Корице уџбеника

I.5. Рачунске Операције У Скупу Реалних Бројева

Изабери решење задатка:

Задатак 17

Кратко решење

а) Смена \( t = x+2 \): \( t^2 = 2 \Rightarrow t = \pm\sqrt{2} \), па је \( x = -2 \pm \sqrt{2} \). б) \( (2x+3)^2 = 72 \), а \( \sqrt{72} = 6\sqrt{2} \), па је \( 2x+3 = \pm 6\sqrt{2} \) и \( x = \dfrac{-3 \pm 6\sqrt{2}}{2} \). в) \( \sqrt{(x+2)^2} = |x+2| = 2 \Rightarrow x+2 = 2 \) или \( x+2 = -2 \), дакле \( x = 0 \) или \( x = -4 \). г) \( |x-\sqrt{2}| = 5 \Rightarrow x - \sqrt{2} = 5 \) или \( x - \sqrt{2} = -5 \), дакле \( x = 5+\sqrt{2} \) или \( x = \sqrt{2}-5 \).

Детаљно решење

У свим деловима користимо упутство из уџбеника: израз у загради посматрамо као једну непознату величину, прво одредимо њену вредност, па тек онда рачунамо \( x \).

а) \( (x+2)^2 = 2 \)

Означимо \( t = x + 2 \). Тада једначина гласи \( t^2 = 2 \). То је једначина облика \( t^2 = r \) где је \( r = 2 \) позитиван број, па она у скупу реалних бројева има два решења: \[ t_1 = \sqrt{2}, \qquad t_2 = -\sqrt{2}. \] Враћамо смену \( t = x + 2 \): \[ x + 2 = \sqrt{2} \quad \Rightarrow \quad x_1 = -2 + \sqrt{2}, \] \[ x + 2 = -\sqrt{2} \quad \Rightarrow \quad x_2 = -2 - \sqrt{2}. \] Провера: \( (-2+\sqrt{2}+2)^2 = (\sqrt{2})^2 = 2 \) и \( (-2-\sqrt{2}+2)^2 = (-\sqrt{2})^2 = 2 \). Оба решења задовољавају једначину.

б) \( (2x+3)^2 - 72 = 0 \)

Прво број 72 пребацимо на десну страну да бисмо добили облик „квадрат једнак броју”: \[ (2x+3)^2 = 72. \] Означимо \( t = 2x + 3 \), па је \( t^2 = 72 \), одакле је \( t = \sqrt{72} \) или \( t = -\sqrt{72} \). Корен делимично кореновамо: \[ \sqrt{72} = \sqrt{36 \cdot 2} = \sqrt{36} \cdot \sqrt{2} = 6\sqrt{2}. \] Дакле \( 2x + 3 = 6\sqrt{2} \) или \( 2x + 3 = -6\sqrt{2} \). \[ 2x = -3 + 6\sqrt{2} \quad \Rightarrow \quad x_1 = \frac{-3 + 6\sqrt{2}}{2}, \] \[ 2x = -3 - 6\sqrt{2} \quad \Rightarrow \quad x_2 = \frac{-3 - 6\sqrt{2}}{2}. \] Провера: за \( x_1 \) је \( 2x_1 + 3 = -3 + 6\sqrt{2} + 3 = 6\sqrt{2} \), а \( (6\sqrt{2})^2 = 6^2 \cdot (\sqrt{2})^2 = 36 \cdot 2 = 72 \).

в) \( \sqrt{(x+2)^2} = 2 \)

Овде се под кореном налази квадрат, па користимо својство квадратног корена \( \sqrt{a^2} = |a| \) (страна 36). За \( a = x + 2 \) добијамо: \[ |x + 2| = 2. \] Апсолутна вредност неког броја једнака је 2 тачно онда када је тај број \( 2 \) или \( -2 \): \[ x + 2 = 2 \quad \Rightarrow \quad x_1 = 0, \] \[ x + 2 = -2 \quad \Rightarrow \quad x_2 = -4. \] Провера: \( \sqrt{(0+2)^2} = \sqrt{4} = 2 \) и \( \sqrt{(-4+2)^2} = \sqrt{(-2)^2} = \sqrt{4} = 2 \). Приметимо разлику у односу на део а): иако једначине личе, овде је корен из квадрата, па су решења рационални бројеви 0 и \( -4 \).

г) \( \sqrt{(x-\sqrt{2})^2} = 5 \)

Поново примењујемо \( \sqrt{a^2} = |a| \), сада за \( a = x - \sqrt{2} \): \[ |x - \sqrt{2}| = 5. \] Дакле, израз \( x - \sqrt{2} \) једнак је \( 5 \) или \( -5 \): \[ x - \sqrt{2} = 5 \quad \Rightarrow \quad x_1 = 5 + \sqrt{2}, \] \[ x - \sqrt{2} = -5 \quad \Rightarrow \quad x_2 = -5 + \sqrt{2} = \sqrt{2} - 5. \] Провера: за \( x_1 \) је \( x_1 - \sqrt{2} = 5 \), па је \( \sqrt{5^2} = 5 \); за \( x_2 \) је \( x_2 - \sqrt{2} = -5 \), па је \( \sqrt{(-5)^2} = |-5| = 5 \).

Кратак запис решења:

Израз у загради тражимо као целину: из \( t^2 = r \) следи \( t = \pm\sqrt{r} \), а из \( \sqrt{t^2} = c \) следи \( |t| = c \).а) \( x = -2 \pm \sqrt{2} \); б) \( x = \frac{-3 \pm 6\sqrt{2}}{2} \); в) \( x \in \{0, -4\} \); г) \( x \in \{5+\sqrt{2},\ \sqrt{2}-5\} \).

Најважније из лекције

Кључна правила која олакшавају рад са реалним бројевима и коренима:
  • Сабирање и множење су комутативни и асоцијативни. Нула не мења збир, јединица не мења производ.
  • Дистрибутивност повезује множење и сабирање: \(a(b+c) = ab+ac\).
  • Множење/Дељење корена: Може се извршити под једним кореном: \(\sqrt{2} \cdot \sqrt{8} = \sqrt{16} = 4\).
  • Делимично кореновање: Извлачење потпуног квадрата испред корена (\(\sqrt{50} = \sqrt{25 \cdot 2} = 5\sqrt{2}\)).
  • Рационалисање: Проширивање разломка ради уклањања корена из имениоца (\(\frac{a}{\sqrt{b}} \cdot \frac{\sqrt{b}}{\sqrt{b}}\)).
Сва својства рачунских операција која важе у скупу рационалних бројева наслеђују се и у скупу реалних бројева (\(\mathbb{R}\)).
За сабирање реалних бројева важе следећа својства:
  • Комутативност: \( a + b = b + a \)
  • Асоцијативност: \( (a + b) + c = a + (b + c) \)
Број 0 је неутрални елемент за сабирање, јер за свако \(a \in \mathbb{R}\) важи \(a + 0 = 0 + a = a\).
За сваки реалан број \(a\) постоји супротан елемент \(-a\), тако да је \(a + (-a) = 0\).
Одузимање се своди на сабирање са супротним бројем: \[ a - b = a + (-b) \] Број супротан збиру једнак је збиру супротних бројева: \[ -(a + b) = -a - b \]
Упрости израз ослобађањем од заграда: \( \sqrt{5} - (\sqrt{5} + 3) \).
Применом правила за супротан збир добијамо:
\( \sqrt{5} - \sqrt{5} - 3 = 0 - 3 = -3 \).
За множење реалних бројева важе следећа својства:
  • Комутативност: \( a \cdot b = b \cdot a \)
  • Асоцијативност: \( (a \cdot b) \cdot c = a \cdot (b \cdot c) \)
  • Дистрибутивност множења према сабирању: \( a \cdot (b + c) = a \cdot b + a \cdot c \)
Број 1 је неутрални елемент за множење (\(a \cdot 1 = a\)). Ако је један од чинилаца 0, производ је 0 (\(a \cdot 0 = 0\)).
Дељење се своди на множење реципрочном вредношћу. За \(b \neq 0\) важи: \(a : b = a \cdot \frac{1}{b}\).
За свако \(a, b \in \mathbb{R}\) важи:
\( (-a) \cdot b = a \cdot (-b) = -ab \)
\( (-a) \cdot (-b) = ab \)
Уобичајено је да се знак за множење изоставља испред корена. На пример: \(3 \cdot \sqrt{13} = 3\sqrt{13}\).
Корен производа: \(\sqrt{a \cdot b} = \sqrt{a} \cdot \sqrt{b}\) (за \(a \ge 0, b \ge 0\))
Корен количника: \(\sqrt{\frac{a}{b}} = \frac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}}\) (за \(a \ge 0, b > 0\))
Ова својства важе у оба смера, што омогућава спајање корена при множењу и дељењу, или њихово раздвајање.
\(a\) \(b\) \(\sqrt{a \cdot b}\) \(\sqrt{a} \cdot \sqrt{b}\)
\(4\) \(9\) \(\sqrt{4 \cdot 9} = \sqrt{36} = 6\) \(\sqrt{4} \cdot \sqrt{9} = 2 \cdot 3 = 6\)
\(0.25\) \(0.04\) \(\sqrt{0.01} = 0.1\) \(0.5 \cdot 0.2 = 0.1\)
За свако \(a \in \mathbb{R}\) важи \(\sqrt{a^2} = |a|\).
За свако \(a \ge 0\) важи \((\sqrt{a})^2 = a\).
Делимично кореновање је поступак при коме се поткорена величина представља као производ чинилаца од којих је бар један потпун квадрат, како би се корен упростио.
Делимично кореновање броја 8: \[ \sqrt{8} = \sqrt{4 \cdot 2} = \sqrt{4} \cdot \sqrt{2} = 2\sqrt{2} \]
Рационалисање имениоца је поступак проширивања разломка тако да се у имениоцу елиминише корен.
Рационалисање разломка: \[ \frac{1}{\sqrt{2}} = \frac{1}{\sqrt{2}} \cdot \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2}}{(\sqrt{2})^2} = \frac{\sqrt{2}}{2} \]

Задаци за вежбање

Лак: Користећи својство корена производа и количника, израчунај вредност израза:
а) \(\sqrt{2} \cdot \sqrt{18}\)
б) \(\frac{\sqrt{75}}{\sqrt{3}}\)
а) \(\sqrt{2} \cdot \sqrt{18} = \sqrt{2 \cdot 18} = \sqrt{36} = 6\)
б) \(\frac{\sqrt{75}}{\sqrt{3}} = \sqrt{\frac{75}{3}} = \sqrt{25} = 5\)
Средњи: Упрости израз применом делимичног кореновања и својстава сабирања:
\(\sqrt{12} + \sqrt{27} - \sqrt{3}\)
Прво применимо делимично кореновање:
\(\sqrt{12} = \sqrt{4 \cdot 3} = 2\sqrt{3}\)
\(\sqrt{27} = \sqrt{9 \cdot 3} = 3\sqrt{3}\)
Сада заменимо у израз:
\(2\sqrt{3} + 3\sqrt{3} - \sqrt{3} = (2 + 3 - 1)\sqrt{3} = 4\sqrt{3}\)
Средњи: Рационалиши имениоце следећих разломака:
а) \(\frac{6}{\sqrt{3}}\)
б) \(\frac{2\sqrt{5}}{\sqrt{2}}\)
а) \(\frac{6}{\sqrt{3}} \cdot \frac{\sqrt{3}}{\sqrt{3}} = \frac{6\sqrt{3}}{3} = 2\sqrt{3}\)

б) \(\frac{2\sqrt{5}}{\sqrt{2}} \cdot \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}} = \frac{2\sqrt{10}}{2} = \sqrt{10}\)
Тежак: Израчунај вредност израза применом дистрибутивности и правила за множење коренова:
\(\sqrt{2} \cdot (\sqrt{8} - \sqrt{2}) + \frac{10}{\sqrt{5}}\)
Први део (дистрибутивност):
\(\sqrt{2} \cdot \sqrt{8} - \sqrt{2} \cdot \sqrt{2} = \sqrt{16} - \sqrt{4} = 4 - 2 = 2\)
Други део (рационализација):
\(\frac{10}{\sqrt{5}} \cdot \frac{\sqrt{5}}{\sqrt{5}} = \frac{10\sqrt{5}}{5} = 2\sqrt{5}\)
Резултат: \(2 + 2\sqrt{5}\)

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: