8.4: Спрощення раціональних показників
До кінця цього розділу ви зможете:
- Спростіть вирази за допомогоюa^{\frac{1}{n}}
- Спростіть вирази за допомогоюa^{\frac{m}{n}}
- Використовуйте властивості експонент для спрощення виразів з раціональними показниками
Перш ніж приступити до роботи, пройдіть цю вікторину про готовність.
- Додати:\frac{7}{15}+\frac{5}{12}.
Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте приклад 1.28. - Спростити:(4x^{2}y^{5})^{3}.
Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте приклад 5.18. - Спростити:5^{−3}.
Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте приклад 5.14.
Спрощення виразів за допомогоюa^{\frac{1}{n}}
Раціональні експоненти - ще один спосіб написання виразів радикалами. Коли ми використовуємо раціональні показники, ми можемо застосувати властивості експонентів для спрощення виразів.
Влада властивість для експонентів говорить, що\left(a^{m}\right)^{n}=a^{m \cdot n} колиm іn є цілими числами. Припустимо, що тепер ми не обмежені цілими числами.
Припустимо, ми хочемо знайти числоp таке, що\left(8^{p}\right)^{3}=8. Ми будемо використовувати Власне властивість експонентів, щоб знайти значенняp.
\left(8^{p}\right)^{3}=8
Множинні показники ліворуч.
8^{3p}=8
Напишіть експоненту1 праворуч.
8^{3p}=8^{1}
Оскільки основи однакові, показники повинні бути рівними.
3p=1
Вирішити дляp.
p=\frac{1}{3}
Отже\left(8^{\frac{1}{3}}\right)^{3}=8. Але ми також знаємо(\sqrt[3]{8})^{3}=8. Тоді воно повинно бути таким8^{\frac{1}{3}}=\sqrt[3]{8}.
Ця ж логіка може бути використана для будь-якого додатного цілого показника,n щоб показати цеa^{\frac{1}{n}}=\sqrt[n]{a}.
Якщо\sqrt[n]{a} є дійсним числом іn \geq 2, то
a^{\frac{1}{n}}=\sqrt[n]{a}
Знаменником раціонального показника є індекс радикала.
Будуть випадки, коли робота з виразами буде простіше, якщо використовувати раціональні показники і часи, коли буде простіше, якщо ви використовуєте радикали. У перших кількох прикладах ви будете практикувати перетворення виразів між цими двома позначеннями.
Напишіть як радикальний вираз:
- x^{\frac{1}{2}}
- y^{\frac{1}{3}}
- z^{\frac{1}{4}}
Рішення:
Ми хочемо написати кожен вираз у вигляді\sqrt[n]{a}.
а.
x^{\frac{1}{2}}
Знаменником раціонального показника є2, тому індекс радикала дорівнює2. Ми не показуємо індекс, коли він є2.
\sqrt{x}
б.
y^{\frac{1}{3}}
Знаменник показника є3, тому індекс є3.
\sqrt[3]{y}
c.
z^{\frac{1}{4}}
Знаменник показника -\4, тому індекс є4.
\sqrt[4]{z}
Напишіть як радикальний вираз:
- t^{\frac{1}{2}}
- m^{\frac{1}{3}}
- r^{\frac{1}{4}}
- Відповідь
-
- \sqrt{t}
- \sqrt[3]{m}
- \sqrt[4]{r}
Напишіть як радикальний вираз:
- b^{\frac{1}{6}}
- z^{\frac{1}{5}}
- p^{\frac{1}{4}}
- Відповідь
-
- \sqrt[6]{b}
- \sqrt[5]{z}
- \sqrt[4]{p}
У наступному прикладі ми напишемо кожен радикал, використовуючи раціональний показник. Важливо використовувати круглі дужки навколо всього виразу в радикалі, так як весь вираз піднімається до раціональної сили.
Пишіть з раціональним показником:
- \sqrt{5y}
- \sqrt[3]{4 x}
- 3 \sqrt[4]{5 z}
Рішення:
Ми хочемо написати кожен радикал у виглядіa^{\frac{1}{n}}
а.
\sqrt{5y}
Індекс не відображається, так він і є2.
Знаменником показника буде2.
Поставте круглі дужки навколо всього виразу5y.
(5 y)^{\frac{1}{2}}
б.
\sqrt[3]{4 x}
Індекс є3, тому знаменником показника є3. Включити дужки(4x).
(4 x)^{\frac{1}{3}}
c.
3 \sqrt[4]{5 z}
Індекс є4, тому знаменником показника є4. Ставимо дужки тільки навколо5z так як 3 не під знаком радикала.
3(5 z)^{\frac{1}{4}}
Пишіть з раціональним показником:
- \sqrt{10m}
- \sqrt[5]{3 n}
- 3 \sqrt[4]{6 y}
- Відповідь
-
- (10 m)^{\frac{1}{2}}
- (3 n)^{\frac{1}{5}}
- 3(6 y)^{\frac{1}{4}}
Пишіть з раціональним показником:
- \sqrt[7]{3 k}
- \sqrt[4]{5 j}
- 8 \sqrt[3]{2 a}
- Відповідь
-
- (3 k)^{\frac{1}{7}}
- (5 j)^{\frac{1}{4}}
- 8(2 a)^{\frac{1}{3}}
У наступному прикладі вам може бути простіше спростити вирази, якщо спочатку переписати їх як радикали.
Спростити:
- 25^{\frac{1}{2}}
- 64^{\frac{1}{3}}
- 256^{\frac{1}{4}}
Рішення:
а.
25^{\frac{1}{2}}
Перепишіть як квадратний корінь.
\sqrt{25}
Спростити.
5
б.
64^{\frac{1}{3}}
Перепишіть як кубічний корінь.
\sqrt[3]{64}
Розпізнати64 - це ідеальний куб.
\sqrt[3]{4^{3}}
Спростити.
4
c.
256^{\frac{1}{4}}
Перепишіть як четвертий корінь.
\sqrt[4]{256}
Розпізнати256 - це досконала четверта сила.
\sqrt[4]{4^{4}}
Спростити.
4
Спростити:
- 36^{\frac{1}{2}}
- 8^{\frac{1}{3}}
- 16^{\frac{1}{4}}
- Відповідь
-
- 6
- 2
- 2
Спростити:
- 100^{\frac{1}{2}}
- 27^{\frac{1}{3}}
- 81^{\frac{1}{4}}
- Відповідь
-
- 10
- 3
- 3
Будьте уважні до розміщення негативних знаків в наступному прикладі. Нам потрібно буде використовувати властивістьa^{-n}=\frac{1}{a^{n}} в одному випадку.
Спростити:
- (-16)^{\frac{1}{4}}
- -16^{\frac{1}{4}}
- (16)^{-\frac{1}{4}}
Рішення:
а.
(-16)^{\frac{1}{4}}
Перепишіть як четвертий корінь.
\sqrt[4]{-16}
\sqrt[4]{(-2)^{4}}
Спростити.
Немає реального рішення
б.
-16^{\frac{1}{4}}
Показник застосовується лише до16. Перепишіть як четвертий корінь.
-\sqrt[4]{16}
Перепишіть16 як2^{4}
-\sqrt[4]{2^{4}}
Спростити.
-2
c.
(16)^{-\frac{1}{4}}
Перепишіть, використовуючи властивістьa^{-n}=\frac{1}{a^{n}}.
\frac{1}{(16)^{\frac{1}{4}}}
Перепишіть як четвертий корінь.
\frac{1}{\sqrt[4]{16}}
Перепишіть16 як2^{4}.
\frac{1}{\sqrt[4]{2^{4}}}
Спростити.
\frac{1}{2}
Спростити:
- (-64)^{-\frac{1}{2}}
- -64^{\frac{1}{2}}
- (64)^{-\frac{1}{2}}
- Відповідь
-
- Немає реального рішення
- -8
- \frac{1}{8}
Спростити:
- (-256)^{\frac{1}{4}}
- -256^{\frac{1}{4}}
- (256)^{-\frac{1}{4}}
- Відповідь
-
- Немає реального рішення
- -4
- \frac{1}{4}
Спрощення виразів за допомогоюa^{\frac{m}{n}}
Ми можемоa^{\frac{m}{n}} розглядати двома способами. Пам'ятайте, що Власна властивість говорить нам помножити показники і так,\left(a^{\frac{1}{n}}\right)^{m} і\left(a^{m}\right)^{\frac{1}{n}} обидва рівніa^{\frac{m}{n}}. Якщо записати ці вирази в радикальній формі, то отримаємо
a^{\frac{m}{n}}=\left(a^{\frac{1}{n}}\right)^{m}=(\sqrt[n]{a})^{m} \quad \text { and } \quad a^{\frac{m}{n}}=\left(a^{m}\right)^{^{\frac{1}{n}}}=\sqrt[n]{a^{m}}
Це призводить нас до наступного визначення.
Для будь-яких натуральних чиселm іn,
a^{\frac{m}{n}}=(\sqrt[n]{a})^{m} \quad \text { and } \quad a^{\frac{m}{n}}=\sqrt[n]{a^{m}}
Яку форму ми використовуємо для спрощення виразу? Зазвичай ми спочатку беремо корінь - таким чином ми тримаємо числа в радикалі менших, перш ніж підняти його до вказаної потужності.
Пишіть з раціональним показником:
- \sqrt{y^{3}}
- (\sqrt[3]{2 x})^{4}
- \sqrt{\left(\frac{3 a}{4 b}\right)^{3}}
Рішення:
Ми хочемо використовуватиa^{\frac{m}{n}}=\sqrt[n]{a^{m}} для написання кожного радикала у форміa^{\frac{m}{n}}
а.

б.

c.

Пишіть з раціональним показником:
- \sqrt{x^{5}}
- (\sqrt[4]{3 y})^{3}
- \sqrt{\left(\frac{2 m}{3 n}\right)^{5}}
- Відповідь
-
- x^{\frac{5}{2}}
- (3 y)^{\frac{3}{4}}
- \left(\frac{2 m}{3 n}\right)^{\frac{5}{2}}
Пишіть з раціональним показником:
- \sqrt[5]{a^{2}}
- (\sqrt[3]{5 a b})^{5}
- \sqrt{\left(\frac{7 x y}{z}\right)^{3}}
- Відповідь
-
- a^{\frac{2}{5}}
- (5 a b)^{\frac{5}{3}}
- \left(\frac{7 x y}{z}\right)^{\frac{3}{2}}
Пам'ятайте про цеa^{-n}=\frac{1}{a^{n}}. Негативний знак в показнику не змінює знак виразу.
Спростити:
- 125^{\frac{2}{3}}
- 16^{-\frac{3}{2}}
- 32^{-\frac{2}{5}}
Рішення:
Ми перепишемо вираз як радикал спочатку за допомогою визначення,a^{\frac{m}{n}}=(\sqrt[n]{a})^{m}. Ця форма дозволяє нам спочатку взяти корінь, і тому ми тримаємо числа в радикалі менше, ніж якщо б ми використовували іншу форму.
а.
125^{\frac{2}{3}}
Міць радикала - чисельник показника,2. Індекс радикала - знаменник показника,3.
(\sqrt[3]{125})^{2}
Спростити.
(5)^{2}
25
б Ми перепишемо кожен вираз спочатку, використовуючи,a^{-n}=\frac{1}{a^{n}} а потім змінимо на радикальну форму.
