پرش به محتوای اصلی

توان و جذر (ریاضی هشتم)

بخشی از بانک سؤال طبقه‌بندی‌شده‌ی این مبحث در کوئیزسنتر — رایگان و بدون نیاز به ثبت‌نام

خلاصه‌ی درسنامه

این خلاصه‌ای از درسنامه‌ی کامل است. متن کامل با همه‌ی نکته‌ها، مثال‌های حل‌شده و جمع‌بندی، با ثبت‌نام رایگان در دسترست قرار می‌گیرد.

فصل هفتم — درس اول: توان

۱. مفاهیم اصلی

می‌دانیم: ضرب هم‌پایه (am⋅an=am+na^m \cdot a^n = a^{m+n}ادامهٔ فرمول را افقی ببین) و ضرب هم‌توان (am⋅bm=(ab)ma^m \cdot b^m = (ab)^mادامهٔ فرمول را افقی ببین). این درس حالت جدید را بررسی می‌کند: توانِ یک توان — مثلاً (23)4(2^3)^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین یعنی چه؟

۲. توضیح و آموزش

(23)4(2^3)^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین یعنی 232^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین را چهار بار در خودش ضرب کنیم:

(23)4=23×23×23×23=23+3+3+3=212=23×4(2^3)^4 = 2^3 \times 2^3 \times 2^3 \times 2^3 = 2^{3+3+3+3} = 2^{12} = 2^{3\times4}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

به‌طور کلی، وقتی ama^mادامهٔ فرمول را افقی ببین را nnادامهٔ فرمول را افقی ببین بار ضرب کنیم:

(am)n=am×⋯×am⏟n بار=am+⋯+m⏟n بار=amn(a^m)^n = \underbrace{a^m \times \cdots \times a^m}_{n \text{ بار}} = a^{\underbrace{m+\cdots+m}_{n \text{ بار}}} = a^{mn}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

قانون توان در توان

(am)n=am×n\boxed{(a^m)^n = a^{m \times n}}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

اگر aaادامهٔ فرمول را افقی ببین عددی دلخواه و mmادامهٔ فرمول را افقی ببین، nnادامهٔ فرمول را افقی ببین عدد طبیعی باشند.

مثال‌ها: (710)7=770(7^{10})^7 = 7^{70}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، (a2)4=a8(a^2)^4 = a^8ادامهٔ فرمول را افقی ببین، ((−2)3)2=(−2)6=64((-2)^3)^2 = (-2)^6 = 64ادامهٔ فرمول را افقی ببین

وقتی چند عامل در پرانتز باشند، توان روی همه آن‌ها اعمال می‌شود:

(xy2)3=x3⋅(y2)3=x3⋅y6(xy^2)^3 = x^3 \cdot (y^2)^3 = x^3 \cdot y^6ادامهٔ فرمول را افقی ببین

۳. فرمول‌ها و روش‌ها

قانون فرمول مثال
ضرب هم‌پایه am⋅an=am+na^m \cdot a^n = a^{m+n}ادامهٔ فرمول را افقی ببین 23⋅25=282^3 \cdot 2^5 = 2^8ادامهٔ فرمول را افقی ببین
ضرب هم‌توان am⋅bm=(ab)ma^m \cdot b^m = (ab)^mادامهٔ فرمول را افقی ببین 34⋅24=643^4 \cdot 2^4 = 6^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین
توان در توان (am)n=am⋅n(a^m)^n = a^{m \cdot n}ادامهٔ فرمول را افقی ببین (53)4=512(5^3)^4 = 5^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

روش حل مسائل ترکیبی: گام ۱) اعداد قابل‌تجزیه (مثل 8،27،16،258،27،16،25ادامهٔ فرمول را افقی ببین) را به توان پایه بنویس؛ گام ۲) قانون توان در توان را اعمال کن؛ گام ۳) هم‌پایه‌ها را با قانون ضرب ترکیب کن؛ گام ۴) اگر هم‌توان بودند، پایه‌ها را ضرب کن.

مثال — حجم مکعب: مکعبی به ضلع 88ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ حجم را با پایه 22ادامهٔ فرمول را افقی ببین بنویس:

V=83=(23)3=29V = 8^3 = (2^3)^3 = 2^{9}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

مثال — ترکیبی: (x2)5⋅(y3)2⋅x3y4(x^2)^5 \cdot (y^3)^2 \cdot x^3 y^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین: ابتدا (x2)5=x10(x^2)^5=x^{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین و (y3)2=y6(y^3)^2=y^6ادامهٔ فرمول را افقی ببین، سپس هم‌پایه‌ها جمع می‌شوند:

x10⋅x3⋅y6⋅y4=x13y10x^{10}\cdot x^3\cdot y^6\cdot y^4 = x^{13}y^{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

مثال — جای خالی: (3□)5=310⇒□×5=10⇒□=2(3^{\square})^5 = 3^{10} \Rightarrow \square \times 5 = 10 \Rightarrow \square = 2ادامهٔ فرمول را افقی ببین

۴. نکات مهم

توان در توان = ضرب توان‌ها، هیچ‌وقت جمع نکن.

