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二次根式那些事儿

2022-06-02蒋月兰

初中生世界·八年级 2022年8期
关键词:根号根式平方根

二次根式是我们在学习了“整式”“分式”之后的又一类重要代数式。人们在探寻和研究它的过程中遇到了哪些事呢?下面,我们一起了解一下吧。

一、根号的“追根溯源”

早在1480年,德国人便开始用一个点来表示方根,如∙3表示3的平方根,∙∙3表示3的4次方根。到了16世纪初,平方根用小点带上一条小尾巴来表示,就像一个小蝌蚪,因而很难统一标准。1525年,德国数学家鲁道夫的代数书中用√8表示8的平方根。显然用“小钩子”要比“小蝌蚪”好多了,不过后来又出现了新问题。相传,两个工作人员因为式中的“[√g]2+100”产生了矛盾,差一点要上法庭打官司。究其原因,是因为小钩子“[√]”的意义不明确,不知道它能管后面几个字母及数字。

后来,笛卡尔在他的《几何学》中创设了现代的平方根号“[]”,在原书第一版中写道:“如果我想求a2+b2的平方根,就写作[a2+b2]。”笛卡尔的根号与鲁道夫的根号的最大区别在于:笛卡尔考虑到被开方数有几项,而鲁道夫的根号会引起混淆。

二、分母有理化

黑白双雄,纵横江湖;双剑合璧,天下无敌。这是武侠小说中的情景。在二次根式中也有这种相辅相成的“对子”。

例1 ([2+3])([2-3])=1,2+[3]和[2-3]的积不含有根号,我们就说这两个式子互为有理化因式,其中一个是另一个的有理化因式。于是,二次根式[2+32-3]就可以这样化简:

[2+32-3=(2+3)(2+3)(2-3)(2+3)=(2+3)2]=[4+43+3]=[7+43]。

像这样,分子、分母同乘一个式子,把分母中的根号化去或把根号中的分母化去,叫作分母有理化。那么[4+7]的有理化因式是多少呢?你会对[4-74+7]进行化简吗?试试看!

三、逐步逼近法

科学领域里用逐步逼近法处理问题是极为广泛的。在物理、化学、生物诸多实验中,寻找某一反应现象的最佳状态时,往往用到逐步逼近法。在数学计算中,“逐步逼近法”是常用的计算方法,比如估算二次根式的近似值就用到了逐步逼近法。

例2 计算[13],用计算器可以立即知道[13]的近似值,但是若生活在荒岛上,又未带计算器和其他资料,人们就可以用逐步逼近法计算[13]的近似值,更重要的是,这种方法还可以运用到其他问题中。

第一次逼近:由于3<[13]<4,所以可设[13]=3+x(x是一个正的纯小数)。两边平方,得13=9+6x+x2。由于x是一个小量,所以x2是一个比x更小的高次小量,可以忽略掉,故13≈9+6x,即x≈[23]。所以[13]≈[323]。

第二次逼近:设[13]=[323]+y,两边平方,得13=[1219+223y+y2]≈[1219+223y],所以y≈[-233]。于是[13]≈[323-233=11933≈3.606]。

继续逼近下去,可以得到更精确的近似值,你可以试试哟!

四、巧合数

数学中存在着许多著名的巧合,这些巧合往往是人们从许多不同的角度观察到的。巧合是一种现象,它常会给人们带来惊奇与不解。二次根式中就存在这种巧合。

[223=223]是一对巧合数,类似地,我们还可以找出其他巧合数:[4415=4415],[5524]=[5524],[8863]=[8863]。我们知道,根号里面的数不能轻易地直接放到根号外面来,那么,为什么这些数可以呢?是巧合吗?

观察可得规律[a+aa2-1]=[aaa2-1](a>0且a≠1),那么这个式子是恒等式吗?我们不妨来推理一下。

[a+aa2-1]=[a(a2-1)a2-1+aa2-1]

=[a3a2-1]=[aaa2-1]。

太妙啦!如果你不满足于此,有更大胆的猜想,不妨以三次方根为例试试看。不要忘记,猜想成为真理,是要经过严格证明的哟!

五、见招拆招

我们在解决数学问题的过程中,往往会遇到没有学过的知识。出题人会制造干扰因素迷惑我们,此时要跳出思维圈,抓住问题本质,理性分析,严密推理,做到“见招拆招”。比如,二次根式中的复合二次根式是我们没学过的知识,如何见招拆招呢?我们追寻其本质,开方是平方的逆运算,反过来,我们只需将复合二次根式的被开方式变形成完全平方形式,即可进行开方运算了。

例3 计算:[4+23]。

[分析]因为[4=(3)2+1],所以4+[23=3+23+1=(3)2+23+]1=[(3+1)2]。

解:[4+23]=[(3+1)2]=[3+1]=[3+1]。

实际上,本题就是利用配方法化简形如[a+2b]( a,b是正有理数,b不是完全平方数)这样的二次根式,将它的被开方式配成完全平方的形式即可。你能利用上述方法化简[7-210]吗?试试看!

六、跨界融合

我们耳熟能详的词语“跨界融合”是随着互联网高速发展涌现出的热词中的一个。毫不夸张地说,我们已经进入到跨界融合的時代,行业间交叉、整合、互相渗透已经常态化。数学也不例外,数学中常常用“跨界融合”(数形结合)的方法解决问题。二次根式中就有通过“跨界融合”(数形结合)的办法解决的问题。

例4 求代数式[52+(8-x)2]+[12+x2]的最小值。

解:如图1,C为线段BD上一动点,分别过点B、D作AB⊥BD,ED⊥BD,连接AC、EC。已知AB=5,DE=1,BD=8,设CD=x,则 [AC+CE=52+(8-x)2+12+x2]。

<E:\初中生\初中生 八年级7-8\蒋月兰-1.tif><E:\初中生\初中生 八年级7-8\蒋月兰-2.tif>

图1                          图2

当A、C、E三点共线时(如图2),AC+CE的距离最短,即为AE的长。过点A作DE的垂线,垂足为F,则AF=BD=8,EF=DF+DE=AB+DE=5+1=6,可得AE=10。

此时二次根式遇上了图形,竟是如此简单、妙趣横生!我们不禁想起大数学家华罗庚的一段话:数缺形时少直观,形少数时难入微;数形结合百般好,隔离分家万事休!

请你尝试仿照上面的“跨界融合”(数形结合)的方法,求代数式[x2+4+y2+9]的最小值,其中x+y=12,x>0,y>0。

关于二次根式的精彩趣事还有很多很多,在此就不一一列举了。其实,不仅仅是二次根式,数学知识体系中的每个知识点都有其“成长”的过程,都有许多的“趣事”“巧合”“跨界”等待我们去欣赏、发现。

(作者单位:江苏省无锡市新吴区第一实验学校)

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