Понятие корня n ой. Урок «Понятие корня n-й степени из действительного числа

Cлайд 1

МОУ лицей №10 города Советска Калининградской области учитель математики Разыграева Татьяна Николаевна Понятие корня n – й степени из действительного числа.

Cлайд 2

Какая кривая является графиком функции y = x²? Какая кривая является графиком функции y = x⁴ ? Рассмотрим уравнение x⁴ = 1. Построим графики функций y = x⁴ и y = 1. Ответ: x = 1, x = -1. Аналогично: x⁴ = 16. Ответ: x = 2, x = -2. Аналогично: x⁴ = 5. y = 5 Ответ:

Cлайд 3

Рассмотрим уравнение x⁵ = 1. Построим графики функций y = x⁵ и y = 1. Аналогично: x⁵ = 7. Ответ: x = 1. Ответ: Рассмотрим уравнение: где a > 0, n N, n >1. Если n - чётное, то уравнение имеет два корня: Если n - нечётное, то один корень:

Cлайд 4

Определение 1: Корнем n – й степени из неотрицательного числа a (n = 2,3,4,5,…) называют такое неотрицательное число, которое при возведении в степень n даёт в результате число a. Это число обозначают: a n - подкоренное выражение -показатель корня Операцию нахождения корня из неотрицательного числа называют извлечением корня. Если a 0, n = 2,3,4,5,…, то

Cлайд 5

Операция извлечение корня является обратной по отношению к возведению в соответствующую степень. 5² = 25 10³ = 1000 0,3⁴ = 0,0081 25 = 5 3 4 Иногда выражение a называют радикалом от латинского слова radix – «корень». n Символ - это стилизованная буква r. Возведение в степень Извлечение корня

Cлайд 6

Пример 1: Вычислить: а) 49; б) 0,125; в) 0 ; г) 17 3 7 4 Решение: а) 49 = 7, так как 7 > 0 и 7² = 49; 3 б) 0,125 = 0,5, так как 0,5 > 0 и 0,5³ = 0,125; в) 0 ; г) 17 ≈ 2,03 4 Определение 2: Корнем нечётной степени n из отрицательного числа a (n = 3,5,…) называют такое отрицательное число, которое при возведении в степень n даёт в результате число a.

Cлайд 7

Итак Вывод: Корень чётной степени имеет смысл (т.е. определён) только для неотрицательного подкоренного выражения; корень нечётной степени имеет смысл для любого подкоренного выражения. Пример 2: Решите уравнения: Если a < 0, n = 3,5,7,…, то

Урок и презентация на тему: "Корень n-ой степени из действительного числа"

Дополнительные материалы
Уважаемые пользователи, не забывайте оставлять свои комментарии, отзывы, пожелания! Все материалы проверены антивирусной программой.

Обучающие пособия и тренажеры в интернет-магазине "Интеграл" для 11 класса
Алгебраические задачи с параметрами, 9–11 классы
"Интерактивные задания на построение в пространстве для 10 и 11 классов"

Корень n степени. Повторение пройденного.

Ребята, тема сегодняшнего занятия называется "Корень n-ой степени из действительного числа" .
Корень квадратный из действительного числа мы с вами изучали в 8 классе. Корень квадратный связан с функцией вида $y=x^2$. Ребята, вы помните, как мы вычисляли корни квадратные, и какие у него были свойства? Повторите самостоятельно эту тему.
Давайте рассмотрим функцию вида $y=x^4$ и построим ее график.

