8.5: Раціональні показники
Цілі навчання
- Пишіть вирази з раціональними показниками в радикальній формі.
- Напишіть радикальні вирази з раціональними показниками.
- Виконуйте операції та спрощуйте вирази з раціональними показниками.
- Виконуйте операції над радикалами з різними показниками.
Визначення раціональних показників
Поки що експоненти були обмежені цілими числами. У цьому розділі ми визначимо, що означають раціональні (або дробові) показники і як з ними працювати. Застосовуються всі правила для експонентів, розроблених до цього моменту. Зокрема, нагадаємо правило добутку для експонентів. Дано будь-які раціональні числа m та n, потім
xm⋅xn=xm+n
Наприклад, якщо у нас є показник12, то правило добутку для експонентів передбачає наступне:
512⋅512=512+12=51=5
512Ось один з двох рівних множників 5; отже, це квадратний корінь 5, і ми можемо написати
51/2=√5
Крім того, ми бачимо, що213 це один з трьох рівних факторів 2.
213⋅213⋅213=213+13+13=233=21=2
Таким чином,213 є куб корінь 2, і ми можемо записати
21/3=3√2
Це вірно загалом, враховуючи будь-яке ненульове дійсне число a,
a1/n=n√a
Іншими словами, знаменник дробового показника визначає показник n кореня.
Приклад8.5.1
Перепишіть як радикал.
- 71/2
- 71/3
Рішення:
а.71/2=√7
б.71/3=3√7
Приклад8.5.2
Перепишіть як радикал, а потім спростіть.
- 811/2
- 811/4
Рішення:
- 811/2=√81=9
- 811/4=4√81=4√34=3
Приклад8.5.3
Перепишіть як радикал, а потім спростіть.
- (125x3)1/3
- (−32y10)1/5
Рішення:
а.
(125x3)1/3=3√125x3=3√53x3=5x
б.
Далі розглянемо дробові показники, де чисельником є ціле число, відмінне від 1. Для прикладу розглянемо наступне:
523⋅523⋅523=523+23+23=563=52
Це показує, що52/3 є одним з трьох рівних факторів52. Іншими словами,52/3 це куб корінь52 і ми можемо написати:
52/3=3√52
Загалом, задано будь-яке дійсне число a,
am/n=n√am
Вираз з раціональним показником еквівалентно радикалу, де знаменником є індекс, а чисельник - показник. Будь-який радикальний вираз можна записати з раціональним показником, який ми називаємо експоненціальною формою.
RadicalformExponentialform5√x2=x2/5
Приклад8.5.4
Перепишіть як радикал.
- 72/5
- 23/4
Рішення:
- 72/5=5√72=5√49
- 23/4=4√23=4√8
Приклад8.5.5
Перепишіть як радикал, а потім спростіть
- 82/3
- (32)3/5
Рішення:
а.
82/3=3√82=3√64=3√43=4
б Ми часто можемо уникнути дуже великих цілих чисел, працюючи з їх простою факторизацією.
(32)3/5=5√(32)3Replace32with25.=5√(25)3Applythepowerruleforexponents.=5√21515÷5=3,so215=(23)5.=5√(23)5Simplify.=23=8
З огляду на радикальний вираз, нам буде запропоновано знайти еквівалент в експоненціальній формі. Припустимо, що всі змінні є позитивними.
Приклад8.5.6
Перепишіть за допомогою раціональних показників:
3√x2
Рішення:
Тут індекс дорівнює 3, а потужність - 2. Ми можемо написати
3√x2=x2/3
Відповідь:
x2/3
Приклад8.5.7
Перепишіть за допомогою раціональних показників:
6√y3
Рішення:
Тут індекс дорівнює 6, а потужність дорівнює 3. Ми можемо написати
6√y3=y3/6=y1/2
Відповідь:
y1/2
Важливо відзначити, що наступні є рівнозначними.
n√am=(n√a)m
Іншими словами, не має значення, застосовуємо ми спочатку владу або корінь спочатку. Наприклад, ми можемо застосувати владу перед коренем:
272/3=3√272=3√(33)2=3√36=32=9
Або ми можемо застосувати їх в корені перед силою:
272/3=(3√27)2=(3√33)2=32=9
Результати однакові.
Приклад8.5.8
Перепишіть як радикал, а потім спростіть:
(−8)2/3
Рішення:
Тут індекс дорівнює 3, а потужність - 2. Ми можемо написати
(−8)2/3=(3√−8)2=(−2)2=4
Відповідь:
4
Вправа8.5.1
Перепишіть як радикал, а потім спростіть:
253/2
- Відповідь
-
125
Деякі калькулятори мають кнопку кареткиˆ. Якщо так, ми можемо обчислити наближення для радикалів, використовуючи його та раціональні показники. Наприклад, для обчислення√2=21/2=2∧(1/2)≈1.414 ми б набрали
2∧(1÷2)=
Для розрахунку3√22=22/3=2∧(2/3)=≈1.587 ми б набрали
2∧(2÷3)=
Операції з використанням правил показників
У цьому розділі ми розглядаємо всі правила показників, які поширюються на включення раціональних показників. Якщо задано будь-які раціональні числа m і n, то ми маємо
Правило продукту: | xm⋅xn=xm+n |
---|---|
Правило частки: | xmxn=xm−n,x≠0 |
Правило харчування: | (xm)n=xm⋅n |
Правило харчування для виробу: | (xy)n=xnyn |
Правило харчування для частки: | (xy)n=xnyn,y≠0 |
Негативні показники: | x−n=1xn |
Нульовий показник: | x0=1,x≠0 |
Ці правила дозволяють виконувати операції з раціональними показниками.
Приклад8.5.9
Спростити:
223⋅216
Рішення:
223⋅216=223+16Applytheproductrulexm⋅xn=xm+n.=246+16Findequivalentfractionswithacommondenominatorandthenadd.=256
Відповідь:
256
Приклад8.5.10
Спростити:
x1/2x1/3
Рішення:
x1/2x1/3=x12−13Applythequotientrulexmxn=xm−n.=x36−26Findequivalentfractionswithacommondenominatorandthensubtract.=x16
Відповідь:
x16
Приклад8.5.11
Спростити:
(y3/4)2/3
Рішення:
(y3/4)2/3=y34⋅23Applythepowerrule(xm)n=xm⋅n.=y612Multiplytheexponentsandreduce.=y12
Відповідь:
y12
Приклад8.5.12
Спростити:
(16a4b8)3/4
Рішення:
(16a4b8)3/4=(24a4b8)3/4Rewrite16as24.=(24)3/4(a4)3/4(b8)3/4Applythepowerruleforaproduct(xy)n=xnyn.=24⋅34a4⋅34b8⋅34Applythepowerruletoeachfactor.=23a3b6Simplify.=8a3b6
Відповідь:
8a3b6
Приклад8.5.13
Спростити:
Рішення:
Відповідь:
1125
Вправа8.5.2
Спростити:
(8a3/4b3)2/3a1/3
- Відповідь
-
4a1/6b2
Радикальні вирази з різними індексами
Щоб застосувати продукт або часткове правило для радикалів, показники радикалів, що беруть участь, повинні бути однаковими. Якщо індекси різні, то спочатку перепишіть радикали в експоненціальну форму, а потім застосовуйте правила для показників.
Приклад8.5.14
Помножити:
√2⋅3√2
Рішення:
У цьому прикладі індекс кожного радикального фактора різний. Звідси правило продукту для радикалів не застосовується. Почніть з перетворення радикалів в еквівалентну форму за допомогою раціональних показників. Потім застосуйте правило продукту для експонентів.
√2⋅3√2=212⋅213Equivalentsusingrationalexponents.=212+13Applytheproductruleforexponents.=23+26=256=6√25
Відповідь:
6√25
Приклад8.5.15
Розділити:
3√45√2
Рішення:
В даному прикладі індекс радикала в чисельнику відрізняється від показника радикала в знаменнику. Звідси часткове правило для радикалів не застосовується. Почніть з перетворення радикалів у еквівалентну форму за допомогою раціональних показників, а потім застосуйте правило частки для експонентів.
3√45√2=3√225√2=233215Equivalentsusingrationalexponents.=223−15Applythequotientruleforexponents.=210−315=2715=15√27
Відповідь:
15√27
Приклад8.5.16
Спростити:
√3√4
Рішення:
Тут радиканд квадратного кореня - кубічний корінь. Після перезапису цього виразу з використанням раціональних показників ми побачимо, що застосовується правило потужності для експонентів.
√3√4=√3√22=(22/3)1/2Equivalentsusingrationalexponents.=232⋅12Applythepowerruleforexponents.=213=3√2
Відповідь:
3√2
Ключові винос
- При перетворенні дробових показників в радикали використовуйте чисельник в якості степеня і знаменник як індекс радикала.
- Всі правила показників застосовуються до виразів з раціональними показниками.
Вправа8.5.3 Rational Exponents
Експрес з використанням раціональних показників.
- √6
- √10
- 3√11
- 4√2
- 3√52
- 4√23
- 5√x
- 6√x
- 6√x7
- 5√x4
- Відповідь
-
1. 61/2
3. 111/3
5. 52/3
7. x1/5
9. x7/6
Вправа8.5.4 Rational Exponents
Експрес в радикальній формі.
- 21/2
- 51/3
- 72/3
- 23/5
- x3/4
- x5/6
- x−1/2
- x−3/4
- (1x)−1/3
- (1x)−3/5
- Відповідь
-
1. √2
3. 3√72
5. 4√x3
7. √1x
9. 3√x
Вправа8.5.5 Rational Exponents
Пишіть як радикал, а потім спрощуйте.
- 251/2
- 361/2
- 1211/2
- 1441/2
- (14)12
- (49)12
- (4)−12
- (9)−12
- (14)−12
- (116)−1/2
- 81/3
- 1251/3
- (127)13
- (8125)1/3
- (−27)13
- (−64)1/3
- 161/4
- 6251/4
- 81−1/4
- 16−1/4
- 100,0001/5
- (−32)1/5
- (132)15
- (1243)1/5
- 93/2
- 43/2
- 85/3
- 272/3
- 163/2
- 322/5
- (116)3/4
- (181)3/4
- (−27)2/3
- (−27)4/3
- (−32)3/5
- (−32)4/5
- Відповідь
-
1. 5
3. 11
5. 12
7. 12
9. 2
11. 2
13. 13
15. −3
17. 2
19. 13
21. 10
23. 12
25. 27
27. 32
29. 64
31. 18
33. 9
35. −8
Вправа8.5.6 Rational Exponents
Використовуйте калькулятор, щоб приблизити відповідь, округлену до найближчих сотих.
- 23/4
- 32/3
- 51/5
- 71/7
- (−9)3/2
- −93/2
- Поясніть, чому(−4)(3/2) видає помилку на калькуляторі і−4(3/2) дає відповідь −8.
- Марсі отримала текстове повідомлення від Марка з проханням її, скільки їй років. У відповідь Марсі написала назад «125(2/3)років». Допоможіть Марку визначити, скільки років Марсі.
- Відповідь
-
1. 1,68
3. 1,38
5. Чи не дійсне число
7. У першому виразі квадратний корінь від'ємного числа створює умову помилки на калькуляторі. Квадратний корінь від'ємного числа не є дійсним. У другому виразі через порядок операцій негативний знак застосовується до відповіді після того, як 4 підвищується до (3/2) ступеня.
Вправа8.5.7 Rational Exponents
Виконайте операції і спростіть. Залиште відповіді в експоненціальній формі.
- 22/3⋅24/3
- 33/2⋅31/2
- 51/2⋅51/3
- 21/6⋅23/4
- y1/4⋅y2/5
- x1/2⋅x1/4
- 573513
- 29/221/2
- 2a23a16
- 3b12b13
- (812)23
- (36)2/3
- (x23)12
- (y34)45
- (4x2y4)12
- (9x6y2)12
- (2x13y23)3
- (8x32y12)2
- (a34a12)43
- (b45b110)103
- (4x23y4)12
- (27x34y9)13
- y12⋅y23y16
- x25⋅x12x110
- xyx12y13
- x54yxy25
- 49a57b327a37b14
- 16a56b548a12b23
- (9x23y6)32x12y
- (125x3y35)23xy13
- (27a14b32)23a16b12
- (25a23b43)32a16b13
- Відповідь
-
1. 4
3. 55/6
5. y13/20
7. 25
9. 2a1/2
11. 2
13. x1/3
15. 2xy2
17. 8xy2
19a1/3
21. 2x13y2
23. г
25. x12y23
27. 7a27b54
29. 27x32y8
31. 9b1/2
Вправа8.5.8 Mixed Indices
Виконайте операції.
- 3√9⋅5√3
- √5⋅5√25
- √x⋅3√x
- √y⋅4√y
- 3√x2⋅4√x
- 5√x3⋅3√x
- 3√100√10
- 5√163√4
- 3√a2√a
- 5√b43√b
- 3√x25√x3
- 4√x33√x2
- 5√√16
- 3√√9
- 3√5√2
- 3√5√5
- 3√√7
- 3√√3
- Відповідь
-
1. 15√313
3. х
5. 12√x11
7. 6√10
9. 6√a
11. 15√x
13. 5√4
15. 15√2
17. 6√7
Вправа8.5.9 Discussion Board
- Кому зараховують за розробку позначень для раціональних показників? Які інші його досягнення?
- При використанні тексту найкраще спілкуватися в коренях за допомогою раціональних показників. Наведемо приклад.
- Відповідь
-
1. Відповіді можуть відрізнятися