16^{-\frac{3}{2}}
Перепишіть за допомогоюa^{-n}=\frac{1}{a^{n}}
\frac{1}{16^{\frac{3}{2}}}
Зміна до радикальної форми. Міць радикала - чисельник показника,3. Індекс - знаменник показника,2.
\frac{1}{(\sqrt{16})^{3}}
Спростити.
\frac{1}{4^{3}}
\frac{1}{64}
c.
32^{-\frac{2}{5}}
Перепишіть за допомогоюa^{-n}=\frac{1}{a^{n}}
\frac{1}{32^{\frac{2}{5}}}
Зміна до радикальної форми.
\frac{1}{(\sqrt[5]{32})^{2}}
Перепишіть радиканд як силу.
\frac{1}{\left(\sqrt[5]{2^{5}}\right)^{2}}
Спростити.
\frac{1}{2^{2}}
\frac{1}{4}
Спростити:
- 27^{\frac{2}{3}}
- 81^{-\frac{3}{2}}
- 16^{-\frac{3}{4}}
- Відповідь
-
- 9
- \frac{1}{729}
- \frac{1}{8}
Спростити:
- 4^{\frac{3}{2}}
- 27^{-\frac{2}{3}}
- 625^{-\frac{3}{4}}
- Відповідь
-
- 8
- \frac{1}{9}
- \frac{1}{125}
Спростити:
- -25^{\frac{3}{2}}
- -25^{-\frac{3}{2}}
- (-25)^{\frac{3}{2}}
Рішення:
а.
-25^{\frac{3}{2}}
Рерайт в радикальній формі.
-(\sqrt{25})^{3}
Спростити радикал.
-(5)^{3}
Спростити.
-125
б.
-25^{-\frac{3}{2}}
Перепишіть за допомогоюa^{-n}=\frac{1}{a^{n}}.
-\left(\frac{1}{25^{\frac{3}{2}}}\right)
Рерайт в радикальній формі.
-\left(\frac{1}{(\sqrt{25})^{3}}\right)
Спростити радикал.
-\left(\frac{1}{(5)^{3}}\right)
Спростити.
-\frac{1}{125}
c.
(-25)^{\frac{3}{2}}
Рерайт в радикальній формі.
(\sqrt{-25})^{3}
Не існує дійсного числа, квадратний корінь якого є-25.
Чи не дійсне число.
Спростити:
- -16^{\frac{3}{2}}
- -16^{-\frac{3}{2}}
- (-16)^{-\frac{3}{2}}
- Відповідь
-
- -64
- -\frac{1}{64}
- Чи не дійсне число
Спростити:
- -81^{\frac{3}{2}}
- -81^{-\frac{3}{2}}
- (-81)^{-\frac{3}{2}}
- Відповідь
-
- -729
- -\frac{1}{729}
- Чи не дійсне число
Використання властивостей експонентів для спрощення виразів з раціональними показниками
Ті самі властивості показників, які ми вже використовували, стосуються і раціональних показників. Ми перерахуємо Властивості експонентів тут, щоб мати їх для довідки, оскільки ми спрощуємо вирази.
Властивості експонентів
Якщоa іb є дійсними числами іm іn є раціональними числами, то
Властивість продукту
a^{m} \cdot a^{n}=a^{m+n}
Власне майно
\left(a^{m}\right)^{n}=a^{m \cdot n}
Продукт до влади
(a b)^{m}=a^{m} b^{m}
Частота власності
\frac{a^{m}}{a^{n}}=a^{m-n}, a \neq 0
Визначення нульового показника
a^{0}=1, a \neq 0
Коефіцієнт до власності влади
\left(\frac{a}{b}\right)^{m}=\frac{a^{m}}{b^{m}}, b \neq 0
Негативна властивість експоненти
a^{-n}=\frac{1}{a^{n}}, a \neq 0
Ці властивості ми будемо застосовувати в наступному прикладі.
