m/n} = ⁿ√(aᵐ). Степень с отрицательным дробным показателем: a^{-m/n} = 1 / a^{m/n} = 1 / ⁿ√(aᵐ). По определению, степень с рациональным показателем задается только для положительных оснований a > 0 (для нуля 0^{m/n} = 0 при m > 0; для отрицательных оснований степень с дробным показателем не рассматривается во избежание противоречий при сокращении дробей).
Рациональная степень
Положительное основание
Почему отрицательные основания запрещены
Если бы (-8)^{1/3} = -2, то сократив 1/3 = 2/6, получили бы (-8)^{2/6} = ⁶√((-8)²) = ⁶√64 = +2. Равенство -2 = +2 абсурдно, поэтому основание строго a > 0.
Перевод корня в степень
Применение законов степеней
Обратный перевод в корень
Для любого положительного основания a > 0, b > 0 и любых рациональных (и действительных) показателей p, q ∈ ℝ сохраняются все классические законы действий со степенями: 1) aᵖ · a^q = a^{p+q}; 2) aᵖ / a^q = a^{p-q}; 3) (aᵖ)^q = a^{p · q}; 4) (ab)ᵖ = aᵖ · bᵖ; 5) (a/b)ᵖ = aᵖ / bᵖ; 6) a⁰ = 1; 7) a⁻ᵖ = 1 / aᵖ. Эти законы позволяют унифицировать алгебраические преобразования сложных иррациональных выражений.
Сложение показателей
Умножение показателей
Упрощение громоздких корней через степени
Вместо мучительного поиска общего корня переведите все радикалы в дробные степени (a^{1/2}, a^{1/3}, a^{1/6}) и примените сложение дробей!
Унификация оснований
Замена радикалов дробными степенями
Алгебраические действия с дробями
- 1. 1. Определение корня n-й степени из действительного числа~5 мин
- 2. 2. Основные свойства корней n-й степени (радикалов)~5 мин
- 3. 3. Вынесение и внесение множителя под знак корня~5 мин
- 4. 4. Определение степени с рациональным показателем~5 мин
- 5. 5. Законы действий со степенями для рациональных и действительных показателей~5 мин
