二次根式
知识点一 二次根式的概念
一般地,我们把形如(a≥0)的式子叫做二次根式,“” 称为二次根号.
温馨提示:(1)二次根号“”的根指数是2,二次根号下的a叫被开方数,被开方数可以是数字,也可以是整式、分式等.
(2)式子只有在条件a≥0时才叫二次根式.即a≥0是为二次根式的前提条件.式子就不是二次根式,但式子是二次根式.
(3)(a≥0)实际上就是非负数a的算术平方根,既可表示开方运算,也可表示运算的结果.
(4)是二次根式,虽然=2,但2不是二次根式.因此二次根式指的是某种式子的“外在形态”.
例1 当a为实数时,下列各式中哪些一定是二次根式?
,,,,,.
解析:因为a为实数,而|a|≥0,a2≥0,a2+1>0,(a-1)2≥0,所以,,,一定是二次根式;因为a是实数时,并不能保证a+10,a2-1是非负数,即a+10,a2-1可能是负数.如当a<-10时,a+10<0;又如当0<a<1时,a2-1<0,因此,,不是二次根式.
解:,,,是二次根式.
注意:二次根式有两个要素:一是含有二次根号“”;二是被开方数可以不只是数字,但必须是非负的,否则无意义.
知识点二 二次根式有意义的条件
因为负数没有平方根,所以使二次根式有意义的条件是被开方数(式)a≥0.
温馨提示:(1)由于表示的是a的算术平方根,所以a≥0.
(2)二次根式有意义,只与被开方数a有关,与根式前面的系数无关.
(3)确定二次根式有意义的方法就是使被开方数是非负数,如果有分母,应同时使被开方数的分母不为零.
例2 x是怎样的实数时,式子在实数范围内有意义?
解析:问题实质上是问当x是怎样的实数时,x-3是非负数,式子有意义.
解:由二次根式的定义可知x-3≥0,即x≥3,所以当x≥3时,式子在实数范围内有意义.
知识点三 二次根式的非负性
1.(a≥0)是一个非负数.
(a≥0)既是二次根式,又是非负数的算术平方根,所以它一定是非负数,即≥0(a≥0),我们把这个性质叫做二次根式的非负性.
2.(a≥0),|a|,a2是三个重要的非负数,即≥0(a≥0),|a|≥0,a2≥0.
温馨提示:(1)在实数范围内,我们知道式子(a≥0)表示非负数a的算术平方根,它具有双重非负性:①≥0;②a≥0.
(2)到目前为止,我们已经学过三类具有非负性的代数式:①|a|≥0;②a2≥0;③≥0(a≥0).运用这些非负性,再结合 “若几个非负数的和等于0,则这几个非负数都等于0”的性质,可以解决一些问题.
例3 若+(b-2)2=0,则ab的值是________.
解析:由题意可知=0,(b-2)2=0,所以a+3=0,b-2=0,则a=-3,b=2.所以ab=(-3)2=9.
答案:9
易错点 对二次根式概念分析不清易造成错误
例4 当字母取何值时,下列各式为二次根式.
(1); (2); (3); (4).
解析:必须保证被开方数是非负数,以上式子才是二次根式,当分母上有未知数时,分母不能为0,根据这些要求列不等式解答即可.
解:(1)因为a,b为任意实数时,都有a2+b2≥0,所以当a,b为任意实数时,是二次根式;
(2)-3x≥0,x≤0,即当x≤0时,是二次根式;
(3)≥0,且x≠0,所以x>0.当x>0时,是二次根式;
(4)≥0,且2-x≠0,即2-x<0,所以x>2.当x>2时,是二次根式.
注意:由二次根式的意义可知,当a≥0时,有意义,是二次根式;当a<0时,无意义,不是二次根式.确定形如的式子中的被开方数中的字母取值范围时,可根据式子有意义或无意义的条件,列出不等式,然后解不等式即可.当被开方数是分式时,同时要求分母不等于零.
知识点一 二次根式的性质
1.()2=a(a≥0).
由于(a≥0)是一个非负数,表示非负数a的算术平方根,因此通过算术平方根的定义,非负数a的算术平方根的平方,就等于它本身,即()2=a(a≥0).
2.=|a|=
由算术平方根的定义,可得=|a|==a(a≥0)表示非负数a的平方的算术平方根等于它本身.
3.()2与的区别和联系
区别:(1)表示的意义不同:()2表示非负实数a的算术平方根的平方;表示实数a的平方的算术平方根;(2)运算的顺序不同:()2是先求非负实数a的算术平方根,然后再进行平方运算;而则是先求实数a的平方,再求a2的算术平方根;(3)取值范围不同:在()2中,a只能取非负实数,即a≥0;而在中,a可以取一切实数;(4)写法不同:在()2中,幂指数2在根号的外面;而在中,幂指数2在根号的里面;(5)结果不同:()2=a(a≥0),而=
联系:(1)在运算时,都有平方和开平方的运算;(2)两式运算的结果都是非负数,即()2≥0,≥0.(3)仅当a≥0时,有()2=.
温馨提示:(1)()2=a的前提条件是a≥0;而=|a|中的a为一切实数.
(2)=()2成立的条件是a≥0,否则不成立.
(3)()2=a(a≥0)可以逆用,即任意的一个非负数都可以写成它的算术平方根的平方形式.如5=()2.
(4)在利用进行化简时,要先求出|a|,再根据绝对值的性质进行化简,一定要弄清被开方数的底数是正还是负,这是容易出错的地方.不要出现如=-2的错误.
例1 化简:(1)()2=________;
(2)()2(x≥3)=________.
解析:(1)直接利用公式()2=a(a≥0),可得()2=;(2)因为x≥3,所以x-3≥0,所以由公式()2=a(a≥0),可得()2=x-3.
答案:(1) (2)x-3
知识点二 代数式的概念
如5,a,a+b,-ab,,-x3,,(a≥0),它们都是用基本运算符号(基本运算符号包括加、减、乘、除、乘方和开方)把数或表示数的字母连接起来的式子,我们称这样的式子为代数式.
温馨提示:代数式可以表示数量、数量关系、式子的规律以及运算律等,特别注意单独的一个数或者一个字母也是代数式.
例2 下列各式中,代数式有( )
①x+6;②a2+b=b+a2;③4x+1>7;④b;⑤0;⑥4a+3≠0;⑦-x;⑧22-6;⑨8m-2n≤0.
A.4个 B. 5个
C.6个 D.7个
解析:紧扣代数式的概念,看数字和字母是不是由运算符号连接而成的,同时要注意单独的一个数或者一个字母也是代数式,带有“=,>,≤,≠”等符号的不是代数式而是关系式.据此可知①、④、⑤、⑦、⑧都是代数式,一共有5个.
答案:B
易错点1 对性质=|a|的应用错误
例3 计算:
(1);
(2)(a<3);
(3)(x<).
解析:根据=|a|,首先去掉根号,然后利用绝对值的定义求解.
解:(1)=|-1.5|=1.5;
(2)=|a-3|=3-a;
(3)=|2x-3|=3-2x.
注意:解题时需特别注意=|a|,只有当a≥0时,=a.
易错点2 忽视了二次根式成立的隐含条件
例4 已知x,y为实数,且y=++,则x∶y=________.
解析:因为y为实数,所以隐含着两个算术平方根都有意义,即被开方数均为非负数,即解得x=,于是y=+0+0=.故x∶y=1∶4.
答案:1∶4
注意:两个算术平方根,当被开方数互为相反数时,只有它们同时为零,这两个式子才能都有意义,即“若和都有意义,则a=0”.挖掘题目中隐含的二次根式的被开方数的非负性,是解决本题的关键.
知识点一 二次根式的乘法法则
1.一般地,二次根式的乘法法则是·=(a≥0,b≥0).即二次根式相乘,把被开方数相乘,根指数不变.
温馨提示:(1)观察式子·=(a≥0,b≥0)的左边和右边,得出等号的左边是两个二次根式相乘,等号右边是得到的积,仍是二次根式.由此得出:二次根式的乘法就是把被开方数的积作为积的被开方数.
(2)对于二次根式乘法的法则应注意以下几点:①要满足a≥0,b≥0的条件,因为只有a,b都是非负数,公式才能成立;②从运算顺序看,等号左边是先分别求a,b两数的算术平方根,然后再求两个算术平方根的积,等号右边是将非负数a,b先做乘法求积,再开方求积的算术平方根;③根据这个性质可以对二次根式进行恒等变形,或将有的因式适当改变移到根号外边,或将根号外边的非负因式平方后移到根号内.
2.二次根式乘法法则推广
(1)··=(a≥0,b≥0,c≥0);
(2)a·c=ac(b≥0,d≥0),即当二次根式前面有系数时,可类比单项式乘单项式的法则进行运算,即将系数之积作为系数,被开方数之积作为被开方数;
(3)乘法交换律和结合律以及乘法公式(平方差公式和完全平方公式)在二次根式的乘法中仍然可应用.
例1 计算:
(1)×;(2)5×.
解析:第(1)小题的被开方数都是小数,先将被开方数进行因数分解,第(2)小题的根号外都含有数字因数,可以仿照单项式的乘法.
解:(1)×===0.4×3=1.2;
(2)5×=5××=×=.
知识点二 积的算术平方根的性质
=·(a≥0,b≥0).即积的算术平方根等于积中各因数或因式的算术平方根的积.
温馨提示:(1) a≥0,b≥0是公式成立的重要条件.如≠·,实际上公式中的a,b是限制公式右边的,对公式的左边,只要ab≥0即可.
(2)利用这个公式,同样可以达到化简二次根式的目的.
2.=·(a≥0,b≥0)可以推广为=··(a≥0,b≥0,c≥0).
例2 化简:
(1);(2);
(3);
(4)(a>0,b>0).
解析:根据积的算术平方根的性质=·(a≥0,b≥0)进行化简.
解:(1)==×=10;
(2)==××=×7×3=21;
(3)===20;
(4)==4ab3.
易错点 忽视二次根式乘法法则逆运用的条件
例3 计算:.
解析:用公式=·(a≥0,b≥0)计算即可.
解:=×=5×4=20.
注意:由于负数没有平方根,所以当使用=·时,不要忽视了公式的应用条件,应先化成正数后再计算.
知识点一 二次根式的除法法则
一般地,二次根式除法法则是=(a≥0,b>0).即二次根式相除,把被开方数相除,指数不变.
温馨提示:(1)在二次根式的除法中,条件a≥0,b>0与二次根式乘法的条件a≥0,b≥0是有区别的,因为分母不能为零,所以被除式可以是非负数,而除式必须是正数,否则除法法则不成立.
(2)二次根式的除法法则中的a,b既可以代表数,也可以代表式子.
(3)m÷n==(a≥0,b>0,n≠0),即系数与系数相除,被开方数与被开方数相除.
例1 计算:(1)÷;(2)÷.
解析:直接利用二次根式的除法法则进行计算,再适当化简即可.
解:(1)÷===2.
(2)÷===2.
知识点二 商的算术平方根的性质
=(a≥0,b>0).即商的算术平方根等于被除式的算术平方根除以除式的算术平方根.
温馨提示:(1)商的算术平方根的性质的限制条件与积的算术平方根的性质类似,但是也有区别,因为分母不能为零,所以被除式a必须是非负的,除式b必须是正的,否则性质不成立.
(2)当被开方数是带分数时,应先将带分数化成假分数.
例2 如果=成立,那么( )
A.x≥0 B.x≥1
C.0≤x≤1 D.以上答案都不对
解析:本题考查的是二次根式的商的算术平方根的性质.要求x≥0,x-1>0,即x>1.
答案:D
注意:(1)逆用二次根式的除法法则时,一定要满足条件a≥0,b>0.(2)通常去掉分母中的根号有两种方法:一是运用二次根式的性质和除法运算;二是运用二次根式的性质和乘法运算.
知识点三 最简二次根式
满足下列两个条件的二次根式,叫做最简二次根式.
(1)被开方数不含分母;
(2)被开方数中不含能开得尽方的因数或因式.
温馨提示:(1)被开方数中不含分母,即被开方数的因数是整数,因式是整式.
(2)被开方数中每一个因数或因式的指数都小于根指数2,即每个因数或因式的指数都是1.
(3)化二次根式为最简二次根式的方法:①如果被开方数是分数(包括小数)或分式,先利用商的算术平方根的性质把它写成分式的形式,然后把分母化为有理式;②如果被开方数是整数或整式,先将它分解因数或因式,然后把开得尽方的因数或因式开出来.
(4)化去分母中的根号的依据是分式的基本性质,关键是分子、分母同乘以一个式子,使它与分母相乘得到整式.
(5)在进行二次根式的运算时,结果一般都要化为最简二次根式.
例3 化简时,甲的解法是==+,乙的解法是==+.以下判断正确的是( )
A.甲正确,乙不正确
B.甲不正确,乙正确
C.甲、乙的解法都正确
D.甲、乙的解法都不正确
解析:甲是将分子和分母同乘以+,把分母化为整数,乙是利用3=(+)(-)进行约分,所以两人的解法都是正确的.
答案:C
知识点四 二次根式的乘除混合运算
二次根式的乘除混合运算是指二次根式的乘、除、乘方、开方等运算.
温馨提示:(1) 二次根式的乘除混合运算顺序与整式乘除混合运算顺序相同,按照从左到右的顺序计算,有括号的先算括号里面的.
(2) 整式乘除中的公式、法则在二次根式混合运算中仍然适用.
(3)整式乘法的运算律在二次根式运算中仍然适用.
例4 计算:9÷()×.
解析:二次根式的乘除混合运算顺序与有理数的乘除混合运算的顺序相同,按从左到右的顺序进行运算,不同的是在进行二次根式的乘除运算时,二次根式的系数要与系数相乘除,被开方数与被开方数相乘除.
解:9÷()×=(9÷×)=(9××)=3=3=3×=.
易错点 对二次根号变形时,误将负号带入根号内造成错误
在将根号外的因式移到根号内时,一定要先判断该式的符号,否则容易忽视因式本身的条件限制,而导致符号错误.
例5 把代数式-x根号外的因式移到根号内,化简的结果为________.
解析:因为≥0,又由分式的定义x≠0,得x>0.所以原式=-=-.
答案:-
注意:-x中的“-”号不能移到根号里面,负号不能进出根号.
知识点一 二次根式合并的条件
二次根式合并时,先将二次根式化成最简二次根式,再将被开方数相同的二次根式进行合并.
温馨提示:(1)在合并被开方数相同的二次根式时,只需要把二次根式的系数相加减,根指数和被开方数不变.
(2)合并被开方数相同的二次根式的理论依据是逆用乘法分配律.
例1 下列式子能与合并的是( )
A. B.
C. D.3
解析:∵=4,=,3=6,是最简二次根式,不能化简,∴可以与合并的是.故选C.
答案:C
注意:(1)判断几个二次根式是否能合并,必须首先将二次根式化为最简二次根式,再看被开方数是否相同.若被开方数相同,则可以合并;若被开方数不同,则不可以合并.(2)几个二次根式能否合并,只与被开方数及根指数有关,与根号外的因式无关.
知识点二 二次根式的加减运算
1.二次根式加减的法则:二次根式加减时,先将二次根式化成最简二次根式,再将被开方数相同的二次根式进行合并.
2.二次根式的加减法的一般步骤:
(1)将每一个二次根式都化成最简二次根式;
(2)找出化简后被开方数相同的二次根式;
(3)合并被开方数相同的二次根式——将系数相加仍作为系数,根指数与被开方数保持不变.
温馨提示:(1)①当式子中有括号时要先去括号,并且在运算过程中应注意符号;②二次根式的加减与整式的加减相类似,在学习时应注意对比理解和应用.
(2)在进行二次根式的加减时,易出现以下几个方面的错误:①去括号时符号出错;②合并被开方数相同的二次根式时易漏掉系数为1的二次根式;③把不是被开方数相同的二次根式进行了合并.
例2 计算:-2-3+5+4.
解析:题中的每个二次根式都是最简二次根式,可直接识别出:-2与5,-3与4被开方数相同,因此可直接进行合并.
解:原式=(-2+5)+(-3+4)=3+.
易错点 进行二次根式的加减运算时,未化到最简而出错
例3 计算:(-)-(-).
解析:进行二次根式的加减法运算可按一化(把二次根式化成最简二次根式)、二看(看被开方数是否相同)、三合并(把被开方数相同的二次根式进行合并)的步骤进行.
解:原式=(-)-(-)
=--+
=(-)+(-+)
=-+.
注意:题中的二次根式都不是最简二次根式,应先把它们化为最简二次根式后,再把被开方数相同的二次根式进行合并,并计算出最简结果.
知识点一 二次根式的混合运算
二次根式的混合运算是指二次根式的加、减、乘、除、乘方、开方等运算.
温馨提示:(1)二次根式的混合运算顺序:①先乘方、开方,再乘除,最后加减;②有括号时要先算括号里面的.
(2)在二次根式的运算中,整式运算中的运算律(加法交换律、结合律,乘法交换律、结合律以及分配律)同样适用.
(3)在二次根式的运算中,多项式乘法法则与乘法公式仍然适用.常用的公式有:①平方差公式:a2-b2=(a+b)(a-b);②完全平方公式:(a±b)2=a2±2ab+b2.
(4)在二次根式的运算过程中一定要注意符号的变化,运算结果一定要化为最简形式.
例1 计算:÷(-).
解析:本题计算时可把“÷”看作“分数线”,化“÷(-)”为“”,然后化去分母中的根号即可.
解:原式==
=×+×
=6+5.
注意:解答本题时易出现如下错解:原式=÷-÷=-.显然,由-<0,则得出两个正数相除结果为负的错误结果,解法有错,错就错在误用了所谓“除法分配律”,分配律不能在除法中随意套用.
知识点二 代数式的化简求值
代数式的化简求值,涉及的面比较广,有化简、求值以及新题型等.
温馨提示:(1)化简求值题要注意先化简,再求值.通过观察已知条件和欲求值的式子,如果可以化简则把它们都化简,如果直接代入计算,则计算量较大,而且容易出错.
(2)灵活运用乘法公式,可使计算过程得到简化.
(3)灵活运用整体代入思想,有时会比较容易求出问题的解来.
例2 已知x=(+),y=(-),求x2-xy+y2的值.
解析:先求出x+y=,xy=,然后把二次三项式x2-xy+y2变为(x+y)2-3xy的形式,最后再代入计算.
解:∵x=(+),y=(-),∴x+y=,xy=.
∴x2-xy+y2=(x+y)2-3xy=()2-3×=5.
易错点 搞错运算顺序而出错
例3 计算:÷×.
解析:乘除法为同级运算,应按照从左到右的顺序进行计算.
解:原式=x××=.
注意:解答本题时,不能把“先算乘除,后算加减”的运算顺序,误认为依次按乘、除、加、减的顺序进行.实际上,乘除法为同级运算,应按照从左往右的顺序进行计算.
题型一 二次根式的性质
命题点:1.二次根式有意义的条件;2.算术平方根的非负性.
例1 若m满足关系式+=·,试确定m的值.
解析:挖掘题目中隐含的算术平方根的两个非负性,并在解题过程中有机地配合应用,是解决本题的关键.
解:由算术平方根的被开方数的非负性,得
即
∴x+y=199.
∴+=0.
由算术平方根的非负性,
得
由①-②,得x+2y=2.
解方程组得
∴m=2x+3y=2×396+3×(-197)=201.
点拨:运用二次根式的定义得出:x≥a且x≤a,故有x=a,这是由不等关系推出相等关系的一种十分有效的方法.
题型二 二次根式的化简
命题点:1.化简二次根式;2.二次根式有意义的条件.
例2 把化成最简二次根式是________.
解析:化简时,需知道x,x-1的符号,而它们的符号可由题目的隐含条件推出.
∵(x-1)2>0(这里不能等于0),-x3≥0,即x≤0,∴1-x>0.
故原式==-.
答案:-
题型三 二次根式的综合运用
命题点:1.可以合并的二次根式的特征;2.有理数的意义.
例3 已知x,y为非负整数,且+=,求x+y的值.
解析:若+=(a,b,c为非负数),则,,是可以合并的二次根式,这是一个常用的性质,由题可知,,是可以合并的二次根式.又=2,所以设=a,=b(a,b为非负整数),再由已知可求得x,y的值,从而可求出x+y的值.
解:∵+=,∴,与是可以合并的二次根式.又∵=2,∴可设=a,=b,则a+b=2,∴a+b=2.由题意可知a,b为非负整数,
∴当时,∴x+y=1010;
当时,∴x+y=2020;
当时,∴x+y=2020.
∴x+y的值为1010或2020.
点拨:当两个二次根式可以合并时,说明这两个二次根式化简后是被开方数相同的二次根式,所以,与化简后是被开方数相同的二次根式.