Для связи в whatsapp +905441085890

Степень с рациональным показателем в математике с примерами решения и образцами выполнения

Степень с рациональным показателем — это степень в показателе которой находится конечная обыкновенная или десятичная дробь.

Любую степень с рациональным показателем можно представить в виде корня, чья степень будет равна знаменателю дроби, находящейся в показателе степени, а числитель будет степенью подкоренного выражения.

Степенная функция

Четные и нечетные функции:

Сравним значения функции Степень с рациональным показателем при двух противоположных значениях аргумента, например при х = 3 и х= — 3:

Степень с рациональным показателем

Мы видим, что f (- 3) = f(3). Значения этой функции равны и при любых других противоположных значениях аргумента. Действительно,

Степень с рациональным показателем

При этом рассматриваемая функция такова, что для каждого значения аргумента х противоположное ему число — х также принадлежит ее области определения. В таких случаях говорят, что область определения функции симметрична относительно нуля.

Функции, обладающие такими свойствами, называют четными функциями.

Определение:

Функция y = f(х) называется четной, если область ее определения симметрична относительно нуля и для любого значения аргумента х верно равенство

Степень с рациональным показателем
Степень с рациональным показателем

На рисунке 52 построен график функции Степень с рациональным показателем

График этой функции симметричен относительно оси у.

Вообще график любой четной функции симметричен относительно оси ординат. Это следует из того, что если y=f(x) — четная функция, то любым противоположным значениям аргумента х и -х соответствует одно и то же значение функции у, а точки (x; у) и ( -х; у) симметричны относительно оси ординат.

Рассмотрим теперь функцию Степень с рациональным показателем и сравним ее значения при двух противоположных значениях аргумента, например при x = 5 и х= -5:

Степень с рациональным показателем

Мы видим, что g( -5) = — g(5). Эта функция принимает противоположные значения и при любых других противоположных значениях аргумента. Действительно,

Степень с рациональным показателем

При этом область определения функции g симметрична относительно нуля.

Функции, обладающие такими свойствами, называют нечетными функциями.

Определение:

Функция y = g (х) называется нечетной, если область ее определения симметрична относительно нуля и для любого значения аргумента х верно равенство

Степень с рациональным показателем

На рисунке 53 построен график функции Степень с рациональным показателем Ее график симметричен относительно начала координат.

График любой нечетной функции симметричен относительно начала координат. Это следует из того, что если y = g (х) — нечетная функция, то любым противоположным значениям аргумента х и -х соответствуют противоположные значения функции у и -у, а точки (х; у) и ( -х; -у) симметричны относительно начала координат.

С примерами четных и нечетных функций мы уже встречались. Так, функции, заданные формулами Степень с рациональным показателем являются четными, а функции Степень с рациональным показателем — нечетными.

Заметим, что не всякая функция является четной или нечетной. Например, каждая из функций Степень с рациональным показателемСтепень с рациональным показателем не является ни четной, ни нечетной.

Функция Степень с рациональным показателем

Рассмотрим функцию, заданную формулой Степень с рациональным показателем где х — независимая переменная, а n — натуральное число. Такую функцию называют степенной функцией с натуральным показателем.

Степенные функции при я = 1, 2 и 3, т. е. функции у = х, Степень с рациональным показателем мы уже рассматривали. Их свойства и графики нам известны.

Выясним теперь свойства степенной функции и особенности ее графика при любом натуральном n.

Выражение Степень с рациональным показателемгде n — натуральное число, имеет смысл при любом х. Поэтому областью определения степенной функции с натуральным показателем является множество всех действительных чисел.

Сначала рассмотрим случай, когда показатель п — четное число. Свойства функции Степень с рациональным показателем при четном п аналогичны свойствам функции Степень с рациональным показателем

  1. Если х = 0, то у = 0. График функции проходит через начало координат.
  2. Если Степень с рациональным показателем то у > 0. Это следует из того, что четная степень как положительного, так и отрицательного числа положительна. График функции расположен в первой и второй координатных четвертях.
  3. Функция является четной. Это следует из того, что при четном n равенство Степень с рациональным показателем верно для любого х. График функции симметричен относительно оси ординат.
  4. Функция возрастает в промежутке Степень с рациональным показателем и убывает в промежутке Степень с рациональным показателем

Действительно, пусть Степень с рациональным показателем Если X1 = 0, то очевидно, что Степень с рациональным показателем то, перемножив почленно п одинаковых неравенств Степень с рациональным показателем получим верное неравенство Степень с рациональным показателем Значит, в промежутке Степень с рациональным показателем функция возрастает. Пусть теперь Степень с рациональным показателем принадлежат промежутку Степень с рациональным показателем и Степень с рациональным показателемТогда Степень с рациональным показателемСтепень с рациональным показателем и по доказанному выше Степень с рациональным показателем Отсюда в силу четности n следует, что Степень с рациональным показателемЗначит, в промежутке Степень с рациональным показателем функция убывает. С возрастанием х график функции слева от начала координат опускается вниз, а справа поднимается вверх.

5. Область значений функции есть множество неотрицательных чисел.

Мы установили, что при любом х и четном n функция принимает неотрицательные значения. Можно доказать, что любое неотрицательное число является значением степенной функции с натуральным показателем при некотором Степень с рациональным показателем Значит, область значений функции — промежуток Степень с рациональным показателем. График функции пересекает любая прямая у = а, если Степень с рациональным показателем Если же а< 0, то прямая у = а не пересекает график.

На рисунке 56 изображены графики функций Степень с рациональным показателем и Степень с рациональным показателем На рисунке 57 показано, как выглядит график функции Степень с рациональным показателем с четным показателем n.

Рассмотрим теперь свойства степенной функции Степень с рациональным показателем при

Степень с рациональным показателем

нечетном n. Эти свойства аналогичны свойствам функции Степень с рациональным показателем

  1. Если х = 0, то у = 0. График функции проходит через начало координат.
  2. Если x > 0, то у > 0; если x < 0 то у < 0. График функции расположен в первой и третьей координатных четвертях.
  3. Функция является нечетной. Это следует из того, что при нечетном n для любого х верно равенство Степень с рациональным показателемГрафик функции симметричен относительно начала координат.
  4. Функция возрастает на всей области определения.

Доказательство того, что функция возрастает в промежутке Степень с рациональным показателем, такое же, как для степенной функции с четным показателем.

Докажем, что функция возрастает также и в промежутке Степень с рациональным показателем Пусть Степень с рациональным показателем принадлежат этому промежутку и Степень с рациональным показателем Тогда Степень с рациональным показателем Так как Степень с рациональным показателем то Степень с рациональным показателем В силу нечетности числа n заключаем, что Степень с рациональным показателем Отсюда Степень с рациональным показателем Значит, функция возрастает и в промежутке Степень с рациональным показателем Если же Степень с рациональным показателем то очевидно, что Степень с рациональным показателемЗначит, функция возрастает на всей области определения. График функции с возрастанием х поднимается вверх.

5. Область значений функции есть множество всех действительных чисел.

Это следует из свойств 1 — 3 и из того, что любое неотрицательное

Степень с рациональным показателем

число является значением степенной функции с натуральным показателем при некотором Степень с рациональным показателем График функции пересекает любая прямая у = а.

На рисунке 58 изображены графики функций Степень с рациональным показателем На рисунке 59 показано, как выглядит график функции Степень с рациональным показателем с нечетным показателем п, большим 1.

Степень с рациональным показателем

Корень n -й степени

Определение корня n-й степени:

Напомним, что квадратным корнем из числа о называется такое число, квадрат которого равен а. Аналогично определяется корень любой натуральной степени n.

Корнем n-й степени из числа а называется такое число, n-я степень которого равна а.

Например, корнем пятой степени из 32 является число 2, так как Степень с рациональным показателем корнем четвертой степени из 81 является каждое из чисел 3 и -3, так как Степень с рациональным показателем Корень второй степени принято называть квадратным корнем, а корень третьей степени — кубическим корнем. Корень второй степени принято называть квадратным корнем, а корень третьей степени — кубическим корнем.

Рассмотрим степенную функцию Степень с рациональным показателемс нечетным показателем n (рис. 61). Для любого числа с существует единственное значение х, n-я степень которого равна а. Это значение является корнем n-й степени из а. Для записи корня нечетной степени n из числа а используют обозначение Степень с рациональным показателем (читают: «Корень n-й степени из а»). Число n называют показателем корня, выражение, стоящее под знаком корня,— подкоренным выражением.

Приведем примеры.

Запись Степень с рациональным показателем означает кубический корень из —125. Из определения корня следует, что Степень с рациональным показателем —125. Запись Степень с рациональным показателем означает корень седьмой степени из 80. Число Степень с рациональным показателемиррациональное. Его значение с точностью до 0,01 равно 1,87.

Рассмотрим теперь степенную функцию Степень с рациональным показателем с четным показателем n (рис. 62). При любом а > 0 существуют два противоположных значения х, n-я степень которых равна а. При a = 0 такое число одно (число 0), при а < 0 таких чисел нет.