Спростити:
- x^{\frac{1}{2}} \cdot x^{\frac{5}{6}}
- \left(z^{9}\right)^{\frac{2}{3}}
- \frac{x^{\frac{1}{3}}}{x^{\frac{5}{3}}}
Рішення
a Властивість продукту говорить нам, що коли ми множимо одну і ту ж базу, ми додаємо експоненти.
x^{\frac{1}{2}} \cdot x^{\frac{5}{6}}
Бази однакові, тому ми додаємо експоненти.
x^{\frac{1}{2}+\frac{5}{6}}
Додайте дроби.
x^{\frac{8}{6}}
Спрощення показника.
x^{\frac{4}{3}}
b Власна властивість говорить нам, що коли ми піднімаємо владу до влади, ми множимо показники.
\left(z^{9}\right)^{\frac{2}{3}}
Щоб підняти силу до сили, ми множимо експоненти.
z^{9 \cdot \frac{2}{3}}
Спростити.
z^{6}
c Коефіцієнтна властивість говорить нам, що коли ми ділимо з тією ж базою, ми віднімаємо показники.
\frac{x^{\frac{1}{3}}}{x^{\frac{5}{3}}}
Для поділу з однаковою базою віднімаємо показники.
\frac{1}{x^{\frac{5}{3}-\frac{1}{3}}}
Спростити.
\frac{1}{x^{\frac{4}{3}}}
Спростити:
- x^{\frac{1}{6}} \cdot x^{\frac{4}{3}}
- \left(x^{6}\right)^{\frac{4}{3}}
- \frac{x^{\frac{2}{3}}}{x^{\frac{5}{3}}}
- Відповідь
-
- x^{\frac{3}{2}}
- x^{8}
- \frac{1}{x}
Спростити:
- y^{\frac{3}{4}} \cdot y^{\frac{5}{8}}
- \left(m^{9}\right)^{\frac{2}{9}}
- \frac{d^{\frac{1}{5}}}{d^{\frac{6}{5}}}
- Відповідь
-
- y^{\frac{11}{8}}
- m^{2}
- \frac{1}{d}
Іноді нам потрібно використовувати більше одного властивості. У наступному прикладі ми будемо використовувати як Product to a Power Property, а потім Power Property.
Спростити:
- \left(27 u^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{2}{3}}
- \left(m^{\frac{2}{3}} n^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{3}{2}}
Рішення:
а.
\left(27 u^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{2}{3}}
Спочатку ми використовуємо Product to a Power Property.
(27)^{\frac{2}{3}}\left(u^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{2}{3}}
Перепишіть27 як силу3.
\left(3^{3}\right)^{\frac{2}{3}}\left(u^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{2}{3}}
Щоб підняти силу до сили, ми множимо експоненти.
\left(3^{2}\right)\left(u^{\frac{1}{3}}\right)
Спростити.
9 u^{\frac{1}{3}}
б.
\left(m^{\frac{2}{3}} n^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{3}{2}}
Спочатку ми використовуємо Product to a Power Property.
\left(m^{\frac{2}{3}}\right)^{\frac{3}{2}}\left(n^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{3}{2}}
Щоб підняти силу до сили, ми множимо показники.
m n^{\frac{3}{4}}
Спростити:
- \left(32 x^{\frac{1}{3}}\right)^{\frac{3}{5}}
- \left(x^{\frac{3}{4}} y^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{2}{3}}
- Відповідь
-
- 8 x^{\frac{1}{5}}
- x^{\frac{1}{2}} y^{\frac{1}{3}}
Спростити:
- \left(81 n^{\frac{2}{5}}\right)^{\frac{3}{2}}
- \left(a^{\frac{3}{2}} b^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{4}{3}}
- Відповідь
-
- 729 n^{\frac{3}{5}}
- a^{2} b^{\frac{2}{3}}
У наступному прикладі ми будемо використовувати як Product Property, так і Quotient Property.
Спростити:
- \frac{x^{\frac{3}{4}} \cdot x^{-\frac{1}{4}}}{x^{-\frac{6}{4}}}
- \left(\frac{16 x^{\frac{4}{3}} y^{-\frac{5}{6}}}{x^{-\frac{2}{3}} y^{\frac{1}{6}}}\right)^{\frac{1}{2}}
Рішення:
а.
\frac{x^{\frac{3}{4}} \cdot x^{-\frac{1}{4}}}{x^{-\frac{6}{4}}}
Використовуйте Product Property в чисельнику, додайте показники.
\frac{x^{\frac{2}{4}}}{x^{-\frac{6}{4}}}
Використовуйте властивість частки, відніміть показники.
x^{\frac{8}{4}}
Спростити.
x^{2}
б.
\left(\frac{16 x^{\frac{4}{3}} y^{-\frac{5}{6}}}{x^{-\frac{2}{3}} y^{\frac{1}{6}}}\right)^{\frac{1}{2}}
Використовуйте властивість частки, відніміть показники.
\left(\frac{16 x^{\frac{6}{3}}}{y^{\frac{6}{6}}}\right)^{\frac{1}{2}}
Спростити.
\left(\frac{16 x^{2}}{y}\right)^{\frac{1}{2}}
Використовуйте продукт до властивості влади, помножте показники.
\frac{4 x}{y^{\frac{1}{2}}}
Спростити:
- \frac{m^{\frac{2}{3}} \cdot m^{-\frac{1}{3}}}{m^{-\frac{5}{3}}}
- \left(\frac{25 m^{\frac{1}{6}} n^{\frac{11}{6}}}{m^{\frac{2}{3}} n^{-\frac{1}{6}}}\right)^{\frac{1}{2}}
- Відповідь
-
- m^{2}
- \frac{5 n}{m^{\frac{1}{4}}}
Спростити:
- \frac{u^{\frac{4}{5}} \cdot u^{-\frac{2}{5}}}{u^{-\frac{13}{5}}}
- \left(\frac{27 x^{\frac{4}{5}} y^{\frac{1}{6}}}{x^{\frac{1}{5}} y^{-\frac{5}{6}}}\right)^{\frac{1}{3}}
- Відповідь
-
- u^{3}
- 3 x^{\frac{1}{5}} y^{\frac{1}{3}}
Отримайте доступ до цих онлайн-ресурсів для додаткового навчання та практики зі спрощенням раціональних показників.
- Огляд-Раціональні експоненти
- Використання законів показників на радикалах: властивості раціональних показників
Ключові концепції
- Раціональна експонентаa^{\frac{1}{n}}
- Якщо\sqrt[n]{a} є дійсним числом іn≥2, тоa^{\frac{1}{n}}=\sqrt[n]{a}.
- Раціональна експонентаa^{\frac{m}{n}}
- Для будь-яких натуральних чиселm іn,
a^{\frac{m}{n}}=(\sqrt[n]{a})^{m} \text { and } a^{\frac{m}{n}}=\sqrt[n]{a^{m}}
- Для будь-яких натуральних чиселm іn,
- Властивості експонентів
- Якщоa, b дійсні числа іm, n є раціональними числами, то
- Властивість продуктуa^{m} \cdot a^{n}=a^{m+n}
- Власне майно\left(a^{m}\right)^{n}=a^{m \cdot n}
- Продукт до влади(a b)^{m}=a^{m} b^{m}
- Частота власності\frac{a^{m}}{a^{n}}=a^{m-n}, a \neq 0
- Визначення нульового показникаa^{0}=1, a \neq 0
- Коефіцієнт до власності влади\left(\frac{a}{b}\right)^{m}=\frac{a^{m}}{b^{m}}, b \neq 0
- Негативна властивість експонентиa^{-n}=\frac{1}{a^{n}}, a \neq 0
- Якщоa, b дійсні числа іm, n є раціональними числами, то