Теперь графически решим уравнение: $x^4=16$.
На нашем графике функции проведем прямую $y=16$ и посмотрим, в каких точках два наших графика пересекаются.
По графику функции хорошо видно, что у нас два решения. Функции пересекаются в двух точках с координатами (-2;16) и (2;16). Абсциссы наших точек и есть решения нашего уравнения: $x_1=-2$ и $x_2=2$. Также легко найти корни уравнения $x^4=1$, очевидно, что $x_1=-1$ и $x_2=1$.
Как быть в случае, если есть уравнение $x^4=7$.
Давайте построим график наших функций:
По нашему графику хорошо видно, что уравнение имеет также два корня. Они симметричны относительно оси ординат, то есть они противоположны. Найти точное решение по графику функций не представляется возможным. Мы можем только сказать, что наши решения по модулю меньше 2, но больше 1. Также можно сказать, что наши корни являются иррациональными числами.
Столкнувшись с такой проблемой, математикам нужно было ее описать. Они ввели новое обозначение: $\sqrt{}$, который назвали корнем четвертой степени. Тогда корни нашего уравнения $x^4=7$ запишутся вот в таком виде: $x_1=-\sqrt{7}$ и $x_2=\sqrt{7}$. Читается, как корень четвертой степени из семи.
Мы говорили об уравнении вида $x^4=a$, где $а>0$ $(а=1,7,16)$. Мы можем рассматривать уравнения вида: $x^n=a$, где $а>0$, n - любое натуральное число.
Нам, следует обратить внимание на степень при х, от четности или нечетности степени - меняется количество решений. Давайте рассмотрим конкретный пример. Решим уравнение $x^5=8$. Построим графики функции:
По графику функций хорошо видно, что в нашем случае имеем всего одно решение. Решение принято обозначать как $\sqrt{8}$. Решая уравнение вида $x^5=a$ и пробежав по всей оси ординат, нетрудно понять, что это уравнение всегда будет иметь одно решение. При этом значение а может быть и меньше нуля.

Корень n степени. Определение

Определение. Корнем n-ой степени ($n=2,3,4…$) из неотрицательного числа а, называют такое неотрицательное число, при возведении которого в степень n получается число а.

Это число обозначают, как $\sqrt[n]{a}$. Число а называется подкоренным число, n – показатель корня.

Корни второй и третьей степени принято называть корнями квадратными и кубическими соответственно. Мы их изучали в восьмом и девятом классе.
Если $а≥0$, $n=2,3,4,5…$, то:
1) $\sqrt[n]{a}≥0,$
2) $(\sqrt[n]{a})^n=a.$
Операцию нахождения корня из неотрицательного числа называют "извлечением корня" .
Возведение в степень и извлечения корня - это одна и та же зависимость:

Ребята, обратите внимание, что в таблице представлены только положительные числа. В определении мы оговорили, что корень извлекается только из неотрицательного числа а. Дальше мы внесем уточнения, когда можно извлекать корень и из отрицательного числа а.

Корень n степени. Примеры решения

Вычислить:
а) $\sqrt{64}$.
Решение: $\sqrt{64}=8$, так как $8>0$ и $8^2=64$.

Б) $\sqrt{0,064}$.
Решение: $\sqrt{0,064}=0,4$, так как $0,4>0$ и $0,4^3=0,064$.

В) $\sqrt{0}$.
Решение: $\sqrt{0}=0$.

Г) $\sqrt{34}$.
Решение: В данном примере точное значение мы узнать не можем, наше число иррациональное. Но мы можем сказать, что оно больше 2 и меньше 3, так как 2 в 5 степени равно 32, а 3 в 5 степени равно 243. 34 лежит между этим числами. Приближенное значение мы можем найти с помощью калькулятора, который может вычислять корни $\sqrt{34}≈2,02$ с точностью до тысячных.
В нашем определении мы договорились вычислять корни n-ой степени только из положительных чисел. В начале урока мы видели пример, что можно извлекать корни n-ой степени и из отрицательных чисел. Мы рассмотрели нечетный показатель функции и теперь давайте внесем уточнения.

Определение. Корнем нечетной степени n (n=3,5,7,9…) из отрицательного числа а называют такое отрицательное число, при возведение которого в степень n получается а.

Обозначение принято использовать такие же.
Если $а 1) $\sqrt[n]{a} 2) $(\sqrt[n]{a})^n=a$.
Корень четной степени имеет смысл только для положительного подкоренного числа, корень нечетной степени имеет смысл для любого подкоренного числа.

Примеры.
а)Решить уравнения: $\sqrt{3x+3}=-3$.
Решение: Если $\sqrt{y}=-3$, то $y=-27$. То есть, обе части нашего уравнения надо возвести в куб.
$3х+3=-27$.
$3х=-30$.
$х=-10$.

Б)Решить уравнения: $\sqrt{2х-1}=1$.
Возведем обе части в четвертую степень:
$2х-1=1$.
$2х=2$.
$х=1$.

В) Решить уравнения: $\sqrt{4x-1}=-5$.
Решение: Согласно нашему определению, корень четной степени можно извлекать только из положительного числа, а нам дано отрицательное, тогда корней нет.

Г)Решить уравнения: $\sqrt{x^2-7x+44}=2$.
Решение: Возведем обе части уравнения в пятую степень:
$x^2-7x+44=32$.
$x^2-7x+12=0$.
$x_1=4$ и $x_2=3$.

Задачи для самостоятельного решения

1. Вычислите:
а) $\sqrt{81}$.
б) $\sqrt{0,0016}$.
в) $\sqrt{1}$.
г) $\sqrt{70}$.
2. Решите уравнения:
а) $\sqrt{2x+6}=2$.
б) $\sqrt{3x-5}=-1$.
в) $\sqrt{4x-8}=-4$.
г) $\sqrt{x^2-8x+49}=2$.

или используя формулу разности квадратов так:

(x 2 -4)*(x 2 +4)=0.

Произведение двух сомножителей равно нулю, если хотя бы один из них равен нулю.

Выражение x 2 +4 не может равняться нулю, следовательно, остается только (x 2 -4)=0.

Решаем его, получаем два ответа.

Ответ: x=-2 и x=2.

Получили, что уравнение x 4 =16 имеет только 2 действительных корня. Это корни четвертой степени из числа 16. Причем положительный корень, называют арифметическим корнем 4 степени из числа 16. И обозначают 4√16. То есть 4√16=2.

Определение

Арифметическим корнем натуральной степени n>=2 из неотрицательного числа а называется некоторое неотрицательное число, при возведении которого в степень n получается число а.

Можно доказать, что для любого неотрицательного а и натурального n уравнение x n =a будет иметь один единственный неотрицательный корень. Именно этот корень и называют арифметическим корнем n-ой степени из числа а.

Арифметический корень n-ой степени из числа а обозначается следующим образом n√a.

Число а в данном случае называется подкоренным выражением.

В случае когда n=2, двойку не пишут, а записывают просто √а.

Арифметические корни второй и третей степени имеют свои специальные названия.

Арифметический корень второй степени называется квадратным корнем, а арифметический корень третей степени - кубическим корнем.

Используя только ишь определение арифметического корня, можно доказать, что n√a равен b. Для этого нужно показать, что:

1. b больше либо равно нулю.
2. b n =a.

Например, 3√(64) = 4, так как 1. 4>0, 2. 4 3 =64.

Следствие из определения арифметического корня.

(n√a) n = a.
n√(a n) = a.

Например, (5√2) 5 = 2.

Извлечение корня n-ой степени

Извлечением корня n-ой степени называется действие, с помощью которого отыскивается корень n-ой степени. Извлечение корня n-ой степени является обратным действием к возведению в n-ую степень.

Рассмотрим пример.

Решить уравнение x 3 = -27.

Перепишем это уравнение в виде (-x) 3 =27.

Положим у=-х, тогда y 3 =27. Это уравнение имеет один положительный корень y= 3√27 = 3.

Отрицательных корней у этого уравнения нет, так как y 3

Получаем, что уравнение у 3 =27 имеет только один корень.

Возвращаясь к исходному уравнению, получаем, что оно имеет тоже только один корень x=-y=-3.

В этой статье мы введем понятие корня из числа . Будем действовать последовательно: начнем с квадратного корня, от него перейдем к описанию кубического корня, после этого обобщим понятие корня, определив корень n-ой степени. При этом будем вводить определения, обозначения, приводить примеры корней и давать необходимые пояснения и комментарии.

Квадратный корень, арифметический квадратный корень

Чтобы понять определение корня из числа, и квадратного корня в частности, нужно иметь . В этом пункте мы часто будем сталкиваться со второй степенью числа - квадратом числа.

Начнем с определения квадратного корня .

Определение

Квадратный корень из числа a - это число, квадрат которого равен a .

Чтобы привести примеры квадратных корней , возьмем несколько чисел, например, 5 , −0,3 , 0,3 , 0 , и возведем их в квадрат, получим соответственно числа 25 , 0,09 , 0,09 и 0 (5 2 =5·5=25 , (−0,3) 2 =(−0,3)·(−0,3)=0,09 , (0,3) 2 =0,3·0,3=0,09 и 0 2 =0·0=0 ). Тогда по данному выше определению число 5 является квадратным корнем из числа 25 , числа −0,3 и 0,3 есть квадратные корни из 0,09 , а 0 – это квадратный корень из нуля.

Следует отметить, что не для любого числа a существует , квадрат которого равен a . А именно, для любого отрицательного числа a не существует ни одного действительного числа b , квадрат которого равнялся бы a . В самом деле, равенство a=b 2 невозможно для любого отрицательного a , так как b 2 – неотрицательное число при любом b . Таким образом, на множестве действительных чисел не существует квадратного корня из отрицательного числа . Иными словами, на множестве действительных чисел квадратный корень из отрицательного числа не определяется и не имеет смысла.

Отсюда вытекает логичный вопрос: «А для любого ли неотрицательного a существует квадратный корень из a »? Ответ – да. Обоснованием этого факта можно считать конструктивный способ, используемый для нахождения значения квадратного корня .

Тогда встает следующий логичный вопрос: «Каково число всех квадратных корней из данного неотрицательного числа a – один, два, три, или еще больше»? Вот ответ на него: если a равно нулю, то единственным квадратным корнем из нуля является нуль; если же a – некоторое положительное число, то количество квадратных корней из числа a равно двум, причем корни являются . Обоснуем это.

Начнем со случая a=0 . Сначала покажем, что нуль действительно является квадратным корнем из нуля. Это следует из очевидного равенства 0 2 =0·0=0 и определения квадратного корня.

Теперь докажем, что 0 – единственный квадратный корень из нуля. Воспользуемся методом от противного. Предположим, что существует некоторое число b , отличное от нуля, которое является квадратным корнем из нуля. Тогда должно выполняться условие b 2 =0 , что невозможно, так как при любом отличном от нуля b значение выражения b 2 является положительным. Мы пришли к противоречию. Это доказывает, что 0 – единственный квадратный корень из нуля.

Переходим к случаям, когда a – положительное число. Выше мы сказали, что всегда существует квадратный корень из любого неотрицательного числа, пусть квадратным корнем из a является число b . Допустим, что существует число c , которое тоже является квадратным корнем из a . Тогда по определению квадратного корня справедливы равенства b 2 =a и c 2 =a , из них следует, что b 2 −c 2 =a−a=0 , но так как b 2 −c 2 =(b−c)·(b+c) , то (b−c)·(b+c)=0 . Полученное равенство в силу свойств действий с действительными числами возможно лишь тогда, когда b−c=0 или b+c=0 . Таким образом, числа b и c равны или противоположны.

Если же предположить, что существует число d , являющееся еще одним квадратным корнем из числа a , то рассуждениями, аналогичными уже приведенным, доказывается, что d равно числу b или числу c . Итак, число квадратных корней из положительного числа равно двум, причем квадратные корни являются противоположными числами.

Для удобства работы с квадратными корнями отрицательный корень «отделяется» от положительного. С этой целью вводится определение арифметического квадратного корня .

Определение

Арифметический квадратный корень из неотрицательного числа a – это неотрицательное число, квадрат которого равен a .

Для арифметического квадратного корня из числа a принято обозначение . Знак называется знаком арифметического квадратного корня. Его также называют знаком радикала. Поэтому можно часть слышать как «корень», так и «радикал», что означает один и тот же объект.

Число под знаком арифметического квадратного корня называют подкоренным числом , а выражение под знаком корня – подкоренным выражением , при этом термин «подкоренное число» часто заменяют на «подкоренное выражение». Например, в записи число 151 – это подкоренное число, а в записи выражение a является подкоренным выражением.

При чтении слово «арифметический» часто опускается, например, запись читают как «квадратный корень из семи целых двадцати девяти сотых». Слово «арифметический» произносят лишь тогда, когда хотят особо подчеркнуть, что речь идет именно о положительном квадратном корне из числа.

В свете введенного обозначения из определения арифметического квадратного корня следует, что и для любого неотрицательного числа a .

Квадратные корни из положительного числа a с помощью знака арифметического квадратного корня записываются как и . Например, квадратные корни из числа 13 есть и . Арифметический квадратный корень из нуля равен нулю, то есть, . Для отрицательных чисел a записи мы не будем придавать смысла вплоть до изучения комплексных чисел . Например, лишены смысла выражения и .

На базе определения квадратного корня доказываются свойства квадратных корней , которые часто применяются на практике.

В заключение этого пункта заметим, что квадратные корни из числа a являются решениями вида x 2 =a относительно переменной x .

Кубический корень из числа

Определение кубического корня из числа a дается аналогично определению квадратного корня. Только оно базируется на понятии куба числа, а не квадрата.

Определение

Кубическим корнем из числа a называется число, куб которого равен a .

Приведем примеры кубических корней . Для этого возьмем несколько чисел, например, 7 , 0 , −2/3 , и возведем их в куб: 7 3 =7·7·7=343 , 0 3 =0·0·0=0 , . Тогда, основываясь на определении кубического корня, можно утверждать, что число 7 – это кубический корень из 343 , 0 есть кубический корень из нуля, а −2/3 является кубическим корнем из −8/27 .

Можно показать, что кубический корень из числа a , в отличие от квадратного корня, всегда существует, причем не только для неотрицательных a , но и для любого действительного числа a . Для этого можно использовать тот же способ, о котором мы упоминали при изучении квадратного корня.

Более того, существует только единственный кубический корень из данного числа a . Докажем последнее утверждение. Для этого отдельно рассмотрим три случая: a – положительное число, a=0 и a – отрицательное число.

Легко показать, что при положительном a кубический корень из a не может быть ни отрицательным числом, ни нулем. Действительно, пусть b является кубическим корнем из a , тогда по определению мы можем записать равенство b 3 =a . Понятно, что это равенство не может быть верным при отрицательных b и при b=0 , так как в этих случаях b 3 =b·b·b будет отрицательным числом либо нулем соответственно. Итак, кубический корень из положительного числа a является положительным числом.

Теперь предположим, что помимо числа b существует еще один кубический корень из числа a , обозначим его c . Тогда c 3 =a . Следовательно, b 3 −c 3 =a−a=0 , но b 3 −c 3 =(b−c)·(b 2 +b·c+c 2) (это формула сокращенного умножения разность кубов ), откуда (b−c)·(b 2 +b·c+c 2)=0 . Полученное равенство возможно только когда b−c=0 или b 2 +b·c+c 2 =0 . Из первого равенства имеем b=c , а второе равенство не имеет решений, так как левая его часть является положительным числом для любых положительных чисел b и c как сумма трех положительных слагаемых b 2 , b·c и c 2 . Этим доказана единственность кубического корня из положительного числа a .

При a=0 кубическим корнем из числа a является только число нуль. Действительно, если предположить, что существует число b , которое является отличным от нуля кубическим корнем из нуля, то должно выполняться равенство b 3 =0 , которое возможно лишь при b=0 .

Для отрицательных a можно привести рассуждения, аналогичные случаю для положительных a . Во-первых, показываем, что кубический корень из отрицательного числа не может быть равен ни положительному числу, ни нулю. Во-вторых, предполагаем, что существует второй кубический корень из отрицательного числа и показываем, что он обязательно будет совпадать с первым.

Итак, всегда существует кубический корень из любого данного действительного числа a , причем единственный.

Дадим определение арифметического кубического корня .

Определение

Арифметическим кубическим корнем из неотрицательного числа a называется неотрицательное число, куб которого равен a .

Арифметический кубический корень из неотрицательного числа a обозначается как , знак называется знаком арифметического кубического корня, число 3 в этой записи называется показателем корня . Число под знаком корня – это подкоренное число , выражение под знаком корня – это подкоренное выражение .

Хотя арифметический кубический корень определяется лишь для неотрицательных чисел a , но удобно также использовать записи, в которых под знаком арифметического кубического корня находятся отрицательные числа. Понимать их будем так: , где a – положительное число. Например, .

О свойствах кубических корней мы поговорим в общей статье свойства корней .

Вычисление значения кубического корня называется извлечением кубического корня, это действие разобрано в статье извлечение корней: способы, примеры, решения .

В заключение этого пункта скажем, что кубический корень из числа a является решением вида x 3 =a .

Корень n-ой степени, арифметический корень степени n

Обобщим понятие корня из числа – введем определение корня n-ой степени для n .

Определение

Корень n -ой степени из числа a – это число, n -я степень которого равна a .

Из данного определения понятно, что корень первой степени из числа a есть само число a , так как при изучении степени с натуральным показателем мы приняли a 1 =a .

Выше мы рассмотрели частные случаи корня n -ой степени при n=2 и n=3 – квадратный корень и кубический корень. То есть, квадратный корень – это корень второй степени, а кубический корень – корень третьей степени. Для изучения корней n -ой степени при n=4, 5, 6, … их удобно разделить на две группы: первая группа – корни четных степеней (то есть, при n=4, 6, 8, … ), вторая группа – корни нечетных степеней (то есть, при n=5, 7, 9, … ). Это связано с тем, что корни четных степеней аналогичны квадратному корню, а корни нечетных степеней – кубическому. Разберемся с ними по очереди.

Начнем с корней, степенями которых являются четные числа 4, 6, 8, … Как мы уже сказали, они аналогичны квадратному корню из числа a . То есть, корень любой четной степени из числа a существует лишь для неотрицательного a . Причем, если a=0 , то корень из a единственный и равен нулю, а если a>0 , то существует два корня четной степени из числа a , причем они являются противоположными числами.

Обоснуем последнее утверждение. Пусть b – корень четной степени (обозначим ее как 2·m , где m – некоторое натуральное число) из числа a . Предположим, что существует число c – еще один корень степени 2·m из числа a . Тогда b 2·m −c 2·m =a−a=0 . Но мы знаем вида b 2·m −c 2·m = (b−c)·(b+c)· (b 2·m−2 +b 2·m−4 ·c 2 +b 2·m−6 ·c 4 +…+c 2·m−2) , тогда (b−c)·(b+c)· (b 2·m−2 +b 2·m−4 ·c 2 +b 2·m−6 ·c 4 +…+c 2·m−2)=0 . Из этого равенства следует, что b−c=0 , или b+c=0 , или b 2·m−2 +b 2·m−4 ·c 2 +b 2·m−6 ·c 4 +…+c 2·m−2 =0 . Первые два равенства означают, что числа b и c равны или b и c – противоположны. А последнее равенство справедливо лишь при b=c=0 , так как в его левой части находится выражение, которое неотрицательно при любых b и c как сумма неотрицательных чисел.

Что касается корней n -ой степени при нечетных n , то они аналогичны кубическому корню. То есть, корень любой нечетной степени из числа a существует для любого действительного числа a , причем для данного числа a он является единственным.

Единственность корня нечетной степени 2·m+1 из числа a доказывается по аналогии с доказательством единственности кубического корня из a . Только здесь вместо равенства a 3 −b 3 =(a−b)·(a 2 +a·b+c 2) используется равенство вида b 2·m+1 −c 2·m+1 = (b−c)·(b 2·m +b 2·m−1 ·c+b 2·m−2 ·c 2 +… +c 2·m) . Выражение в последней скобке можно переписать как b 2·m +c 2·m +b·c·(b 2·m−2 +c 2·m−2 + b·c·(b 2·m−4 +c 2·m−4 +b·c·(…+(b 2 +c 2 +b·c)))) . Например, при m=2 имеем b 5 −c 5 =(b−c)·(b 4 +b 3 ·c+b 2 ·c 2 +b·c 3 +c 4)= (b−c)·(b 4 +c 4 +b·c·(b 2 +c 2 +b·c)) . Когда a и b оба положительны или оба отрицательны их произведение является положительным числом, тогда выражение b 2 +c 2 +b·c , находящееся в скобках самой высокой степени вложенности, является положительным как сумма положительных чисел. Теперь, продвигаясь последовательно к выражениям в скобках предыдущих степеней вложенности, убеждаемся, что они также положительны как суммы положительных чисел. В итоге получаем, что равенство b 2·m+1 −c 2·m+1 = (b−c)·(b 2·m +b 2·m−1 ·c+b 2·m−2 ·c 2 +… +c 2·m)=0 возможно только тогда, когда b−c=0 , то есть, когда число b равно числу c .

Пришло время разобраться с обозначениями корней n -ой степени. Для этого дается определение арифметического корня n -ой степени .

Определение

Арифметическим корнем n -ой степени из неотрицательного числа a называется неотрицательное число, n -я степень которого равна a .