حالت مثال قانون نتیجه
ضرب هم‌پایه a3×a4a^3 \times a^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین am+na^{m+n}ادامهٔ فرمول را افقی ببین a7a^7ادامهٔ فرمول را افقی ببین
توان در توان (a3)4(a^3)^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین am×na^{m \times n}ادامهٔ فرمول را افقی ببین a12a^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

توان روی همه عوامل پرانتز اعمال می‌شود: (ab2)3=a3⋅b6(ab^2)^3 = a^3\cdot b^6ادامهٔ فرمول را افقی ببین نه ab6ab^6ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

اعداد قابل‌تجزیه را بشناس: 8=238=2^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 27=3327=3^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 16=2416=2^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 25=5225=5^2ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 125=53125=5^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 32=2532=2^5ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 81=3481=3^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 64=26=4364=2^6=4^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

جای خالی توان: اگر (a□)n=ak(a^{\square})^n=a^kادامهٔ فرمول را افقی ببین، آنگاه □=k÷n\square=k\div nادامهٔ فرمول را افقی ببین.

توان صفر: (am)0=am×0=a0=1(a^m)^0 = a^{m\times0}=a^0=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین — قانون توان در توان این را هم توضیح می‌دهد.

۵. نکات فراتر از کتاب

اثبات دقیق‌تر: قانون توان در توان نتیجه‌ی مستقیم قانون ضرب هم‌پایه است (همان اثباتی که در بخش ۲ آمد).

ترتیب مهم است — جابه‌جایی مجاز نیست: (12)12=112212=1212\left(\frac12\right)^{12}=\frac{1^{12}}{2^{12}}=\frac1{2^{12}}ادامهٔ فرمول را افقی ببین — توان باید روی هم صورت هم مخرج اعمال شود.

مسائل نامساوی توانی: برای (−2)□>15(-2)^{\square} > 15ادامهٔ فرمول را افقی ببین، فقط توان‌های زوج از ۴ به بالا جواب می‌دهند؛ توان‌های فرد (−2)(-2)ادامهٔ فرمول را افقی ببین همیشه منفی می‌شوند.

زنجیره توان‌ها: ((a2)3)4=(a6)4=a24((a^2)^3)^4=(a^6)^4=a^{24}ادامهٔ فرمول را افقی ببین — می‌توان مستقیم همه توان‌ها را در هم ضرب کرد (2×3×4=242\times3\times4=24ادامهٔ فرمول را افقی ببین).

مقایسه اعداد بزرگ توانی: برای مقایسه 2362^{36}ادامهٔ فرمول را افقی ببین و 8128^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین: 812=(23)12=2368^{12}=(2^3)^{12}=2^{36}ادامهٔ فرمول را افقی ببین — برابرند. تکنیک تیزهوشان: اعداد را به پایه مشترک تبدیل کن.

پایه‌های ویژه 0،1،−10،1،-1ادامهٔ فرمول را افقی ببین:

پایه رفتار توان مثال
11ادامهٔ فرمول را افقی ببین همیشه 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین 1500=11^{500}=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین
00ادامهٔ فرمول را افقی ببین همیشه 00ادامهٔ فرمول را افقی ببین (توان طبیعی مثبت) 07=00^7=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین
−1-1ادامهٔ فرمول را افقی ببین زوج←11ادامهٔ فرمول را افقی ببین، فرد←−1-1ادامهٔ فرمول را افقی ببین (−1)100=1(-1)^{100}=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین، (−1)101=−1(-1)^{101}=-1ادامهٔ فرمول را افقی ببین

با این جدول، 12024+(−1)2023=1+(−1)=01^{2024}+(-1)^{2023}=1+(-1)=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین بدون محاسبه حل می‌شود.

الگوی تناوبی رقم یکان: رقم یکان توان‌های 22ادامهٔ فرمول را افقی ببین: 2,4,8,6,2,4,8,6,…2,4,8,6,2,4,8,6,\ldotsادامهٔ فرمول را افقی ببین (دوره‌ی ۴تایی). برای رقم یکان 2502^{50}ادامهٔ فرمول را افقی ببین: چون 50=4×12+250=4\times12+2ادامهٔ فرمول را افقی ببین، رقم یکان همان رقم یکان 222^2ادامهٔ فرمول را افقی ببین یعنی 44ادامهٔ فرمول را افقی ببین است. پایه‌های 2,3,7,82,3,7,8ادامهٔ فرمول را افقی ببین دوره ۴تایی؛ 4,94,9ادامهٔ فرمول را افقی ببین دوره ۲تایی؛ 5,6,0,15,6,0,1ادامهٔ فرمول را افقی ببین دوره ۱تایی (رقم یکان ثابت).

۶. اشتباهات رایج

جمع به‌جای ضرب: ✗ (a3)4=a3+4=a7(a^3)^4=a^{3+4}=a^7ادامهٔ فرمول را افقی ببین ✓ (a3)4=a3×4=a12(a^3)^4=a^{3\times4}=a^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین. راه جلوگیری: پرانتز با توان بیرونش ← ضرب؛ ضرب دو عدد هم‌پایه ← جمع.

اعمال توان در توان روی ضرب هم‌پایه: 35×35=3103^5\times3^5=3^{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین و (35)2=310(3^5)^2=3^{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین اینجا تصادفاً برابرند، اما این کلیت ندارد: 35×33=383^5\times3^3=3^8ادامهٔ فرمول را افقی ببین در حالی‌که (35)3=315(3^5)^3=3^{15}ادامهٔ فرمول را افقی ببین کاملاً چیز دیگری است.

فراموش کردن توان روی همه عوامل پرانتز: ✗ (xy2)3=xy6(xy^2)^3=xy^6ادامهٔ فرمول را افقی ببین ✓ (xy2)3=x3y6(xy^2)^3=x^3y^6ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

علامت عدد منفی: ✗ ((−2)3)2=−26((-2)^3)^2=-2^6ادامهٔ فرمول را افقی ببین ✓ ((−2)3)2=(−2)6=64((-2)^3)^2=(-2)^6=64ادامهٔ فرمول را افقی ببین — پایه منفی را همیشه داخل پرانتز نگه‌دار؛ −26=−64-2^6=-64ادامهٔ فرمول را افقی ببین با (−2)6=64(-2)^6=64ادامهٔ فرمول را افقی ببین فرق دارد.

اشتباه در (30)2(3^0)^2ادامهٔ فرمول را افقی ببین: ✗ =32=9=3^2=9ادامهٔ فرمول را افقی ببین ✓ (30)2=30×2=30=1(3^0)^2=3^{0\times2}=3^0=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

سوءتفاهم رایج: خیلی‌ها فکر می‌کنند (am)n(a^m)^nادامهٔ فرمول را افقی ببین و am×ana^m\times a^nادامهٔ فرمول را افقی ببین همیشه یکی‌اند، ولی فقط در موارد خاص (مثل m=nm=nادامهٔ فرمول را افقی ببین) تصادفاً به یک جواب می‌رسند.

۷. نمونه سؤال

سؤال عادی: حاصل (52)3(5^2)^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین را به‌صورت توان ساده و سپس عدد بنویس.
حل: (52)3=52×3=56(5^2)^3=5^{2\times3}=5^6ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ مقدار عددی: 56=156255^6=15625ادامهٔ فرمول را افقی ببین

سؤال تیزهوشانی (مقایسه بدون محاسبه): کدام بزرگ‌تر است: 9109^{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین یا 3193^{19}ادامهٔ فرمول را افقی ببین؟
حل: 910=(32)10=3209^{10}=(3^2)^{10}=3^{20}ادامهٔ فرمول را افقی ببین. چون 20>1920>19ادامهٔ فرمول را افقی ببین: 320>3193^{20}>3^{19}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، پس 9109^{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین بزرگ‌تر است.

سؤال تیزهوشانی (ترکیبی): حجم مکعبی به ضلع 44ادامهٔ فرمول را افقی ببین را با پایه 22ادامهٔ فرمول را افقی ببین بنویس؛ در حجم مکعبی به ضلع 22ادامهٔ فرمول را افقی ببین ضرب کن.
حل: V1=43=(22)3=26V_1=4^3=(2^2)^3=2^6ادامهٔ فرمول را افقی ببین، V2=23V_2=2^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ V1×V2=26×23=29=512V_1\times V_2=2^6\times2^3=2^9=512ادامهٔ فرمول را افقی ببین

جمع‌بندی

(am)n=am×n\boxed{(a^m)^n = a^{m \times n}}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

این قانون از قانون ضرب هم‌پایه نتیجه می‌شود.

حالت نوع عملیات قانون
a3⋅a4a^3 \cdot a^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین ضرب دو عدد هم‌پایه a3+4=a7a^{3+4} = a^7ادامهٔ فرمول را افقی ببین
(a3)4(a^3)^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین توانِ یک توان a3×4=a12a^{3 \times 4} = a^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
a3⋅b3a^3 \cdot b^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین ضرب دو عدد هم‌توان (ab)3(ab)^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین

فصل هفتم — درس دوم: تقسیم اعداد توان‌دار

۱. مفاهیم اصلی

در تقسیم دو عدد توان‌دار دو حالت داریم: پایه‌ها یکسان ← توان‌ها را تفریق می‌کنیم؛ توان‌ها یکسان ← پایه‌ها را تقسیم می‌کنیم.

۲. تقسیم توان‌های هم‌پایه

107÷102=107102=10×10×10×10×10=105(7−2=5)10^7\div10^2=\frac{10^7}{10^2}=10\times10\times10\times10\times10=10^5\quad(7-2=5)ادامهٔ فرمول را افقی ببین

قانون تقسیم هم‌پایه

am÷an=am−n\boxed{a^m \div a^n = a^{m-n}}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

شرط: a≠0a\neq0ادامهٔ فرمول را افقی ببین و mmادامهٔ فرمول را افقی ببین، nnادامهٔ فرمول را افقی ببین عدد طبیعی — چون تقسیم بر صفر معنی ندارد.

مثال‌ها: 37÷33=343^7\div3^3=3^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین، (−9)5÷(−9)3=(−9)2(-9)^5\div(-9)^3=(-9)^2ادامهٔ فرمول را افقی ببین، (32)6÷(32)2=(32)4\left(\frac32\right)^6\div\left(\frac32\right)^2=\left(\frac32\right)^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین

وقتی توان‌ها برابرند: am÷am=am−m=a0a^m\div a^m=a^{m-m}=a^0ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ اما می‌دانیم am÷am=1a^m\div a^m=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین، پس a0=1a^0=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین — این یک اثبات برای قانون توان صفر است.

۳. تقسیم توان‌های هم‌توان

124÷64=12×12×12×126×6×6×6=(126)4=24=1612^4\div6^4=\frac{12\times12\times12\times12}{6\times6\times6\times6}=\left(\frac{12}{6}\right)^4=2^4=16ادامهٔ فرمول را افقی ببین

قانون تقسیم هم‌توان

am÷bm=(ab)m\boxed{a^m \div b^m = \left(\frac{a}{b}\right)^m}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

شرط: b≠0b\neq0ادامهٔ فرمول را افقی ببین و mmادامهٔ فرمول را افقی ببین عدد طبیعی

مثال‌ها: 35÷75=(37)53^5\div7^5=\left(\frac37\right)^5ادامهٔ فرمول را افقی ببین، (−4)3÷63=(−23)3(-4)^3\div6^3=\left(\frac{-2}3\right)^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 92÷272=(13)29^2\div27^2=\left(\frac13\right)^2ادامهٔ فرمول را افقی ببین (پس از ساده‌کردن 927\frac9{27}ادامهٔ فرمول را افقی ببین)

۴. مقایسه دو قانون

موقعیت شرط قانون مثال
پایه‌ها یکسان m>nm>nادامهٔ فرمول را افقی ببین، a≠0a\neq0ادامهٔ فرمول را افقی ببین am÷an=am−na^m\div a^n=a^{m-n}ادامهٔ فرمول را افقی ببین 58÷53=555^8\div5^3=5^5ادامهٔ فرمول را افقی ببین
توان‌ها یکسان b≠0b\neq0ادامهٔ فرمول را افقی ببین am÷bm=(ab)ma^m\div b^m=\left(\frac{a}{b}\right)^mادامهٔ فرمول را افقی ببین 64÷34=246^4\div3^4=2^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین

۵. ترکیب قوانین

گام‌ها: ۱) اعداد قابل‌تجزیه را به توان پایه بنویس ۲) توان در توان را حل کن ۳) هم‌پایه‌های صورت/مخرج را جمع کن ۴) تقسیم هم‌پایه (تفریق توان‌ها) را انجام بده.

مثال: (x2)5×x7x11\dfrac{(x^2)^5\times x^7}{x^{11}}ادامهٔ فرمول را افقی ببین: (x2)5=x10(x^2)^5=x^{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، سپس x10×x7=x17x^{10}\times x^7=x^{17}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، سپس x17÷x11=x6x^{17}\div x^{11}=x^6ادامهٔ فرمول را افقی ببین

مثال: 307×305610×510\dfrac{30^7\times30^5}{6^{10}\times5^{10}}ادامهٔ فرمول را افقی ببین: صورت =3012=30^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ مخرج =(6×5)10=3010=(6\times5)^{10}=30^{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ نتیجه 3012÷3010=302=90030^{12}\div30^{10}=30^2=900ادامهٔ فرمول را افقی ببین

۶. نکات مهم

ترتیب تفریق مهم است: همیشه توان صورت منهای توان مخرج: am÷an=am−na^m\div a^n=a^{m-n}ادامهٔ فرمول را افقی ببین نه برعکس.

شرط: توان صورت باید از توان مخرج بزرگ‌تر یا مساوی باشد (در سطح نهم)؛ اگر کوچک‌تر بود وارد توان‌های منفی می‌شویم (پایه دهم).

توان صفر از دریچه تقسیم: an÷an=an−n=a0=1a^n\div a^n=a^{n-n}=a^0=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین — دیگر فقط یک قرارداد نیست، اثبات‌پذیر است.

انتخاب قانون درست: پایه‌ها یکسان؟ ← توان‌ها را کم کن. توان‌ها یکسان؟ ← پایه‌ها را تقسیم کن. هیچ‌کدام؟ ← اول به پایه یا توان مشترک تبدیل کن.

۷. نکات فراتر از کتاب

قانون تقسیم در واقع همان قانون ضرب است، برعکس: am×an=am+n⟷am÷an=am−na^m\times a^n=a^{m+n} \longleftrightarrow a^m\div a^n=a^{m-n}ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

جای خالی: 35÷3□=34⇒5−□=4⇒□=13^5\div3^{\square}=3^4 \Rightarrow 5-\square=4\Rightarrow\square=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین

توان‌های منفی: 23÷27=23−7=2−4=124=1162^3\div2^7=2^{3-7}=2^{-4}=\frac1{2^4}=\frac1{16}ادامهٔ فرمول را افقی ببین — توان منفی معادل «برعکس‌کردن» عدد است.

رشد نمایی: در ۲۴ ساعت (۱۴۴۰ دقیقه) اگر باکتری هر ۲۰ دقیقه دو برابر شود، تعداد تقسیم‌ها 144020=72\frac{1440}{20}=72ادامهٔ فرمول را افقی ببین بار است؛ تعداد باکتری‌ها از ۲: 2×272=273≈9.4×10212\times2^{72}=2^{73}\approx9.4\times10^{21}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

ساده‌سازی کسر قبل از توان: 92272=(927)2=(13)2=19\frac{9^2}{27^2}=\left(\frac9{27}\right)^2=\left(\frac13\right)^2=\frac19ادامهٔ فرمول را افقی ببین — سریع‌تر از تجزیه جداگانه.

«چند برابر»: یعنی تقسیم بزرگ‌تر بر کوچک‌تر. مثال: 61067\frac{6^{10}}{6^7}ادامهٔ فرمول را افقی ببین چند برابر 626^2ادامهٔ فرمول را افقی ببین است؟ اول 61067=63\frac{6^{10}}{6^7}=6^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین، سپس 63÷62=61=66^3\div6^2=6^1=6ادامهٔ فرمول را افقی ببین برابر.

۸. اشتباهات رایج

تفریق برعکس: ✗ 58÷53=53−8=5−55^8\div5^3=5^{3-8}=5^{-5}ادامهٔ فرمول را افقی ببین ✓ =58−3=55=5^{8-3}=5^5ادامهٔ فرمول را افقی ببین — همیشه «صورت منهای مخرج».

اعمال قانون هم‌پایه با پایه‌های متفاوت: 35÷733^5\div7^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین را نمی‌توان با این قانون ساده کرد؛ پایه‌ها باید یکسان باشند.

اعمال قانون هم‌توان با توان‌های متفاوت: 68÷356^8\div3^5ادامهٔ فرمول را افقی ببین چون 8≠58\neq5ادامهٔ فرمول را افقی ببین، این قانون قابل اعمال نیست.

فراموش کردن تجزیه قبل از اعمال قانون: ✗ 8523=42\frac{8^5}{2^3}=4^2ادامهٔ فرمول را افقی ببین ✓ ابتدا 8=238=2^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین: 21523=212\frac{2^{15}}{2^3}=2^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

تقسیم در جمع: ✗ 37+33=37−3=343^7+3^3=3^{7-3}=3^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین ✓ قانون تقسیم فقط برای ضرب/تقسیم است، نه جمع: 37+33=33(34+1)=27×82=22143^7+3^3=3^3(3^4+1)=27\times82=2214ادامهٔ فرمول را افقی ببین

سوءتفاهم رایج: a0=1a^0=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین فقط یک قرارداد حفظی نیست؛ مستقیماً از تقسیم عدد توان‌دار بر خودش (an÷an=an−n=a0a^n\div a^n=a^{n-n}=a^0ادامهٔ فرمول را افقی ببین و از طرفی =1=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین) اثبات‌پذیر است.

۹. نمونه سؤال

سؤال عادی: حاصل 79÷747^9\div7^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین را به‌صورت توان ساده بنویس. حل: 79−4=757^{9-4}=7^5ادامهٔ فرمول را افقی ببین

سؤال عادی: حاصل 206÷4620^6\div4^6ادامهٔ فرمول را افقی ببین. حل: (204)6=56=15625\left(\frac{20}4\right)^6=5^6=15625ادامهٔ فرمول را افقی ببین

سؤال تیزهوشانی: اگر 512÷5□=575^{12}\div5^{\square}=5^7ادامهٔ فرمول را افقی ببین، □\squareادامهٔ فرمول را افقی ببین را بیاب؛ سپس 5□×535^{\square}\times5^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین را ساده کن.
حل: 12−□=7⇒□=512-\square=7\Rightarrow\square=5ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ 55×53=55+3=585^5\times5^3=5^{5+3}=5^8ادامهٔ فرمول را افقی ببین

سؤال تیزهوشانی (سخت، «چند برابر»): عدد 61067\dfrac{6^{10}}{6^7}ادامهٔ فرمول را افقی ببین چند برابر 626^2ادامهٔ فرمول را افقی ببین است؟
حل: 61067=63\frac{6^{10}}{6^7}=6^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ 63÷62=61=66^3\div6^2=6^1=6ادامهٔ فرمول را افقی ببین برابر.

جمع‌بندی

am÷an=am−n(پایه‌های یکسان)\boxed{a^m \div a^n = a^{m-n}} \qquad \text{(پایه‌های یکسان)}ادامهٔ فرمول را افقی ببینam÷bm=(ab)m(توان‌های یکسان)\boxed{a^m \div b^m = \left(\frac{a}{b}\right)^m} \qquad \text{(توان‌های یکسان)}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
قانون فرمول
ضرب هم‌پایه am⋅an=am+na^m \cdot a^n = a^{m+n}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
تقسیم هم‌پایه am÷an=am−na^m \div a^n = a^{m-n}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
ضرب هم‌توان am⋅bm=(ab)ma^m \cdot b^m = (ab)^mادامهٔ فرمول را افقی ببین
تقسیم هم‌توان am÷bm=(ab)ma^m \div b^m = \left(\dfrac{a}{b}\right)^mادامهٔ فرمول را افقی ببین
توان در توان (am)n=amn(a^m)^n = a^{mn}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
توان صفر a0=1(a≠0)a^0 = 1 \quad (a \neq 0)ادامهٔ فرمول را افقی ببین

فصل هفتم — درس سوم: جذر تقریبی

۱. مفاهیم اصلی

جذر بعضی اعداد دقیق است (مثلاً 9=3\sqrt9=3ادامهٔ فرمول را افقی ببین) — مربع کامل. اما جذر خیلی از اعداد (مثل 34\sqrt{34}ادامهٔ فرمول را افقی ببین) اعشاری بی‌پایان است؛ در این درس یاد می‌گیریم بدون ماشین‌حساب مقدار تقریبی این جذرها را بیابیم — مهارتی که در مسائل واقعی (طول پل، وتر مثلث، فاصله دو نقطه) کاربرد دارد.

مربع کامل: عددی که جذرش عدد صحیح است: 1,4,9,16,25,36,49,64,81,100,121,144,…1,4,9,16,25,36,49,64,81,100,121,144,\ldotsادامهٔ فرمول را افقی ببین

۲. توضیح و آموزش

مسئله شروع درس: کانالی به عرض 55ادامهٔ فرمول را افقی ببین متر و دیواری به ارتفاع 33ادامهٔ فرمول را افقی ببین متر روبه‌رو؛ طول پل = وتر مثلث قائم‌الزاویه:

وتر2=32+52=34⇒وتر=34= ?\text{وتر}^2=3^2+5^2=34 \Rightarrow \text{وتر}=\sqrt{34}=\,?ادامهٔ فرمول را افقی ببین

گام ۱ — محاصره بین دو عدد صحیح: 25<34<36⇒5<34<625<34<36 \Rightarrow 5<\sqrt{34}<6ادامهٔ فرمول را افقی ببین

گام ۲ — نصف کردن فاصله: (5.5)2=30.25<34⇒34>5.5(5.5)^2=30.25<34 \Rightarrow \sqrt{34}>5.5ادامهٔ فرمول را افقی ببین