Степень с рациональным показателем

Другими словами, если n — четное число и а > 0, то существуют два корня n-й степени из а. Эти корни являются противоположными числами. Если а = 0, то корень n-й степени из а равен нулю. Если а < 0 и n — четное число, то корень n-й степени из а не существует.

В случае четного n знаком Степень с рациональным показателемобозначают неотрицательный корень n-й степени из а. Отрицательный корень n-й степени из а (при a > 0) записывают так: Степень с рациональным показателем Выражение Степень с рациональным показателем при четном n и а < 0 не имеет смысла.

Например, запись Степень с рациональным показателем означает неотрицательный корень шестой степени из 64. Имеем Степень с рациональным показателем = 2, так как 2 — неотрицательное число и Степень с рациональным показателем

Степень с рациональным показателем

Если n = 2, то показатель корня не пишется.

Итак, если n — нечетное число, то выражение Степень с рациональным показателем имеет смысл при любом а; если n — четное число, то выражение Степень с рациональным показателем имеет смысл лишь при Степень с рациональным показателем

Из определения корня n-й степени следует, что при всех значениях а, при которых выражение Степень с рациональным показателем имеет смысл, верно равенство Степень с рациональным показателем

Выражение Степень с рациональным показателем при Степень с рациональным показателем имеет смысл как при четном, так и при нечетном n, и значение этого выражения является неотрицательным числом. Его называют арифметическим корнем n-й степени из а.

Определение:

Арифметическим корнем n-й степени из неотрицательного числа а называется неотрицательное число, n-я степень которого равна а.

Корень нечетной степени из отрицательного числа можно выразить через арифметический корень. Например, Степень с рациональным показателем = Степень с рациональным показателем так как Степень с рациональным показателем= -2 и Степень с рациональным показателем = -2.

Вообще при любом положительном а и нечетном n

Степень с рациональным показателем

С помощью знака корня n-й степени записываются решения уравнений вида Степень с рациональным показателем Приведем примеры.

Пример:

Решим уравнение Степень с рациональным показателем

Корнями уравнения служат числа, шестая степень которых равна 7. Таких чисел два: Степень с рациональным показателем(см. рис. 62).

Пример:

Решим уравнение Степень с рациональным показателем

Уравнение имеет два корня:

Степень с рациональным показателем

Пример:

Решим уравнение Степень с рациональным показателем

Уравнение имеет единственный корень (см. рис. 61). Этот корень есть число, третья степень которого равна 5, т. е. Степень с рациональным показателем

Пример:

Решим уравнение Степень с рациональным показателем

Уравнение имеет единственный корень (см. рис. 61). Этот корень есть число, пятая степень которого равна —50, т. е. Степень с рациональным показателем Выразив Степень с рациональным показателем через арифметический корень, получим Степень с рациональным показателем

Свойства арифметического корня n-й степени

Нам известны следующие свойства арифметического квадратного корня:

Степень с рациональным показателем

Аналогичными свойствами обладает арифметический корень n-й степени и при n > 2.

Теорема:

Если Степень с рациональным показателемПусть Степень с рациональным показателемТогда каждое из выражений Степень с рациональным показателем и Степень с рациональным показателем имеет смысл. Докажем, что выполняются условия: Степень с рациональным показателем

Значение выражения Степень с рациональным показателем неотрицательно, так как по определению арифметического корня Степень с рациональным показателем Кроме того, по свойству степени произведения

Степень с рациональным показателем

Значит, по определению арифметического корня n-й степени верно равенство Степень с рациональным показателем

Доказанная теорема распространяется на случай, когда число множителей под знаком корня больше двух. Например, если Степень с рациональным показателем Действительно,

Степень с рациональным показателем

Таким образом, арифметический корень п-й степени обладает свойством: корень из произведения неотрицательных множителей равен произведению корней из этих множителей.

Теорема:

Если Степень с рациональным показателем

Доказательство проводится аналогично доказательству теоремы 1.

Итак, справедливо еще одно свойство арифметического корня n-й степени: корень из дроби, числитель которой неотрицателен, а знаменатель положителен, равен корню из числителя, деленному на корень из знаменателя.

Поменяв местами в каждом равенстве Степень с рациональным показателемСтепень с рациональным показателемих левые и правые части, получим равенства, выражающие правила умножения и деления арифметических корней n-й степени:

Степень с рациональным показателем

Приведем примеры применения доказанных свойств.

Пример:

Найдем значение выражения Степень с рациональным показателем По теореме о корне из произведения имеем:

Степень с рациональным показателем

Пример:

Перемножим корни Степень с рациональным показателем

Степень с рациональным показателем

Пример:

Найдем значение выражения Степень с рациональным показателем

Пользуясь теоремой о корне из дроби, получаем:

Степень с рациональным показателем

Рассмотрим другие свойства корня n-й степени. Начнем с примера. Сравним значения выражений Степень с рациональным показателем

Мы видим, что значения этих выражений равны, т. е.

Степень с рациональным показателем

Теорема:

Если п и к — натуральные числа и Степень с рациональным показателем Степень с рациональным показателем

Так как Степень с рациональным показателем выражения Степень с рациональным показателем имеют смысл и неотрицательны. Кроме того,

Степень с рациональным показателем

Следовательно, по определению арифметического корня верно равенство Степень с рациональным показателем

Теорема:

Если n, k и m — натуральные числа и Степень с рациональным показателем

По теореме 3 имеем:

Степень с рациональным показателем

Мы доказали, что арифметический корень n-й степени обладает свойством: если показатель корня и показатель степени подкоренного выражения умножить или разделить на одно и то же натуральное число, то значение корня не изменится.

Это свойство иногда называют основным свойством корня. Приведем пример применения теорем 3 и 4.

Пример:

Упростим выражение

Степень с рациональным показателем

Внесем множитель 2 под знак квадратного корня. Получим:

Степень с рациональным показателем

По теореме о корне из корня имеем:

Степень с рациональным показателем

Применив основное свойство корня, получим:

Степень с рациональным показателем

Итак,

Степень с рациональным показателем

Степень с рациональным показателем и ее свойства

Определение степени с дробным показателем

Мы знаем, какой смысл имеет выражение Степень с рациональным показателемесли показатель n — целое число. Например, Степень с рациональным показателем означает произведение пяти множителей, каждый из которых равен — 3. Число Степень с рациональным показателем означает число, обратное степени Степень с рациональным показателем Введем теперь понятие степени, у которой показатель не целое, а дробное число.

Из определения арифметического корня следует, что если m — целое число, n — натуральное и m делится на n, то при а > 0 верно равенство Степень с рациональным показателем

Так как Степень с рациональным показателем Если принять, что равенство Степень с рациональным показателем имеет место и в том случае, когда Степень с рациональным показателем дробное число, то все свойства, верные для целого показателя степени, будут выполняться и для дробного показателя с положительным основанием (это будет доказано в следующем пункте).

Определение:

Если а — положительное число, Степень с рациональным показателем дробное число (m — целое, n — натуральное), то

Степень с рациональным показателем

По определению имеем:

Степень с рациональным показателем

Степень с основанием, равным нулю, определяется только для положительного дробного показателя: если Степень с рациональным показателем дробное положительное число (тип — натуральные), то Степень с рациональным показателемДля отрицательных оснований степень с дробным показателем не рассматривается. Такие выражения, как Степень с рациональным показателем Степень с рациональным показателем не имеют смысла.

Мы знаем, что одно и то же дробное число можно представить в виде дроби с целым числителем и натуральным знаменателем разными способами. Например, дробное число 0,76 можно представить в виде дроби так:

Степень с рациональным показателем

Значение степени с дробным показателем r не зависит от способа записи числа r в виде дроби: представляя r в виде отношения целого числа к натуральному разными способами, всегда будем получать один и тот же результат. Например:

Степень с рациональным показателем

Покажем это в общем случае.

Пусть а > 0, m — целое, n и k — натуральные числа. Пользуясь определением степени с дробным показателем и основным свойством корня, получим:

Степень с рациональным показателем

Значения степеней с дробным показателем и положительным основанием можно находить приближенно с помощью инженерного микрокалькулятора, например, «Электроника БЗ-Зб». Микрокалькулятор «Электроника Б3-36» имеет 25 клавиш, из них 22 клавиши можно использовать для выполнения двух операций. Одна операция обозначена на самой клавише, а другая написана над ней. При выполнении операций, обозначенных на клавишах, микрокалькулятор работает в нормальном режиме, а когда производят операции, обозначенные над клавишами, то микрокалькулятор работает в совмещенном режиме. Чтобы перейти к этому режиму, надо нажать клавишу Степень с рациональным показателем После того как операция произведена, микрокалькулятор возвращается в нормальный режим работы. Вычисление значений степеней производится в совмещенном режиме, для чего используется клавиша Степень с рациональным показателем

Пример:

Найдем значение степени Степень с рациональным показателем

Вводим основание степени у, равное 3,48, нажимаем клавишу Степень с рациональным показателем (микрокалькулятор начинает работать в совмещенном режиме) и клавишу Степень с рациональным показателем , затем показатель степени х,

равный 2,5, и клавишу Степень с рациональным показателем На экране высветится результат. Программа вычислений выглядит так:

Степень с рациональным показателем

Выполнив вычисления, найдем, что приближенное значение степени Степень с рациональным показателем равно 22,591658.

Пример:

Вычислим значение степени Степень с рациональным показателем

Этот пример отличается от примера 1 тем, что показатель степени представлен не в виде десятичной дроби, а в виде обыкновенной дроби. Поэтому после введения основания степени 1,43 надо и нажатия клавиш Степень с рациональным показателем надо представить Степень с рациональным показателем в виде десятичной дроби, выполнив деление 2 на 7. Для таких случаев в микрокалькуляторе предусмотрены клавиши Степень с рациональным показателем(открывающая скобки) и Степень с рациональным показателем (закрывающая скобки), которые позволяют получить промежуточный результат. Программа вычислений будет выглядеть так:

Степень с рациональным показателем

Выполнив вычисление, получим 1,1075969.

Заметим, что в тех случаях, когда результат вычислений по модулю оказывается меньше 0,0000001 или больше 99 999 999, микрокалькулятор дает ответ в виде Степень с рациональным показателемСтепень с рациональным показателем Знак числа а высвечивается в 1-м разряде слева (положительный знак не высвечивается), цифры числа а — в разрядах от 2-го до 9-го включительно, знак порядка — в 10-м разряде и цифры порядка — в 11-м и 12-м разрядах.

Свойства степени с рациональным показателем

Известные нам свойства степени с целым показателем справедливы и для степени с любым рациональным показателем. Перечислим их.

Для любого а > 0 и любых рациональных чисел р и q:

Степень с рациональным показателем


Для любых а >0 и b > 0 и любого рационального числа р:

Степень с рациональным показателем


Докажем свойство (1). Сначала покажем на частном примере способ доказательства этого свойства.

Пусть, например, Степень с рациональным показателем Докажем, что

Степень с рациональным показателем

Приведем дроби Степень с рациональным показателем к общему знаменателю:

Степень с рациональным показателем

Так как Степень с рациональным показателем то по свойству арифметического корня имеем:

Степень с рациональным показателем

Переходя к степени с дробным показателем, получим:

Степень с рациональным показателем

Следовательно, Степень с рациональным показателем поэтому

Степень с рациональным показателем

Проведем теперь доказательство свойства (1) в общем виде. Представим рациональные числа р и q в виде дробей с одинаковыми знаменателями: Степень с рациональным показателем — целые числа, а n — натуральное число. Тогда

Степень с рациональным показателем

Значит, Степень с рациональным показателем

Из свойства (1) следует, что для любого положительного а и любого рационального числа р

Степень с рациональным показателем

Действительно, Степень с рациональным показателем

Свойство (2) следует из свойства (1) и определения частного. Докажем свойство (3), т. е. докажем, что при а > 0 и любых рациональных р и q

Степень с рациональным показателем

Пусть Степень с рациональным показателем— целые, а k и n — натуральные числа. Тогда

Степень с рациональным показателем

Значит, Степень с рациональным показателем

Покажем, что при любом рациональном р и любом натуральном n

Степень с рациональным показателем

Действительно, по определению степени с дробным показателем и свойству (3) имеем:

Степень с рациональным показателем

Докажем свойство (4), т. е. докажем, что при а > 0 и b > 0 и любом рациональном р

Степень с рациональным показателем

Пусть Степень с рациональным показателем — целое число и к — натуральное число. Тогда

Степень с рациональным показателем

Значит, Степень с рациональным показателем

Свойство (5) можно доказать, представив дробь Степень с рациональным показателем в виде произведения Степень с рациональным показателем и применив затем свойство (4).

Преобразование выражении, содержащих степени с дробными показателями

Рассмотрим примеры, в которых используются тождественные преобразования выражений, содержащих степени с дробными показателями.

Пример:

Найдем значение выражения

Степень с рациональным показателем

Предварительно упростим это выражение:

Степень с рациональным показателем

Подставим в выражение Степень с рациональным показателем данное значение х и выполним вычисления:

Степень с рациональным показателем

Пример:

Упростим выражение

Степень с рациональным показателем

Представим числитель Степень с рациональным показателем в виде разности квадратов и разложим ее на множители. Получим:

Степень с рациональным показателем

Пример:

Сократим дробь

Степень с рациональным показателем

Разложим на множители числитель и знаменатель дроби. Получим

Степень с рациональным показателем

Степени с рациональными показателями

Теперь, когда введено понятие арифметического корня n -й степени, можно определить степень с рациональным показателем.

Пусть а — положительное действительное число, x — произвольное рациональное число, т.е. число, представимое в виде несократимой обыкновенной дроби Степени с рациональными показателями и их свойства, где Степени с рациональными показателями и их свойства, Степени с рациональными показателями и их свойства. В частности, при n = 1 рациональное число x является целым, а понятие степени с целым показателем было введено ранее. При Степени с рациональными показателями и их свойства под рациональной степенью x числа а понимают положительное число, равное арифметическому корню степени n из числа Степени с рациональными показателями и их свойства, т.е. Степени с рациональными показателями и их свойства, и обозначают Степени с рациональными показателями и их свойства (или Степени с рациональными показателями и их свойства). Например, под Степени с рациональными показателями и их свойствапонимают Степени с рациональными показателями и их свойства. При а = 1 и любом рациональном x имеем Степени с рациональными показателями и их свойства.

Если основание а = 0, то рациональная степень определена только при положительном показателе Степени с рациональными показателями и их свойства, при этом полагают Степени с рациональными показателями и их свойства .

Степень с рациональным показателем можно определить и для отрицательного основания. Пусть Степени с рациональными показателями и их свойстваи показатель степени имеет в знаменателе нечётное число Степени с рациональными показателями и их свойства. В этом случае под Степени с рациональными показателями и их свойства понимают алгебраический (при нечётном m) или арифметический (при чётном m) корень степени Степени с рациональными показателями и их свойства из числа Степени с рациональными показателями и их свойства, т.е.

Степени с рациональными показателями и их свойства

В этом случае справедливы все перечисленные ниже свойства степеней с рациональными показателями, которые доказываются аналогично.

Большинство свойств степеней с рациональными показателями выглядят аналогично (хотя являются обобщением) соответствующим свойствам степеней с целыми показателями. Доказательство свойств степеней с рациональными показателями проведём для случая положительного основания. В выполнении свойств степеней для случаев нулевого и отрицательного оснований убедитесь самостоятельно.

Свойства степеней с рациональными показателями

Пусть а и b — положительные действительные числа, а x и у — рациональные числа. Тогда верны следующие равенства:

Степени с рациональными показателями и их свойства

6.Пусть Степени с рациональными показателями и их свойства . Если Степени с рациональными показателями и их свойства, то Степени с рациональными показателями и их свойства, а если Степени с рациональными показателями и их свойства.

7.Если Степени с рациональными показателями и их свойства, то Степени с рациональными показателями и их свойства; если Степени с рациональными показателями и их свойства,то Степени с рациональными показателями и их свойства.

Доказательство:

Рассмотрим два рациональных числа Степени с рациональными показателями и их свойства и Степени с рациональными показателями и их свойства, их всегда можно привести к общему знаменателю:

Степени с рациональными показателями и их свойства

Поэтому будем считать при доказательстве этого свойства, что рациональные числа x и у уже представлены в виде двух дробей с одинаковыми знаменателями: Степени с рациональными показателями и их свойства и Степени с рациональными показателями и их свойства . Тогда, используя определение степени с рациональным показателем, а также свойство 2 арифметических корней и свойство 1 степеней с целым показателем, получаем

Степени с рациональными показателями и их свойства

Пусть Степени с рациональными показателями и их свойства и Степени с рациональными показателями и их свойства . Тогда, используя определение степени с рациональным показателем и свойства 4, 5 арифметических корней, получаем

Степени с рациональными показателями и их свойства

Пусть Степени с рациональными показателями и их свойства , тогда, используя определение степени с рациональным показателем, а также свойство 4 степеней с целым показателем и свойство 2 арифметических корней, получим

Степени с рациональными показателями и их свойства

Докажем вначале, что Степени с рациональными показателями и их свойства. Для этого достаточно показать, что произведение Степени с рациональными показателями и их свойства равно единице. В самом деле, Степени с рациональными показателями и их свойстваСтепени с рациональными показателями и их свойстваСтепени с рациональными показателями и их свойства. Но это и означает, что числа Степени с рациональными показателями и их свойства и Степени с рациональными показателями и их свойствавзаимнообратны , т.е. Теперь докажем свойство: Степени с рациональными показателями и их свойства(здесь использовалось доказанное выше свойство 1 степеней с рациональным показателем).

Воспользуемся доказанными свойствами 3 и 2 степеней с рациональным показателем:

Степени с рациональными показателями и их свойства

Докажем вначале два вспомогательных свойства:

1) если Степени с рациональными показателями и их свойства и Степени с рациональными показателями и их свойства, то Степени с рациональными показателями и их свойства; 2) если Степени с рациональными показателями и их свойства и Степени с рациональными показателями и их свойства, то Степени с рациональными показателями и их свойства.

1) Пусть Степени с рациональными показателями и их свойства и Степени с рациональными показателями и их свойства. Воспользуемся дважды

свойством 8 числовых неравенств и определением степени с рациональным показателем:

Степени с рациональными показателями и их свойства

2) Пусть теперь Степени с рациональными показателями и их свойства. Обозначим Степени с рациональными показателями и их свойства, и тогда по только что доказанному свойству имеем Степени с рациональными показателями и их свойстваСтепени с рациональными показателями и их свойстваСтепени с рациональными показателями и их свойства. Тогда доказательство свойства 6 вытекает непосредственно из доказанных выше свойств 1) и 2), поскольку тогда Степени с рациональными показателями и их свойства , следовательно, при Степени с рациональными показателями и их свойстваполучаем

Степени с рациональными показателями и их свойства

Доказательство в случае Степени с рациональными показателями и их свойства проводится аналогично.

7.Пусть Степени с рациональными показателями и их свойства . Тогда Степени с рациональными показателями и их свойства (по свойству 8 числовых неравенств)

Степени с рациональными показателями и их свойства

Замечание. Мы доказали более сильное утверждение, а именно: еслиСтепени с рациональными показателями и их свойства , то Степени с рациональными показателями и их свойства. В случае Степени с рациональными показателями и их свойстваучтём, что Степени с рациональными показателями и их свойства , и применим полученный выше результат: Степени с рациональными показателями и их свойства (по свойству 7б числовых неравенств) Степени с рациональными показателями и их свойства.

Пример:

Решить уравнения: Степени с рациональными показателями и их свойства

Решение:

а) ОДЗ: Степени с рациональными показателями и их свойства

б) ОДЗ: Степени с рациональными показателями и их свойства

Пример:

Доказать, что если Степени с рациональными показателями и их свойства , то

Степени с рациональными показателями и их свойства

Доказательство. Рассмотрим положительные числа a/c и b/с . По условию, (а/с) + (b/с) = 1, отсюда получаем оценки 0<а/с<1, 0< b/c < 1. По свойству 6 степеней с рациональными показателями имеем:

Степени с рациональными показателями и их свойства

Складывая почленно два последних неравенства, получаем, что Степени с рациональными показателями и их свойстваСтепени с рациональными показателями и их свойства, а это равносильно доказываемому неравенству.

Пример:

Решить неравенство Степени с рациональными показателями и их свойства

Решение:

Так как на ОДЗ Степени с рациональными показателями и их свойства, то по свойству 6 степеней с рациональными показателями имеем:

Степени с рациональными показателями и их свойства

Складывая эти неравенства, получаем, что на ОДЗ Степени с рациональными показателями и их свойства. Таким образом, исходное неравенство не имеет решений.

Эта лекция взята со страницы, где размещён подробный курс лекций по предмету математика:

Предмет математика

Эти страницы возможно вам будут полезны:

Арифметические и алгебраические корни n-й степени
Свойства арифметических (алгебраических) корней с примером решения
Степени с иррациональными показателями с примером решения
Числовые равенства и неравенства

Решение заданий и задач по предметам:

Дополнительные лекции по высшей математике:

  1. Тождественные преобразования алгебраических выражений
  2. Функции и графики
  3. Преобразования графиков функций
  4. Квадратная функция и её графики
  5. Алгебраические неравенства
  6. Неравенства
  7. Неравенства с переменными
  8. Прогрессии в математике
  9. Арифметическая прогрессия
  10. Геометрическая прогрессия
  11. Показатели в математике
  12. Логарифмы в математике
  13. Исследование уравнений
  14. Уравнения высших степеней
  15. Уравнения высших степеней с одним неизвестным
  16. Комплексные числа
  17. Непрерывная дробь (цепная дробь)
  18. Алгебраические уравнения
  19. Неопределенные уравнения
  20. Соединения
  21. Бином Ньютона
  22. Число е
  23. Непрерывные дроби
  24. Функция
  25. Исследование функций
  26. Предел
  27. Интеграл
  28. Двойной интеграл
  29. Тройной интеграл
  30. Интегрирование
  31. Неопределённый интеграл
  32. Определенный интеграл
  33. Криволинейные интегралы
  34. Поверхностные интегралы
  35. Несобственные интегралы
  36. Кратные интегралы
  37. Интегралы, зависящие от параметра
  38. Квадратный трехчлен
  39. Производная
  40. Применение производной к исследованию функций
  41. Приложения производной
  42. Дифференциал функции
  43. Дифференцирование в математике
  44. Формулы и правила дифференцирования
  45. Дифференциальное исчисление
  46. Дифференциальные уравнения
  47. Дифференциальные уравнения первого порядка
  48. Дифференциальные уравнения высших порядков
  49. Дифференциальные уравнения в частных производных
  50. Тригонометрические функции
  51. Тригонометрические уравнения и неравенства
  52. Показательная функция
  53. Показательные уравнения
  54. Обобщенная степень
  55. Взаимно обратные функции
  56. Логарифмическая функция
  57. Уравнения и неравенства
  58. Положительные и отрицательные числа
  59. Алгебраические выражения
  60. Иррациональные алгебраические выражения
  61. Преобразование алгебраических выражений
  62. Преобразование дробных алгебраических выражений
  63. Разложение многочленов на множители
  64. Многочлены от одного переменного
  65. Алгебраические дроби
  66. Пропорции
  67. Уравнения
  68. Системы уравнений
  69. Системы уравнений высших степеней
  70. Системы алгебраических уравнений
  71. Системы линейных уравнений
  72. Системы дифференциальных уравнений
  73. Арифметический квадратный корень
  74. Квадратные и кубические корни
  75. Извлечение квадратного корня
  76. Рациональные числа
  77. Иррациональные числа
  78. Арифметический корень
  79. Квадратные уравнения
  80. Иррациональные уравнения
  81. Последовательность
  82. Ряды сходящиеся и расходящиеся
  83. Тригонометрические функции произвольного угла
  84. Тригонометрические формулы
  85. Обратные тригонометрические функции
  86. Теорема Безу
  87. Математическая индукция
  88. Показатель степени
  89. Показательные функции и логарифмы
  90. Множество
  91. Множество действительных чисел
  92. Числовые множества
  93. Преобразование рациональных выражений
  94. Преобразование иррациональных выражений
  95. Геометрия
  96. Действительные числа
  97. Степени и корни
  98. Тригонометрические функции угла
  99. Тригонометрические функции числового аргумента
  100. Тригонометрические выражения и их преобразования
  101. Преобразование тригонометрических выражений
  102. Комбинаторика
  103. Вычислительная математика
  104. Прямая линия на плоскости и ее уравнения
  105. Прямая и плоскость
  106. Линии и уравнения
  107. Прямая линия
  108. Уравнения прямой и плоскости в пространстве
  109. Кривые второго порядка
  110. Кривые и поверхности второго порядка
  111. Числовые ряды
  112. Степенные ряды
  113. Ряды Фурье
  114. Преобразование Фурье
  115. Функциональные ряды
  116. Функции многих переменных
  117. Метод координат
  118. Гармонический анализ
  119. Вещественные числа
  120. Предел последовательности
  121. Аналитическая геометрия
  122. Аналитическая геометрия на плоскости
  123. Аналитическая геометрия в пространстве
  124. Функции одной переменной
  125. Высшая алгебра
  126. Векторная алгебра
  127. Векторный анализ
  128. Векторы
  129. Скалярное произведение векторов
  130. Векторное произведение векторов
  131. Смешанное произведение векторов
  132. Операции над векторами
  133. Непрерывность функций
  134. Предел и непрерывность функций нескольких переменных
  135. Предел и непрерывность функции одной переменной
  136. Производные и дифференциалы функции одной переменной
  137. Частные производные и дифференцируемость функций нескольких переменных
  138. Дифференциальное исчисление функции одной переменной
  139. Матрицы
  140. Линейные и евклидовы пространства
  141. Линейные отображения
  142. Дифференциальные теоремы о среднем
  143. Теория устойчивости дифференциальных уравнений
  144. Функции комплексного переменного
  145. Преобразование Лапласа
  146. Теории поля
  147. Операционное исчисление
  148. Системы координат
  149. Рациональная функция
  150. Интегральное исчисление
  151. Интегральное исчисление функций одной переменной
  152. Дифференциальное исчисление функций нескольких переменных
  153. Отношение в математике
  154. Математическая логика
  155. Графы в математике
  156. Линейные пространства
  157. Первообразная и неопределенный интеграл
  158. Линейная функция
  159. Выпуклые множества точек
  160. Система координат