1. Упрощение выражения вида √a ± b√c (a, b ∈ Z; c ∈ Z+).
Один из типов задач, которые учат упрощать выражения с корнем, имеют вид √a ± b√c (a, b ∈ Z; c ∈ Z+). В общем случае, нужно попытаться представить выражение a ± b√c в виде квадрата двучлена. Когда числа a, b, c - небольшие, это получается сделать достаточно просто. Но что делать, когда a, b, c - "неприятные" и очевидно выделить искомый квадратный двучлен не удается?
Для начала представим выражение √a ± b√c в виде √a ± 2√d и будем считать его исходным (нужно сделать преобразование d = 1/4b2c).
Тогда, будет иметь место равенство a ± 2√d = (√x1 ± √x2)2, где x1 и x2 являются корнями уравнения x2 - ax + d = 0.
При этом, если исходное выражение действительно можно упростить, указанное квадратное уравнение будет иметь рациональные корни.
Пример:
Упростить выражение √37 - 5√48.
Решение: Перепишем исходное выражение в виде следующего: √37 - 2√300 и составим квадратное уравнение:
x2 - 37x + 300 = 0.
Решим его, получим корни x1 = 25; x2 = 12.
А потому √37 - 5√48 = √(√25 - √12)2 = 5 - 2√3.
Ответ: 5 - 2√3.
Этот метод применять и в том случае, когда вместо числовых значений фигурируют переменные. Но в этом случае нужно быть внимательным при раскрытии модуля, чтобы не расширить или не сузить область допустимых значений.
2. Упрощение выражения вида √a ± √b и 3√a ± 3√b (a, b ∈ R).
Для упрощения выражений такого типа следует обозначить его неким x, а далее поднести в соотвествующую степень обе части равенства. В случае с корнем второй степени это будет выглядеть следующим образом:
√a ± √b = x;
(√a ± √b)2 = x2;
a ± 2√ab + b = x2. (*)
Зачастую, если выражение можно упростить, значение √ab будет целым. А потому и вся левая часть предыдущего равенства (*) будет целая. Взяв из нее квадратный корень получим упрощенный вариант исходного выражения.
Аналогичные действия стоит предпринимать и в случае упрощения выражений представленных в виде суммы кубических корней неких значений.
Пример:
Упростить выражение √3 + √8 - √3 - √8.
Допустим √3 + √8 - √3 - √8 = x;
(√3 + √8 - √3 - √8)2 = x2;
3 + √8 - 2 √(3 - √8)(3 + √8) + 3 - √8 = x2;
6 - 2√9 - 8 = x2;
4 = x2;
Откуда x = 2 (т.к. исходное выражение было положительным).
Ответ: 2.