گام ۳ — آزمایش اعداد بزرگ‌تر:

عدد مجذور
5.75.7ادامهٔ فرمول را افقی ببین 32.4932.49ادامهٔ فرمول را افقی ببین
5.85.8ادامهٔ فرمول را افقی ببین 33.6433.64ادامهٔ فرمول را افقی ببین
5.95.9ادامهٔ فرمول را افقی ببین 34.8134.81ادامهٔ فرمول را افقی ببین
66ادامهٔ فرمول را افقی ببین 3636ادامهٔ فرمول را افقی ببین

چون 33.64<34<34.8133.64<34<34.81ادامهٔ فرمول را افقی ببین: 5.8<34<5.95.8<\sqrt{34}<5.9ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ و چون 3434ادامهٔ فرمول را افقی ببین به 33.6433.64ادامهٔ فرمول را افقی ببین نزدیک‌تر است: 34≈5.8\sqrt{34}\approx5.8ادامهٔ فرمول را افقی ببین

نماد ≈\approxادامهٔ فرمول را افقی ببین یعنی «تقریباً برابر»: 34≈5.83\sqrt{34}\approx5.83ادامهٔ فرمول را افقی ببین (دو رقم اعشار)، ≈5.83095\approx5.83095ادامهٔ فرمول را افقی ببین (با ماشین‌حساب).

مثال کامل 2\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین: محاصره: 1<2<4⇒1<2<21<2<4\Rightarrow1<\sqrt2<2ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ نصف: (1.5)2=2.25>2⇒2<1.5(1.5)^2=2.25>2\Rightarrow\sqrt2<1.5ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ آزمایش: 1.42=1.961.4^2=1.96ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 1.52=2.251.5^2=2.25ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ چون 22ادامهٔ فرمول را افقی ببین به 1.961.96ادامهٔ فرمول را افقی ببین نزدیک‌تر: 2≈1.4\sqrt2\approx1.4ادامهٔ فرمول را افقی ببین

جایگاه روی محور: n\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین و −n-\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین نسبت به صفر متقارن‌اند؛ 0=0\sqrt0=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

۳. فرمول‌ها و روش‌ها

روش گام‌به‌گام: ۱) محاصره اولیه: n12<N<n22⇒n1<N<n2n_1^2<N<n_2^2 \Rightarrow n_1<\sqrt N<n_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین ۲) نصف کردن و مقایسه با NNادامهٔ فرمول را افقی ببین ۳) محدود کردن بازه ۴) آزمایش دهم‌ها ۵) انتخاب نزدیک‌ترین.

مقایسه بدون محاسبه: a<b⇒a<ba<b \Rightarrow \sqrt a<\sqrt bادامهٔ فرمول را افقی ببین.

جدول مربع‌های کامل از 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین تا 1515ادامهٔ فرمول را افقی ببین باید حفظ باشد.

۴. نکات مهم

جذر عددِ بین دو مربع کامل، بین جذر آن دو مربع قرار دارد. برای تعیین نزدیک‌ترین تقریب، فاصله تا مربع کوچک‌تر و بزرگ‌تر را مقایسه کن، نه خود اعداد را.

علامت ≈\approxادامهٔ فرمول را افقی ببین را با = اشتباه نگیر. −34≈−5.8-\sqrt{34}\approx-5.8ادامهٔ فرمول را افقی ببین. جذر عدد منفی وجود ندارد؛ 0=0\sqrt0=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

۵. نکات فراتر از کتاب

روش سریع‌تر (قانون نزدیکی): اگر n12<N<n22n_1^2<N<n_2^2ادامهٔ فرمول را افقی ببین:

N≈n1+N−n12n22−n12×(n2−n1)\sqrt N \approx n_1+\frac{N-n_1^2}{n_2^2-n_1^2}\times(n_2-n_1)ادامهٔ فرمول را افقی ببین

برای 34\sqrt{34}ادامهٔ فرمول را افقی ببین: 5+911≈5.85+\frac9{11}\approx5.8ادامهٔ فرمول را افقی ببین — یک نسبت‌بندی ساده.

