Преобразования числовых иррациональных выражений

Содержание

Преобразования числовых иррациональных выражений (Задание 16)

В задании 16 ЕГЭ-база проверяется умение работать со степенями, логарифмами, тригонометрией и корнями. В этом конспекте разберём иррациональные выражения - те, в которых встречаются квадратные корни.

Несмотря на название, такие задачи почти всегда решаются в одно-два действия. Главное - знать четыре свойства корней и уметь замечать формулу разности квадратов.

Суть темы

Цель любой такой задачи - избавиться от знака корня и получить целое число или простую десятичную дробь. Составители экзамена не требуют вычислять 11\sqrt{11} на черновике столбиком. Вместо этого они подбирают числа так, чтобы сработало одно из свойств корня или формула сокращённого умножения.

Типичные сюжеты в этом номере:

  • умножение или деление корней: 12⋅3\sqrt{12}\cdot\sqrt{3}, 483\dfrac{\sqrt{48}}{\sqrt{3}};
  • вынесение множителя из-под корня: 50=52\sqrt{50}=5\sqrt{2};
  • умножение двух скобок "разность на сумму" (разность квадратов);
  • возведение корня с коэффициентом в квадрат: (23)2=12(2\sqrt{3})^2=12.

Основные формулы

Тебе понадобятся четыре базовых свойства квадратного корня и одна формула сокращённого умножения.

Эти равенства работают в обе стороны. Слева направо - чтобы разбить большой корень на множители (например, 72=36⋅2=62\sqrt{72}=\sqrt{36}\cdot\sqrt{2}=6\sqrt{2}). Справа налево - чтобы перемножить корни и увидеть, что из произведения извлекается целое (2⋅8=16=4\sqrt{2}\cdot\sqrt{8}=\sqrt{16}=4).

Эти два равенства фактически говорят одно и то же: корень и квадрат "уничтожают" друг друга. А ещё из них следует правило, которое чаще всего нужно в номере 16:

Например, (23)2=4⋅3=12(2\sqrt{3})^2 = 4\cdot 3 = 12, а (52)2=25⋅2=50(5\sqrt{2})^2 = 25\cdot 2 = 50.

Последняя формула - уже знакомая тебе из алгебры формула сокращённого умножения. Она превращает произведение двух скобок в простую разность.

Порядок слагаемых в итоговой разности всегда диктует скобка с минусом: что стояло в ней первым, то и возводится в квадрат первым.

Геометрическая иллюстрация формулы разности квадратов a^2 -

Алгоритм решения

Встретив выражение с корнями, действуй так:

Примеры решения

Разберём три задачи: от самой простой до типичной экзаменационной.

Пример 1. Произведение корней

Условие: Найди значение выражения 20⋅45\sqrt{20}\cdot\sqrt{45}.

Решение:

  1. Объединяем корни по правилу a⋅b=a⋅b\sqrt{a}\cdot\sqrt{b}=\sqrt{a\cdot b}:
20⋅45=20⋅45\sqrt{20}\cdot\sqrt{45} = \sqrt{20\cdot 45}
  1. Считаем произведение под корнем:
20⋅45=90020\cdot 45 = 900
  1. Извлекаем корень из полной степени:
900=30\sqrt{900} = 30

Ответ: 3030

В следующем примере уже встречается классическая разность квадратов - самая частая форма задачи в номере 16.

Пример 2. Разность квадратов с целым числом

Условие: Найди значение выражения (23−3)(23+3)(\sqrt{23} - 3)(\sqrt{23} + 3).

А теперь - самый "коварный" вариант, в котором перед корнем стоит множитель. Здесь нужно аккуратно возвести в квадрат всё выражение целиком.

Пример 3. Разность квадратов с коэффициентом

Условие: Найди значение выражения (26−5)(26+5)(2\sqrt{6} - \sqrt{5})(2\sqrt{6} + \sqrt{5}).

Частые ошибки

В этой теме школьники редко промахиваются в идее - чаще всего ошибки чисто вычислительные.

Что запомнить

  • Корень из произведения = произведение корней, то же для частного. Но не для суммы: a+b≠a+b\sqrt{a+b}\neq\sqrt{a}+\sqrt{b}.
  • Корень в квадрате равен подкоренному числу: (17)2=17(\sqrt{17})^2 = 17.
  • Корень с коэффициентом возводится в квадрат по частям: (ca)2=c2⋅a(c\sqrt{a})^2 = c^2\cdot a.
  • Две скобки с одинаковыми слагаемыми и разными знаками - это разность квадратов. Ориентируйся на скобку с минусом.
  • В ответе должно получиться целое число или простая десятичная дробь. Если остался корень - где-то допущена ошибка.

Стратегия на экзамене

Проверь себя
  1. Чему равно 8⋅2\sqrt{8}\cdot\sqrt{2}?
  2. Чему равно (32)2(3\sqrt{2})^2?
  3. Найди значение выражения (29−5)(29+5)(\sqrt{29}-5)(\sqrt{29}+5).
  4. Верно ли, что 9+16=9+16\sqrt{9+16}=\sqrt{9}+\sqrt{16}?