Корице уџбеника

I.2. Квадрати Рационалних Бројева

Изабери решење задатка:

Задатак 6

Кратко решење

Ако би постојао рационалан број \( x = \frac{a}{b} \), добили бисмо:а) \( a^2 = 2 \cdot 5 \cdot b^2 \) - чинилац \( 2 \) лево паран, десно непаран број пута;
б) \( 7a^2 = 2b^2 \) - чинилац \( 7 \) лево непаран, десно паран број пута;
в) \( 3a^2 = b^2 \) - чинилац \( 3 \) лево непаран, десно паран број пута;
г) \( 0,2 = \frac{1}{5} \), па \( 5a^2 = b^2 \) - чинилац \( 5 \) лево непаран, десно паран број пута;
д) \( 2,5 = \frac{5}{2} \), па \( 2a^2 = 5b^2 \) - чинилац \( 2 \) лево непаран, десно паран број пута.Свака од тих једнакости је немогућа, па решења у скупу \( Q \) нема.

Детаљно решење

Поступак (индиректан доказ, као у Примеру 4)

Претпоставимо супротно - да тражени рационалан број \( x \) постоји. Ако постоји решење, онда постоји и позитивно решење (јер је \( a^2 = (-a)^2 \)), па можемо писати \( x = \frac{a}{b} \), где су \( a \) и \( b \) природни бројеви. Из \( x^2 = \frac{a^2}{b^2} \) добијамо једнакост између природних бројева и онда пребројимо колико се пута неки прост чинилац појављује на левој, а колико на десној страни. Користимо тврђење са стране 17: у растављању квадрата природног броја сваки прост чинилац се појављује паран број пута. Ако испадне да се са једне стране појављује паран, а са друге непаран број пута, једнакост је немогућа, па таквих бројева нема.

а) \( x^2 = 10 \)

Из \( \frac{a^2}{b^2} = 10 \) следи \( a^2 = 10 b^2 = 2 \cdot 5 \cdot b^2 \).Посматрамо прост чинилац \( 2 \). Са леве стране, у \( a^2 \), двојка се појављује паран број пута. Са десне стране двојка се паран број пута појављује у \( b^2 \), а ту је и она издвојена из броја \( 10 \), па се укупно појављује непаран број пута. Паран број не може бити једнак непарном, па таква једнакост није могућа. Дакле, не постоји рационалан број чији је квадрат \( 10 \).

б) \( x^2 = \frac{2}{7} \)

Из \( \frac{a^2}{b^2} = \frac{2}{7} \) следи \( 7 a^2 = 2 b^2 \).Посматрамо чинилац \( 7 \): са леве стране се појављује паран број пута у \( a^2 \) и још једном издвојено, дакле непаран број пута; са десне стране се појављује паран број пута (у \( b^2 \)). Противречност, па решења нема.

в) \( x^2 = \frac{1}{3} \)

Из \( \frac{a^2}{b^2} = \frac{1}{3} \) следи \( 3 a^2 = b^2 \).Чинилац \( 3 \) се са леве стране појављује непаран број пута, а са десне (у \( b^2 \)) паран број пута. Противречност, па решења нема.

г) \( x^2 = 0,2 \)

Најпре \( 0,2 = \frac{2}{10} = \frac{1}{5} \). Из \( \frac{a^2}{b^2} = \frac{1}{5} \) следи \( 5 a^2 = b^2 \).Чинилац \( 5 \): лево непаран број пута, десно паран број пута. Противречност, па решења нема.

д) \( x^2 = 2,5 \)

Најпре \( 2,5 = \frac{25}{10} = \frac{5}{2} \). Из \( \frac{a^2}{b^2} = \frac{5}{2} \) следи \( 2 a^2 = 5 b^2 \).Чинилац \( 2 \): са леве стране се појављује непаран број пута, а са десне паран број пута (у \( b^2 \), јер је \( 5 \) непаран и не садржи двојку). Противречност, па решења нема.

Закључак и провера идеје

У сваком случају долазимо до истог типа противречности - исти прост чинилац би морао да се појави и паран и непаран број пута. Зато ниједна од ових једначина нема решење у скупу рационалних бројева. Исто закључујемо и приближном проценом: на пример, \( 3^2 = 9 \) и \( 4^2 = 16 \), па би решење једначине \( x^2 = 10 \) било између \( 3 \) и \( 4 \), али ниједан разломак тај квадрат не даје тачно.

Кратак запис решења:

У сваком случају добијамо једнакост природних бројева у којој се исти прост чинилац појављује паран пут са једне и непаран пут са друге стране, што је немогуће - зато тражени рационалан број не постоји.

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: