Корице уџбеника

I.2. Квадрати Рационалних Бројева

Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

Спратови садрже редом \( 1, 3, 5, 7, \dots \) квадрата, а квадрати куле од \( n \) спратова прегруписавањем дају пун квадрат \( n \times n \), тј. збир првих \( n \) непарних бројева је \( n^2 \).а) \( 1 + 3 + 5 + 7 + 9 = 5^2 = 25 \)
б) \( 10^2 = 100 \)
в) \( 1 + 3 + 5 + \dots + (2n-1) = n^2 \)

Детаљно решење

Шта је дато

Куле су сложене од међусобно подударних квадрата. Кула од једног спрата има \( 1 \) квадрат, кула од два спрата \( 1 + 3 = 4 \) квадрата, кула од три спрата \( 1 + 3 + 5 = 9 \) квадрата, а кула од четири спрата \( 1 + 3 + 5 + 7 = 16 \) квадрата.

Шта уочавамо

Сваки спрат који додајемо на дно куле има тачно два квадрата више од спрата изнад њега. Зато бројеви квадрата по спратовима, гледано одозго надоле, чине низ непарних бројева \( 1,\ 3,\ 5,\ 7,\ 9,\ \dots \) Спрат који је по реду \( n \)-ти (рачунајући одозго) има \( 2n - 1 \) квадрат.Слика десно показује и зашто тај збир увек даје потпун квадрат: квадрати петоспратне куле могу се прегруписати тако да образују пун квадрат са \( 5 \) редова и \( 5 \) колона.

а) Кула од 5 спратова

Сабирамо првих пет непарних бројева:\[ 1 + 3 + 5 + 7 + 9 = 25 = 5^2 \]Кула од пет спратова има \( 25 \) квадрата.

б) Кула од 10 спратова

Сада сабирамо првих десет непарних бројева:\[ 1 + 3 + 5 + 7 + 9 + 11 + 13 + 15 + 17 + 19 = 100 = 10^2 \]Потребно је \( 100 \) квадрата.

в) Кула од n спратова

Квадрати куле од \( n \) спратова увек се могу прегруписати у пун квадрат са \( n \) редова и \( n \) колона, баш као на слици, па је збир првих \( n \) непарних бројева једнак \( n^2 \):\[ 1 + 3 + 5 + \dots + (2n - 1) = n^2 \]Дакле, за кулу од \( n \) спратова потребно је \( n^2 \) квадрата.

Провера

За \( n = 3 \) формула даје \( 3^2 = 9 \), а за \( n = 4 \) даје \( 4^2 = 16 \) - тачно онолико колико пише у задатку. За \( n = 5 \) формула даје \( 25 \), исто што смо добили и сабирањем.

Кратак запис решења:

Збир првих \( n \) непарних бројева је \( n^2 \), па кула од \( n \) спратова има \( n^2 \) квадрата: \( 5^2 = 25 \) и \( 10^2 = 100 \).

Најважније из лекције

Дефиниција: Квадрат броја је \( a^2 = a \cdot a \).
Знак: Квадрат сваког броја је позитиван или нула (\( a^2 \ge 0 \)). Не постоји број чији је квадрат негативан.
Супротни бројеви: \( (-a)^2 = a^2 \). (Нпр. \( (-5)^2 = 5^2 = 25 \)). Пазити на запис: \( -a^2 \) означава негативан број (минус испред квадрата).
Операције: Квадрат се може применити на сваки члан производа или количника: \( (a \cdot b)^2 = a^2 \cdot b^2 \) и \( \left( \frac{a}{b} \right)^2 = \frac{a^2}{b^2} \).
Квадрат рационалног броја \( a \) јесте производ тог броја са самим собом.
\[ a^2 = a \cdot a \] Чита се: „\( a \) на квадрат”. Одређивање квадрата назива се квадрирање.
Квадрат чије су странице означене са 'a', а унутар њега је исписана површина 'P = a^2'. Ово илуструје геометријску везу између фигуре квадрата и квадрирања броја.
Примери квадрирања позитивних бројева и нуле:
• \( 5^2 = 5 \cdot 5 = 25 \)
• \( \left( \frac{2}{3} \right)^2 = \frac{2}{3} \cdot \frac{2}{3} = \frac{4}{9} \)
• \( 1,2^2 = 1,2 \cdot 1,2 = 1,44 \)
• \( 0^2 = 0 \cdot 0 = 0 \)
Израчунај квадрат броја \( \frac{3}{4} \).
\( \left( \frac{3}{4} \right)^2 = \frac{3}{4} \cdot \frac{3}{4} = \frac{9}{16} \)
Квадрат сваког рационалног броја различитог од нуле јесте позитиван број. Не постоји рационалан број чији је квадрат негативан број. За сваки рационалан број \( a \) важи \( a^2 \ge 0 \).
Квадрати узајамно супротних бројева су једнаки: \( (-a)^2 = a^2 \).
Међутим, мора се пазити на запис: \( (-a)^2 \neq -a^2 \) (осим за нулу).
Примери са негативним бројевима:
• \( (-3)^2 = (-3) \cdot (-3) = 9 \)
• \( (-0,6)^2 = (-0,6) \cdot (-0,6) = 0,36 \)
Пажња код записа:
• \( (-5)^2 = 25 \) (квадрира се и минус)
• \( -5^2 = -(5 \cdot 5) = -25 \) (минус остаје испред квадрата броја 5)
Израчунај вредност израза: \( (-4)^2 - 4^2 \).
\( (-4)^2 = 16 \)
\( 4^2 = 16 \)
Дакле: \( 16 - 16 = 0 \).
Када упоређујемо квадрате бројева, резултат зависи од тога да ли су почетни бројеви позитивни или негативни.
За ненегативне бројеве (позитивне и нулу):
Ако је \( a < b \), онда је \( a^2 < b^2 \).
Пример: Како је \( 2 < 3 \), следи да је \( 2^2 < 3^2 \) (јер је \( 4 < 9 \)).
За непозитивне бројеве (негативне и нулу):
Ако је \( a < b \), онда је \( a^2 > b^2 \). Знак неједнакости се окреће!
Пример: Како је \( -4 < -2 \), следи да је \( (-4)^2 > (-2)^2 \) (јер је \( 16 > 4 \)).
Упореди квадрате бројева \( -5 \) и \( -3 \).
Почетни бројеви су негативни. Важи да је \( -5 < -3 \).
Квадрати су: \( (-5)^2 = 25 \) и \( (-3)^2 = 9 \).
Закључујемо да је \( 25 > 9 \), односно \( (-5)^2 > (-3)^2 \).
Квадрирање има важна својства која олакшавају рачунање сложенијих израза, омогућавајући да се експонент "расподели" на чиниоце или дељеник и делилац.
Квадрат производа: \[ (a \cdot b)^2 = a^2 \cdot b^2 \] Квадрат количника: \[ \left( \frac{a}{b} \right)^2 = \frac{a^2}{b^2} \quad (b \neq 0) \]
Примена ових својстава често поједностављује рачун:
• Производ: уместо \( (2 \cdot 5)^2 = 10^2 = 100 \), можемо рачунати и као \( 2^2 \cdot 5^2 = 4 \cdot 25 = 100 \).
• Количник: \( \left( \frac{10}{2} \right)^2 = \frac{10^2}{2^2} = \frac{100}{4} = 25 \). Ово је исто што и \( 5^2 = 25 \).
Користећи својство квадрата производа, израчунај лакшим путем: \( 0,25^2 \cdot (-4)^2 \).
Користимо обрнуто својство \( a^2 \cdot b^2 = (a \cdot b)^2 \):
\( 0,25^2 \cdot (-4)^2 = (0,25 \cdot (-4))^2 = (-1)^2 = 1 \).

Задаци за вежбање

Лак: Израчунај вредности следећих израза:
а) \( (-7)^2 \)
б) \( -9^2 \)
а) \( (-7)^2 = (-7) \cdot (-7) = 49 \)
б) \( -9^2 = -(9 \cdot 9) = -81 \)
Средњи: Израчунај вредност израза: \( (-2)^2 - (-3)^2 + 10^2 \).
Прво квадрирамо сваки број:
\( (-2)^2 = 4 \)
\( (-3)^2 = 9 \)
\( 10^2 = 100 \)
Сада заменимо у израз: \( 4 - 9 + 100 = -5 + 100 = 95 \).
Тежак: Израчунај вредност израза користећи правила за квадрирање: \[ \frac{(-8)^2 + 6^2}{(-10)^2} \]
Прво израчунамо квадрате у бројиоцу и имениоцу:
\( (-8)^2 = 64 \)
\( 6^2 = 36 \)
\( (-10)^2 = 100 \)
Замењујемо добијене вредности у разломак:
\[ \frac{64 + 36}{100} = \frac{100}{100} = 1 \]

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: