مختبر تبسيط الجذور

من الفوضى إلى النظام: إتقان فن التعامل مع الجذور التربيعية

🔬

التقنية الأولى: استخراج المربعات الكاملة

المبدأ الأساسي: كل جذر يخفي داخله عدداً أبسط. مهمتنا هي العثور عليه.

$E = -3\sqrt{99} + 8\sqrt{32} - 4\sqrt{44} - 10\sqrt{50}$

التشخيص

مجموع من جذور تبدو مختلفة. لا يمكن جمعها مباشرة.

الأداة

تبسيط كل جذر على حدة بالبحث عن أكبر مربع كامل يقسم العدد. $\sqrt{a^2b} = a\sqrt{b}$

التنفيذ

$\sqrt{99} = \sqrt{9 \times 11} = 3\sqrt{11}$

$\sqrt{32} = \sqrt{16 \times 2} = 4\sqrt{2}$

$\sqrt{44} = \sqrt{4 \times 11} = 2\sqrt{11}$

$\sqrt{50} = \sqrt{25 \times 2} = 5\sqrt{2}$

$E = -3(3\sqrt{11}) + 8(4\sqrt{2}) - 4(2\sqrt{11}) - 10(5\sqrt{2})$

$E = -9\sqrt{11} + 32\sqrt{2} - 8\sqrt{11} - 50\sqrt{2}$

الشكل النهائي

$E = (-9-8)\sqrt{11} + (32-50)\sqrt{2} = -17\sqrt{11} - 18\sqrt{2}$

🧪

التقنية الثانية: التخلص من الجذر في المقام

الجذور في المقام تعتبر "غير نظيفة". نتعلم كيف "ننظفها" باستخدام المرافق.

$f = \frac{\sqrt{2}-1}{\sqrt{2}+1}$

التشخيص

وجود مجموع جذور في المقام.

الأداة

الضرب في مرافق المقام: مرافق $\sqrt{2}+1$ هو $\sqrt{2}-1$. نستخدم المتطابقة $(a+b)(a-b)=a^2-b^2$.

التنفيذ

$f = \frac{\sqrt{2}-1}{\sqrt{2}+1} \times \frac{\sqrt{2}-1}{\sqrt{2}-1} = \frac{(\sqrt{2}-1)^2}{(\sqrt{2})^2 - 1^2} = \frac{2 - 2\sqrt{2} + 1}{2-1} = \frac{3-2\sqrt{2}}{1}$

الشكل النهائي

$f = 3-2\sqrt{2}$

$e = \frac{2\sqrt{3}}{\sqrt{3}-4}$

التشخيص

وجود فرق يتضمن جذر في المقام.

الأداة

الضرب في مرافق المقام: مرافق $\sqrt{3}-4$ هو $\sqrt{3}+4$.

التنفيذ

$e = \frac{2\sqrt{3}}{\sqrt{3}-4} \times \frac{\sqrt{3}+4}{\sqrt{3}+4} = \frac{2\sqrt{3}(\sqrt{3}+4)}{(\sqrt{3})^2 - 4^2} = \frac{2(3) + 8\sqrt{3}}{3-16} = \frac{6+8\sqrt{3}}{-13}$

الشكل النهائي

$e = -\frac{6+8\sqrt{3}}{13}$

التقنية الثالثة: التوحيد العظيم

مسائل تتطلب استخدام كل الأدوات لكشف نتيجة مفاجئة.

$C = \frac{-\sqrt{6}}{\sqrt{6}-2} + \frac{2}{\sqrt{6}+2}$

التشخيص

مجموع كسرين مع مقامين مختلفين يتضمنان جذوراً.

الأداة

توحيد المقامات. المقام المشترك هو جداء المقامين: $(\sqrt{6}-2)(\sqrt{6}+2)$، وهو متطابقة هامة.

التنفيذ

المقام المشترك = $(\sqrt{6})^2 - 2^2 = 6 - 4 = 2$.

$C = \frac{-\sqrt{6}(\sqrt{6}+2)}{2} + \frac{2(\sqrt{6}-2)}{2}$

$C = \frac{-6 - 2\sqrt{6} + 2\sqrt{6} - 4}{2}$

$C = \frac{-6 - 4}{2} = \frac{-10}{2}$

الشكل النهائي

$C = -5$. المفاجأة: النتيجة عدد صحيح!

$A = 3\left(\frac{\sqrt{30}}{3\sqrt{20}-\sqrt{45}}\right)$

التشخيص

عبارة معقدة مع جذور داخل كسر، والكسر داخل قوس.

الأداة

استراتيجية "من الداخل إلى الخارج": نبدأ بتبسيط ما بداخل المقام أولاً.

التنفيذ

المقام: $3\sqrt{20}-\sqrt{45} = 3\sqrt{4\times 5} - \sqrt{9\times 5} = 3(2\sqrt{5}) - 3\sqrt{5} = 6\sqrt{5}-3\sqrt{5} = 3\sqrt{5}$.

$A = 3\left(\frac{\sqrt{30}}{3\sqrt{5}}\right) = \frac{\sqrt{30}}{\sqrt{5}}$.

$A = \sqrt{\frac{30}{5}} = \sqrt{6}$.

الشكل النهائي

$A=\sqrt{6}$