Изабери решење задатка:

Задатак 6

Кратко решење

\( x = \frac{a}{b} \), \( a, b \in N \) (довољно је посматрати \( x > 0 \), јер је \( (-x)^2 = x^2 \)) У \( a^2 \) и \( b^2 \) сваки прост чинилац се појављује паран број пута.
а)
\[ \frac{a^2}{b^2} = 10 \Rightarrow a^2 = 2 \cdot 5 \cdot b^2 \]2 се у \( a^2 \) појављује паран, а у \( 2 \cdot 5 \cdot b^2 \) непаран број пута - немогуће.
б)
\[ \frac{a^2}{b^2} = \frac{2}{7} \Rightarrow 7a^2 = 2b^2 \]7 се у \( 7a^2 \) појављује непаран, а у \( 2b^2 \) паран број пута - немогуће.
в)
\[ \frac{a^2}{b^2} = \frac{1}{3} \Rightarrow 3a^2 = b^2 \]3 се у \( 3a^2 \) појављује непаран, а у \( b^2 \) паран број пута - немогуће.
г)
\[ 0,2 = \frac{2}{10} = \frac{1}{5} \]\[ \frac{a^2}{b^2} = \frac{1}{5} \Rightarrow 5a^2 = b^2 \]5 се у \( 5a^2 \) појављује непаран, а у \( b^2 \) паран број пута - немогуће.
д)
\[ 2,5 = \frac{25}{10} = \frac{5}{2} \]\[ \frac{a^2}{b^2} = \frac{5}{2} \Rightarrow 2a^2 = 5b^2 \]2 се у \( 2a^2 \) појављује непаран, а у \( 5b^2 \) паран број пута - немогуће.

Детаљно решење

Корак 1: Начин доказивања

Пошто је \( x^2 = (-x)^2 \), довољно је показати да не постоји позитиван рационалан број \( x \) са траженим квадратом. Претпоставимо супротно: да постоји \( x = \frac{a}{b} \), где су \( a \) и \( b \) природни бројеви. Тада је \( x^2 = \frac{a^2}{b^2} \). Користимо правило: у растављању потпуног квадрата \( a^2 \) или \( b^2 \) на просте чиниоце сваки прост број се појављује паран број пута (и нула пута је паран број). Ако после множења са простим бројем \( p \) тај број \( p \) мора да се појављује и паран и непаран број пута, долазимо до немогућности.

а) \( x^2 = 10 \)

\[ \frac{a^2}{b^2} = 10 \quad \Rightarrow \quad a^2 = 10b^2 = 2 \cdot 5 \cdot b^2 \] Посматрамо прост број 2: - у растављању броја \( a^2 \) двојка се појављује паран број пута, - у растављању броја \( 2 \cdot 5 \cdot b^2 \) двојка се појављује паран број пута у \( b^2 \) и још једном, дакле непаран број пута. Исти број не може имати оба растављања, па не постоје природни бројеви \( a \) и \( b \) за које је \( a^2 = 10b^2 \). Не постоји рационалан број \( x \) такав да је \( x^2 = 10 \).

б) \( x^2 = \frac{2}{7} \)

\[ \frac{a^2}{b^2} = \frac{2}{7} \quad \Rightarrow \quad 7a^2 = 2b^2 \] Посматрамо прост број 7: - у растављању броја \( 7a^2 \) седмица се појављује паран број пута у \( a^2 \) и још једном, дакле непаран број пута, - у растављању броја \( 2b^2 \) седмица се појављује паран број пута (само у \( b^2 \)). Добијамо немогућност, па не постоји рационалан број \( x \) такав да је \( x^2 = \frac{2}{7} \).

в) \( x^2 = \frac{1}{3} \)

\[ \frac{a^2}{b^2} = \frac{1}{3} \quad \Rightarrow \quad 3a^2 = b^2 \] Посматрамо прост број 3: - у растављању броја \( 3a^2 \) тројка се појављује непаран број пута, - у растављању броја \( b^2 \) тројка се појављује паран број пута. Добијамо немогућност, па не постоји рационалан број \( x \) такав да је \( x^2 = \frac{1}{3} \).

г) \( x^2 = 0,2 \)

Децималан број записујемо као разломак: \[ 0,2 = \frac{2}{10} = \frac{1}{5} \] \[ \frac{a^2}{b^2} = \frac{1}{5} \quad \Rightarrow \quad 5a^2 = b^2 \] Посматрамо прост број 5: - у растављању броја \( 5a^2 \) петица се појављује непаран број пута, - у растављању броја \( b^2 \) петица се појављује паран број пута. Добијамо немогућност, па не постоји рационалан број \( x \) такав да је \( x^2 = 0,2 \).

д) \( x^2 = 2,5 \)

Децималан број записујемо као разломак: \[ 2,5 = \frac{25}{10} = \frac{5}{2} \] \[ \frac{a^2}{b^2} = \frac{5}{2} \quad \Rightarrow \quad 2a^2 = 5b^2 \] Посматрамо прост број 2: - у растављању броја \( 2a^2 \) двојка се појављује непаран број пута, - у растављању броја \( 5b^2 \) двојка се појављује паран број пута (само у \( b^2 \)). Добијамо немогућност, па не постоји рационалан број \( x \) такав да је \( x^2 = 2,5 \).

Кратак запис решења:

\( x = \frac{a}{b} \), \( a, b \in N \)

а)

\( a^2 = 2 \cdot 5 \cdot b^2 \) - 2 паран / непаран број пута

б)

\( 7a^2 = 2b^2 \) - 7 непаран / паран број пута

в)

\( 3a^2 = b^2 \) - 3 непаран / паран број пута

г)

\( 0,2 = \frac{1}{5} \Rightarrow 5a^2 = b^2 \) - 5 непаран / паран број пута

д)

\( 2,5 = \frac{5}{2} \Rightarrow 2a^2 = 5b^2 \) - 2 непаран / паран број пута

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: