二次根式的乘除

📘 二次根式·
⭐⭐⭐
·运算法则、分母有理化

🎯 学习目标

  • 掌握二次根式的乘法和除法运算法则
  • 能够正确进行分母有理化
  • 能综合运用运算法则化简含二次根式的表达式

📚 核心概念

二次根式的乘除是代数运算中的重要内容。首先,乘法法则:两个非负数的二次根式相乘,等于它们被开方数的乘积的二次根式,即

ab=ab(a0,b0)\sqrt{a} \cdot \sqrt{b} = \sqrt{ab} \quad (a \geq 0,\, b \geq 0)

。例如,28=16=4\sqrt{2} \cdot \sqrt{8} = \sqrt{16} = 4

其次,除法法则:两个非负数的二次根式相除(除数不为零),等于它们被开方数的商的二次根式,即

ab=ab(a0,b>0)\frac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}} = \sqrt{\frac{a}{b}} \quad (a \geq 0,\, b > 0)

。例如,182=9=3\frac{\sqrt{18}}{\sqrt{2}} = \sqrt{9} = 3

在实际计算中,常常遇到分母含有根号的情况,这时需要进行分母有理化——通过乘以适当的因式,使分母变为有理数。最常见的是形如 1a\frac{1}{\sqrt{a}} 的式子,可分子分母同乘 a\sqrt{a},得到 aa\frac{\sqrt{a}}{a}。对于更复杂的形式如 1a+b\frac{1}{\sqrt{a} + \sqrt{b}},则利用平方差公式,乘以共轭 ab\sqrt{a} - \sqrt{b} 来有理化。

📝 关键公式

  • 乘法法则ab=ab\sqrt{a} \cdot \sqrt{b} = \sqrt{ab}a0,b0a \geq 0, b \geq 0

    • 示例:312=36=6\sqrt{3} \cdot \sqrt{12} = \sqrt{36} = 6
  • 除法法则ab=ab\dfrac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}} = \sqrt{\dfrac{a}{b}}a0,b>0a \geq 0, b > 0

    • 示例:502=25=5\dfrac{\sqrt{50}}{\sqrt{2}} = \sqrt{25} = 5
  • 分母有理化(单根号)1a=aa\dfrac{1}{\sqrt{a}} = \dfrac{\sqrt{a}}{a}a>0a > 0

    • 示例:35=355\dfrac{3}{\sqrt{5}} = \dfrac{3\sqrt{5}}{5}
  • 分母有理化(两项和)1a+b=abab\dfrac{1}{\sqrt{a} + \sqrt{b}} = \dfrac{\sqrt{a} - \sqrt{b}}{a - b}ab,a,b0a \neq b, a,b \geq 0

    • 示例:13+2=3232=32\dfrac{1}{\sqrt{3} + \sqrt{2}} = \dfrac{\sqrt{3} - \sqrt{2}}{3 - 2} = \sqrt{3} - \sqrt{2}

💡 经典例题

例题1(基础):计算 624\sqrt{6} \cdot \sqrt{24}

  1. 应用乘法法则:624=6×24\sqrt{6} \cdot \sqrt{24} = \sqrt{6 \times 24}
  2. 计算被开方数:6×24=1446 \times 24 = 144
  3. 开方:144=12\sqrt{144} = 12

所以结果是 1212


例题2(进阶):化简 532\dfrac{5}{\sqrt{3} - \sqrt{2}}

  1. 分母是两项差,使用共轭有理化。共轭为 3+2\sqrt{3} + \sqrt{2}
  2. 分子分母同乘共轭:
5323+23+2=5(3+2)(3)2(2)2 \dfrac{5}{\sqrt{3} - \sqrt{2}} \cdot \dfrac{\sqrt{3} + \sqrt{2}}{\sqrt{3} + \sqrt{2}} = \dfrac{5(\sqrt{3} + \sqrt{2})}{(\sqrt{3})^2 - (\sqrt{2})^2}
  1. 计算分母:(3)2(2)2=32=1(\sqrt{3})^2 - (\sqrt{2})^2 = 3 - 2 = 1
  2. 结果为:5(3+2)1=53+52\dfrac{5(\sqrt{3} + \sqrt{2})}{1} = 5\sqrt{3} + 5\sqrt{2}

所以化简结果是 53+525\sqrt{3} + 5\sqrt{2}

⚠️ 易错点

  • 错误1:忽略被开方数必须非负。例如误认为 49=36=6\sqrt{-4} \cdot \sqrt{-9} = \sqrt{36} = 6。实际上,在实数范围内,负数没有平方根,该式无意义。避免方法:始终检查被开方数是否 ≥ 0。

  • 错误2:分母有理化时漏乘分子。例如将 23\dfrac{2}{\sqrt{3}} 错写成 23\dfrac{2}{3}避免方法:记住分子分母要同时乘以相同的因式。

  • 错误3:混淆乘法与加法。例如误以为 a+b=a+b\sqrt{a} + \sqrt{b} = \sqrt{a + b}。这是错误的!只有乘法满足 ab=ab\sqrt{a} \cdot \sqrt{b} = \sqrt{ab}避免方法:牢记根号内不能直接对加减法合并。

  • 错误4:有理化后未化简。例如 82\dfrac{\sqrt{8}}{2} 不进一步化为 2\sqrt{2}避免方法:最后一步检查是否还能约分或开方。

💡 例题

1

求方程

15x13+13x+13=4x3.\sqrt[3]{15x - 1} + \sqrt[3]{13x + 1} = 4 \sqrt[3]{x}.

的所有解。 请将所有解用逗号隔开,填入横线。

由原方程

15x13+13x+134x3=0.\sqrt[3]{15x - 1} + \sqrt[3]{13x + 1} - 4 \sqrt[3]{x} = 0.

可改写为

15x13+13x+13+64x3=0.\sqrt[3]{15x - 1} + \sqrt[3]{13x + 1} + \sqrt[3]{-64x} = 0.

a=15x13,a = \sqrt[3]{15x - 1},b=13x+13,b = \sqrt[3]{13x + 1},c=64x3,c = \sqrt[3]{-64x},,则a+b+c=0.a + b + c = 0.。 由因式分解

a3+b3+c33abc=(a+b+c)(a2+b2+c2ababbc),a^3 + b^3 + c^3 - 3abc = (a + b + c)(a^2 + b^2 + c^2 - ab - ab - bc),

a3+b3+c3=3abc.a^3 + b^3 + c^3 = 3abc.。 因此,

36x=3(15x1)(13x+1)(64x)3.-36x = 3 \sqrt[3]{(15x - 1)(13x + 1)(-64x)}.

化简得

3x=(15x1)(13x+1)x3.3x = \sqrt[3]{(15x - 1)(13x + 1)x}.

两边同时立方,得27x3=195x3+2x2x,27x^3 = 195x^3 + 2x^2 - x,,即168x3+2x2x=0.168x^3 + 2x^2 - x = 0.。 因式分解得x(14x1)(12x+1)=0,x(14x - 1)(12x + 1) = 0,,所以解为0,114,112.\boxed{0, \frac{1}{14}, -\frac{1}{12}}.

2

求函数z(x)=x13+8x3.z(x) = \sqrt[3]{x - 1} + \sqrt[3]{8 - x}.的定义域。

  1. 因为任何实数(正数或负数)都能开立方根,
  2. 所以z(x)=x13+8x3z(x) = \sqrt[3]{x - 1} + \sqrt[3]{8 - x}对所有实数x.x.都有定义。
  3. 因此,z(x)z(x)的定义域是(,).\boxed{(-\infty,\infty)}.

✏️ 练习

1

函数y=f(x)y = f(x)的图像如下图所示。

2

函数y=f(x)y = f(x)的图像如下图所示。

3

函数y=f(x)y = f(x)的图像如下图所示。

4

求方程

472x4+35+2x4=4.\sqrt[4]{47 - 2x} + \sqrt[4]{35 + 2x} = 4.

的所有解。 请将所有解用逗号隔开,填入答案中。

5

y=f(x)y = f(x)的图像如下图所示。