Корице уџбеника

I.5. Рачунске Операције У Скупу Реалних Бројева

Изабери решење задатка:

Задатак 20

Кратко решење

Претпоставимо да је \( y \in Q \) и изразимо \( x \): а) \( x = y - r \) — разлика рационалних, дакле рационалан: немогуће. б) \( x = r - y \) — исто немогуће. в) из \( r = y \cdot x \) и \( r \neq 0 \) следи \( y \neq 0 \), па је \( x = r : y \) рационалан: немогуће. г) \( x = y \cdot r \) — производ рационалних, дакле рационалан: немогуће. У сваком делу претпоставка пада, па је \( y \) ирационалан број.

Детаљно решење

Дато је: \( r \in Q \), \( r \neq 0 \) и \( x \in I \) (ирационалан). У сваком делу доказујемо да је \( y \) ирационалан, поступком свођења на противречност, као у Примерима 18 и 19. Основа доказа је да је скуп \( Q \) затворен за сабирање, одузимање, множење и дељење (делиоцем различитим од нуле). Напоменимо и да је \( x \neq 0 \), јер је 0 рационалан број, а \( x \) је ирационалан. Зато је дељење бројем \( x \) у делу в) дозвољено.

а) \( y = r + x \)

Претпоставимо да је \( y \) рационалан број. Из \( y = r + x \) следи \[ x = y - r. \] Десна страна је разлика два рационална броја, па би \( x \) био рационалан. То је у супротности са условом да је \( x \) ирационалан. Дакле, \( y \) је ирационалан број.

б) \( y = r - x \)

Претпоставимо да је \( y \in Q \). Из \( y = r - x \) следи \[ x = r - y, \] па би \( x \), као разлика два рационална броја, био рационалан — што није тачно. Дакле, \( y \) је ирационалан.

в) \( y = r : x \)

Претпоставимо да је \( y \in Q \). Прво уочимо да је \( y \neq 0 \): из \( y = r : x \) следи \( r = y \cdot x \), а када би било \( y = 0 \), добили бисмо \( r = 0 \), што је супротно услову \( r \neq 0 \). Сада из \( y \cdot x = r \) следи \[ x = r : y, \] а то је количник два рационална броја чији је делилац \( y \neq 0 \), дакле рационалан број. Противречност са тим да је \( x \) ирационалан. Значи, \( y \) је ирационалан број.

г) \( y = x : r \)

Претпоставимо да је \( y \in Q \). Из \( y = x : r \) множењем бројем \( r \) добијамо \[ x = y \cdot r, \] што је производ два рационална броја, дакле рационалан број. То је немогуће, јер је \( x \) ирационалан. Дакле, \( y \) је ирационалан број. Закључак: збир, разлика и количник (у оба поретка) ненултог рационалног и ирационалног броја увек су ирационални бројеви.

Кратак запис решења:

Ако би \( y \) био рационалан, било би а) \( x = y-r \), б) \( x = r-y \), в) \( x = r:y \) (уз \( y \neq 0 \)), г) \( x = y \cdot r \) — у сваком случају \( x \) би испао рационалан, што није тачно. Дакле, \( y \) је ирационалан.

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: