Korenovanje

Korenovanje

Uvod

Korenovanje je operacija suprotna stepenovanju. Kada pitamo "koji broj podignut na stepen nn daje aa?", tražimo nn-ti koren iz aa. Ova operacija se pojavljuje svuda u matematici, od rešavanja jednačina do uprošćavanja algebarskih izraza, i zahteva posebnu pažnju oko znakova, uslova definisanosti i tehnika uprošćavanja.


Sadržaj

  1. Definicija i osnovne osobine
  2. Uslovi definisanosti korena
  3. Pravila za računanje sa korenima
  4. Izvlačenje činioca ispred korena
  5. Unošenje činioca pod koren
  6. Svođenje na zajednički koren i poređenje
  7. Sabiranje i oduzimanje korena
  8. Racionalisanje imenioca
  9. Kvadrat i koren kvadrata
  10. Dvostruki koreni
  11. Transformacija složenih iracionalnih izraza

1. Definicija i osnovne osobine

nn-ti koren broja aa je broj koji podignut na stepen nn daje aa:

an=b    bn=a\sqrt[n]{a} = b \iff b^n = a

Veza između korena i stepena sa racionalnim izložiocem:

an=a1n,amn=amn\sqrt[n]{a} = a^{\frac{1}{n}}, \qquad \sqrt[n]{a^m} = a^{\frac{m}{n}}

Za kvadratni koren (n=2n = 2) zahtevamo a0a \geq 0 i rezultat je uvek nenegativan. Za neparne korene (n=3,5,n = 3, 5, \ldots) koren je definisan i za negativne brojeve, i važi an=an\sqrt[n]{-a} = -\sqrt[n]{a}.

13=1,83=2,4=2\sqrt[3]{-1} = -1, \qquad \sqrt[3]{-8} = -2, \qquad \sqrt{4} = 2


2. Uslovi definisanosti korena

Kvadratni koren f(x)\sqrt{f(x)} je definisan u skupu realnih brojeva ako i samo ako je f(x)0f(x) \geq 0.

Za koje xx je 5x\sqrt{5 - x} definisan?

5x0    x5,x(,5]5 - x \geq 0 \implies x \leq 5, \qquad x \in (-\infty, 5]

Za koje xx je 9x\sqrt{-9x} definisan?

9x0    x0,x(,0]-9x \geq 0 \implies x \leq 0, \qquad x \in (-\infty, 0]

Za koje xx je 36a2\sqrt{-36a^2} definisan?

Pošto je a20a^2 \geq 0 uvek, sledi 36a20-36a^2 \leq 0. Jedina mogućnost je a=0a = 0.

Za razlomak ispod korena postavljamo i uslov da imenilac nije nula:

Oblast definisanosti f(x)=2xx+1f(x) = \sqrt{\dfrac{2-x}{x+1}}:

Tražimo 2xx+10\dfrac{2-x}{x+1} \geq 0 uz x1x \neq -1. Rešenjem nejednačine dobijamo x(1,2]x \in (-1, 2].


3. Pravila za računanje sa korenima

anbn=abn\sqrt[n]{a} \cdot \sqrt[n]{b} = \sqrt[n]{a \cdot b}

anbn=abn\frac{\sqrt[n]{a}}{\sqrt[n]{b}} = \sqrt[n]{\frac{a}{b}}

(an)m=amn\left(\sqrt[n]{a}\right)^m = \sqrt[n]{a^m}

amn=anm\sqrt[n]{\sqrt[m]{a}} = \sqrt[n \cdot m]{a}

ann={aako je n neparanaako je n paran\sqrt[n]{a^n} = \begin{cases} a & \text{ako je } n \text{ neparan} \\ |a| & \text{ako je } n \text{ paran} \end{cases}


4. Izvlačenje činioca ispred korena

Da bismo izvukli činioce ispred korena, rastavimo potkorenu veličinu na činioce koji su potpuni kvadrati (ili nn-ti stepeni za nn-ti koren).

48a5b12c3=163a4ab12c2c=4a2b6c3ac\sqrt{48a^5b^{12}c^3} = \sqrt{16 \cdot 3 \cdot a^4 \cdot a \cdot b^{12} \cdot c^2 \cdot c} = 4a^2b^6c\sqrt{3ac}

27c43=33c3c3=3cc3\sqrt[3]{27c^4} = \sqrt[3]{3^3 \cdot c^3 \cdot c} = 3c\sqrt[3]{c}

8a7(a+b)4n=42a6a((a+b)2n)2=2a3(a+b)2n2a\sqrt{8a^7(a+b)^{4n}} = \sqrt{4 \cdot 2 \cdot a^6 \cdot a \cdot ((a+b)^{2n})^2} = 2a^3(a+b)^{2n}\sqrt{2a}

Kod parnih korena: stepen promenljive delimo sa indeksom korena. Celi broj koji dobijemo ide ispred, ostatak ostaje unutra. Na primer, a7=a3a\sqrt{a^7} = a^3\sqrt{a} jer je 7=23+17 = 2 \cdot 3 + 1.


5. Unošenje činioca pod koren

Pravilo za unošenje pozitivnog činioca aa pod kvadratni koren:

ab=a2b,a>0a\sqrt{b} = \sqrt{a^2 \cdot b}, \quad a > 0

Za nn-ti koren: abn=anbna\sqrt[n]{b} = \sqrt[n]{a^n \cdot b}

57=257=1755\sqrt{7} = \sqrt{25 \cdot 7} = \sqrt{175}

1327=1927=3\frac{1}{3}\sqrt{27} = \sqrt{\frac{1}{9} \cdot 27} = \sqrt{3}

x1x=x21x=x,x>0x\sqrt{\frac{1}{x}} = \sqrt{x^2 \cdot \frac{1}{x}} = \sqrt{x}, \quad x > 0

(x1)1x21=(x1)2(x1)(x+1)=x1x+1,x>1(x-1)\sqrt{\frac{1}{x^2-1}} = \sqrt{\frac{(x-1)^2}{(x-1)(x+1)}} = \sqrt{\frac{x-1}{x+1}}, \quad x > 1


6. Svođenje na zajednički koren i poređenje

Kada poredimo korene različitih stepena ili ih sabiramo, svodimo ih na zajednički indeks (najmanji zajednički sadržalac indeksa).

Koji je veći: 2\sqrt{2} ili 33\sqrt[3]{3}?

NZS za 2 i 3 je 6: 2=236=86,33=326=96\sqrt{2} = \sqrt[6]{2^3} = \sqrt[6]{8}, \qquad \sqrt[3]{3} = \sqrt[6]{3^2} = \sqrt[6]{9}

Pošto je 9>89 > 8, sledi 33>2\sqrt[3]{3} > \sqrt{2}.

Koji je veći: 353\sqrt{5} ili 535\sqrt{3}?

35=95=45,53=253=753\sqrt{5} = \sqrt{9 \cdot 5} = \sqrt{45}, \qquad 5\sqrt{3} = \sqrt{25 \cdot 3} = \sqrt{75}

Pošto je 75>4575 > 45, sledi 53>355\sqrt{3} > 3\sqrt{5}.


7. Sabiranje i oduzimanje korena

Koreni se mogu sabirati i oduzimati samo ako su slični (isti koren i ista promenljiva). Najpre uprošćavamo svaki koren posebno, pa onda sabiramo.

218+3850+332=62+6252+122=1922\sqrt{18} + 3\sqrt{8} - \sqrt{50} + 3\sqrt{32} = 6\sqrt{2} + 6\sqrt{2} - 5\sqrt{2} + 12\sqrt{2} = 19\sqrt{2}

543+23231083=543+443343=6435\sqrt[3]{4} + 2\sqrt[3]{32} - \sqrt[3]{108} = 5\sqrt[3]{4} + 4\sqrt[3]{4} - 3\sqrt[3]{4} = 6\sqrt[3]{4}

Uvek najpre izvuci činioce ispred svakog korena, pa tek onda skupljaj slične. Korenovi kao 2\sqrt{2} i 3\sqrt{3} nisu slični i ne mogu se sabrati.


8. Racionalisanje imenioca

Imenilac oblika an\sqrt[n]{a}

Množimo sa an1nan1n\dfrac{\sqrt[n]{a^{n-1}}}{\sqrt[n]{a^{n-1}}} da bismo dobili ceo broj u imeniocu.

abm=abm1mbmm=abm1mb\frac{a}{\sqrt[m]{b}} = \frac{a \cdot \sqrt[m]{b^{m-1}}}{\sqrt[m]{b^m}} = \frac{a\sqrt[m]{b^{m-1}}}{b}

Imenilac oblika a±b\sqrt{a} \pm \sqrt{b}

Množimo konjugovanim izrazom i koristimo razliku kvadrata.

1a+babab=abab\frac{1}{\sqrt{a}+\sqrt{b}} \cdot \frac{\sqrt{a}-\sqrt{b}}{\sqrt{a}-\sqrt{b}} = \frac{\sqrt{a}-\sqrt{b}}{a-b}

53+23232=5(32)34=5(32)1=1053\frac{5}{\sqrt{3}+2} \cdot \frac{\sqrt{3}-2}{\sqrt{3}-2} = \frac{5(\sqrt{3}-2)}{3-4} = \frac{5(\sqrt{3}-2)}{-1} = 10 - 5\sqrt{3}

Imenilac sa tri člana

Grupišemo dva člana i dvaput primenjujemo razliku kvadrata.

62+3+5\frac{6}{\sqrt{2}+\sqrt{3}+\sqrt{5}}

Prvo množimo sa (2+3)5(\sqrt{2}+\sqrt{3})-\sqrt{5}, pa imenilac postaje 262\sqrt{6}. Zatim ponovo racionalizujemo.

Konačno: 23+32302\dfrac{2\sqrt{3} + 3\sqrt{2} - \sqrt{30}}{2}.

Imenilac sa kubnim korenima

Za a3+b3\sqrt[3]{a} + \sqrt[3]{b} koristimo formulu za zbir kubova.

1a3+b3=a23ab3+b23a+b\frac{1}{\sqrt[3]{a}+\sqrt[3]{b}} = \frac{\sqrt[3]{a^2}-\sqrt[3]{ab}+\sqrt[3]{b^2}}{a+b}


9. Kvadrat i koren kvadrata

a2=a={a,a0a,a<0\sqrt{a^2} = |a| = \begin{cases} a, & a \geq 0 \\ -a, & a < 0 \end{cases}

Ovo je najčešći izvor grešaka. Rezultat kvadratnog korena je uvek nenegativan.

(7)2=7=7(ne 7!)\sqrt{(-7)^2} = |-7| = 7 \qquad \text{(ne } -7\text{!)}

Uprostiti x2\sqrt{x^2} za x0x \leq 0:

x2=x=x(jer je x0)\sqrt{x^2} = |x| = -x \quad \text{(jer je } x \leq 0\text{)}

Uprostiti x6\sqrt{x^6} za x<0x < 0:

x6=(x3)2=x3=x3(jer je x3<0 kada x<0)\sqrt{x^6} = \sqrt{(x^3)^2} = |x^3| = -x^3 \quad \text{(jer je } x^3 < 0 \text{ kada } x < 0\text{)}

Paran stepen pod kvadratnim korenom uvek daje nenegativan rezultat bez obzira na uslov. Na primer, x4=x2\sqrt{x^4} = x^2 za svako xx, jer je x20x^2 \geq 0 uvek.

Ova tehnika se koristi i za uprošćavanje algebarskih izraza sa uslovima:

Uprostiti x26x+9+x2+6x+9\sqrt{x^2-6x+9} + \sqrt{x^2+6x+9} za 3x3-3 \leq x \leq 3:

=(x3)2+(x+3)2=x3+x+3= \sqrt{(x-3)^2} + \sqrt{(x+3)^2} = |x-3| + |x+3|

Za 3x3-3 \leq x \leq 3: x30x-3 \leq 0, pa x3=3x|x-3| = 3-x; i x+30x+3 \geq 0, pa x+3=x+3|x+3| = x+3.

=(3x)+(x+3)=6= (3-x) + (x+3) = 6


10. Dvostruki koreni

Izraz oblika a±2b\sqrt{a \pm 2\sqrt{b}} pokušavamo da zapišemo kao kvadrat binoma (p±q)2=p2±2pq+q2(p \pm q)^2 = p^2 \pm 2pq + q^2, gde je pq=bpq = \sqrt{b} i p2+q2=ap^2 + q^2 = a.

7±43=4±43+3=(2±3)2=2±3\sqrt{7 \pm 4\sqrt{3}} = \sqrt{4 \pm 4\sqrt{3} + 3} = \sqrt{(2 \pm \sqrt{3})^2} = 2 \pm \sqrt{3}

526:trazˇimo p2+q2=5,  pq=6    p=3,q=2\sqrt{5 - 2\sqrt{6}}: \quad \text{tražimo } p^2 + q^2 = 5, \; pq = \sqrt{6} \implies p = \sqrt{3}, q = \sqrt{2}

526=(32)2=32\sqrt{5 - 2\sqrt{6}} = \sqrt{(\sqrt{3}-\sqrt{2})^2} = \sqrt{3} - \sqrt{2}

Ako je a±2b\sqrt{a \pm 2\sqrt{b}} teško prepoznati, možemo koristiti formulu:

A±B=A+C2±AC2,C=A2B\sqrt{A \pm \sqrt{B}} = \sqrt{\frac{A+C}{2}} \pm \sqrt{\frac{A-C}{2}}, \quad C = \sqrt{A^2 - B}

4±23=4±12:C=1612=2\sqrt{4 \pm 2\sqrt{3}} = \sqrt{4 \pm \sqrt{12}}: \quad C = \sqrt{16-12} = 2

4+22±422=3±1\sqrt{\frac{4+2}{2}} \pm \sqrt{\frac{4-2}{2}} = \sqrt{3} \pm 1


11. Transformacija složenih iracionalnih izraza

Algebarski identiteti sa korenima

Koristimo poznate formule gde uloge aa i bb preuzimaju koreni:

Dokazati: (x13y13)(x23+x13y13+y23)=xy(x^{\frac{1}{3}} - y^{\frac{1}{3}})(x^{\frac{2}{3}} + x^{\frac{1}{3}}y^{\frac{1}{3}} + y^{\frac{2}{3}}) = x - y

Smenom a=x1/3a = x^{1/3}, b=y1/3b = y^{1/3} prepoznajemo razliku kubova:

(ab)(a2+ab+b2)=a3b3=xy(a-b)(a^2+ab+b^2) = a^3 - b^3 = x - y \checkmark

Smena za kompleksne razlomke

Kada izraz sadrži x1/4x^{1/4}, x1/2x^{1/2}, x3/4x^{3/4}, uvodi se smena a=x1/4a = x^{1/4}.

Uprostiti x1x+x1/4\dfrac{x-1}{x + x^{1/4}} za x=16x = 16:

x1/4=2,x1/2=4,x3/4=8x^{1/4} = 2, \quad x^{1/2} = 4, \quad x^{3/4} = 8

16116+2=1518=56\frac{16-1}{16+2} = \frac{15}{18} = \frac{5}{6}

Izračunavanje kubnog korena iz iracionalnog broja

Proveravamo da li je potkorena veličina kub nekog binoma.

A=10+63310633A = \sqrt[3]{10+6\sqrt{3}} - \sqrt[3]{10-6\sqrt{3}}

Proveravamo: (1+3)3=1+33+9+33=10+63(1+\sqrt{3})^3 = 1 + 3\sqrt{3} + 9 + 3\sqrt{3} = 10 + 6\sqrt{3}

A=(1+3)(13)=23A = (1+\sqrt{3}) - (1-\sqrt{3}) = 2\sqrt{3}

Kada izraz oblika p+qr3\sqrt[3]{p + q\sqrt{r}} ne možemo direktno prepoznati, kubiramo smenu x=...3±...3x = \sqrt[3]{...} \pm \sqrt[3]{...} i rešavamo kubnu jednačinu po xx, a zatim proveravamo koja realna rešenja odgovaraju.


Rezime najvažnijih formula

FormulaNapomena
anbn=abn\sqrt[n]{a} \cdot \sqrt[n]{b} = \sqrt[n]{ab}Koren proizvoda
an:bn=a/bn\sqrt[n]{a} : \sqrt[n]{b} = \sqrt[n]{a/b}Koren količnika
anm=amn\sqrt[m]{\sqrt[n]{a}} = \sqrt[mn]{a}Koren korena
a2=a\sqrt{a^2} = \vert a \vertUvek apsolutna vrednost
ann=a\sqrt[n]{a^n} = a za nn neparanZadržava znak
ab=a2ba\sqrt{b} = \sqrt{a^2 b} za a>0a > 0Unošenje pod koren
a±2b=p±q\sqrt{a \pm 2\sqrt{b}} = \sqrt{p} \pm \sqrt{q}Dvostruki koren, p+q=ap+q=a, pq=bpq=b
(a+b)(ab)=ab(\sqrt{a}+\sqrt{b})(\sqrt{a}-\sqrt{b}) = a-bRacionalisanje

Tri najčešće greške: pisati a2=a\sqrt{a^2} = a bez apsolutne vrednosti, pokušavati sabrati 2+3\sqrt{2}+\sqrt{3} u jedan koren, i zaboraviti da proveriti znak pri oslobađanju apsolutne vrednosti.

Zadaci za vežbanje iz oblasti: Korenovanje

Uprostiti dati izraz pod uslovom da je a0: a \ge 0 :

25ab4\sqrt{25ab^4}
Uvodni

Uprostiti dati izraz unošenjem koeficijenta ispred korena pod koren:

2ab32a\sqrt[3]{b}
Uvodni

Uprostiti sledeći izraz sa korenima:

(4a2b3)2(\sqrt[3]{4a^2b})^2
Uvodni

Uprostiti dati izraz sa korenima pod uslovom da su promenljive a,b>0: a, b > 0 :

aba2b36a9b86\sqrt{ab} \cdot \sqrt[6]{a^2b^3} \cdot \sqrt[6]{a^9b^8}
Uvodni

Uprostiti sledeće izraze koristeći pravila za množenje korena istog stepena:

128,23393,32454341^\circ \sqrt{2} \cdot \sqrt{8}, \quad 2^\circ \sqrt[3]{3} \cdot \sqrt[3]{9}, \quad 3^\circ \sqrt[4]{2} \cdot \sqrt[4]{5} \cdot \sqrt[4]{3}
Uvodni

Uprostiti sledeće izraze sa korenima pod uslovom da su promenljive a,b>0: a, b > 0 :

14a316a53,25a245a3b3425a3b41^\circ \quad \sqrt[3]{4a} \cdot \sqrt[3]{16a^5}, \quad 2^\circ \quad \sqrt[4]{5a^2} \cdot \sqrt[4]{5a^3b^3} \cdot \sqrt[4]{25a^3b}
Uvodni

Uprostiti sledeće izraze sa korenima:

12+3232aa3a6,a>01^\circ \quad \sqrt{2 + \sqrt{3}} \cdot \sqrt{2 - \sqrt{3}} \\ 2^\circ \quad \sqrt{a} \cdot \sqrt[3]{a} \cdot \sqrt[6]{a}, \quad a > 0
Uvodni

Uprostiti sledeći izraz sa korenima pod uslovom da je a>0: a > 0 :

a3x4xa1xxa3xx\sqrt[x]{a^{3x-4}} \cdot \sqrt[x]{a^{1-x}} \cdot \sqrt[x]{a^{3-x}}
Uvodni

Uprostiti sledeće izraze primenom algebarskih identiteta:

1(3+2)(32)2(43103+253)(23+53)1^\circ \quad (\sqrt{3} + \sqrt{2})(\sqrt{3} - \sqrt{2}) \\ 2^\circ \quad (\sqrt[3]{4} - \sqrt[3]{10} + \sqrt[3]{25})(\sqrt[3]{2} + \sqrt[3]{5})
Uvodni

Uprostiti sledeći algebarski izraz koristeći pravila za rad sa korenima i algebarske identitete:

(a23+extab3+extb23)(a3b3)(\sqrt[3]{a^2} + ext{ } \sqrt[3]{ab} + ext{ } \sqrt[3]{b^2})(\sqrt[3]{a} - \sqrt[3]{b})
Uvodni