ارتباط با فیثاغورس: c=a2+b2c=\sqrt{a^2+b^2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین یا a=c2−b2a=\sqrt{c^2-b^2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

جذر کسر: اگر صورت و مخرج مربع کامل باشند، جداگانه جذر بگیر: 916=34\sqrt{\frac9{16}}=\frac34ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ در غیر این‌صورت اول کسر را حساب کن: 0.5≈0.7\sqrt{0.5}\approx0.7ادامهٔ فرمول را افقی ببین

تیزهوشان — مقایسه بدون محاسبه: کدام بزرگ‌تر: 5+3\sqrt5+\sqrt3ادامهٔ فرمول را افقی ببین یا 8\sqrt8ادامهٔ فرمول را افقی ببین؟ هر دو طرف را مجذور کن (چون مثبتند): (5+3)2=8+215>8=(8)2(\sqrt5+\sqrt3)^2=8+2\sqrt{15}>8=(\sqrt8)^2ادامهٔ فرمول را افقی ببین، پس 5+3>8\sqrt5+\sqrt3>\sqrt8ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

دقت روش نسبت‌بندی خطی: این فرمول یک تقریب است، نه محاسبه‌ی دقیق، و همیشه مقداری کمی کمتر از جذر واقعی می‌دهد (چون منحنی جذر خط راست نیست). برای 40\sqrt{40}ادامهٔ فرمول را افقی ببین: نسبت‌بندی می‌دهد 6.316.31ادامهٔ فرمول را افقی ببین، اما آزمایش دهم‌ها (6.32=39.696.3^2=39.69ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 6.42=40.966.4^2=40.96ادامهٔ فرمول را افقی ببین) به 40≈6.3\sqrt{40}\approx6.3ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌رسد؛ مقدار دقیق‌تر 6.3246…6.3246\ldotsادامهٔ فرمول را افقی ببین است.

جذر اعداد بزرگ: 385\sqrt{385}ادامهٔ فرمول را افقی ببین: 192=36119^2=361ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 202=40020^2=400ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ فاصله تا ۴۰۰ (1515ادامهٔ فرمول را افقی ببین) کمتر از فاصله تا ۳۶۱ (2424ادامهٔ فرمول را افقی ببین) است، پس 385≈19.6\sqrt{385}\approx19.6ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

۶. اشتباهات رایج

انتخاب مربع‌های محاصره‌کننده اشتباه: ✗ برای 40\sqrt{40}ادامهٔ فرمول را افقی ببین: 5<40<75<\sqrt{40}<7ادامهٔ فرمول را افقی ببین ✓ باید متوالی باشند: 6<40<76<\sqrt{40}<7ادامهٔ فرمول را افقی ببین (چون 36<40<4936<40<49ادامهٔ فرمول را افقی ببین).

مساوی به‌جای تقریب: ✗ 34=5.8\sqrt{34}=5.8ادامهٔ فرمول را افقی ببین ✓ 34≈5.8\sqrt{34}\approx5.8ادامهٔ فرمول را افقی ببین

مقایسه مجذورها اشتباه: ✗ چون (5.8)2=33.64<34(5.8)^2=33.64<34ادامهٔ فرمول را افقی ببین پس 34<5.8\sqrt{34}<5.8ادامهٔ فرمول را افقی ببین ✓ در واقع 34>5.8\sqrt{34}>5.8ادامهٔ فرمول را افقی ببین — اگر مجذور عددی از NNادامهٔ فرمول را افقی ببین کوچک‌تر باشد، آن عدد از N\sqrt Nادامهٔ فرمول را افقی ببین کوچک‌تر است.

مجذور اعشاری اشتباه: ✗ (5.8)2=30.64(5.8)^2=30.64ادامهٔ فرمول را افقی ببین ✓ 5.8×5.8=(5+0.8)2=25+8+0.64=33.645.8\times5.8=(5+0.8)^2=25+8+0.64=33.64ادامهٔ فرمول را افقی ببین

سوءتفاهم رایج: باید حتماً دو مربع کامل متوالی انتخاب کرد؛ رابطه‌ی مجذور و جذر برعکسِ تصور رایج است؛ علامت ≈\approxادامهٔ فرمول را افقی ببین و = در جذرهای تقریبی قابل جایگزینی نیستند.

۷. نمونه سؤال

سؤال عادی: 57\sqrt{57}ادامهٔ فرمول را افقی ببین بین کدام دو عدد صحیح متوالی است؟ حل: 49<57<64⇒7<57<849<57<64\Rightarrow7<\sqrt{57}<8ادامهٔ فرمول را افقی ببین

سؤال عادی: 57\sqrt{57}ادامهٔ فرمول را افقی ببین را تا یک رقم اعشار تقریب بزن. حل: 7.52=56.257.5^2=56.25ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 7.62=57.767.6^2=57.76ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ چون 5757ادامهٔ فرمول را افقی ببین کمی به 56.2556.25ادامهٔ فرمول را افقی ببین نزدیک‌تر: 57≈7.5\sqrt{57}\approx7.5ادامهٔ فرمول را افقی ببین

سؤال تیزهوشانی (فیثاغورس): دو ضلع قائمه برابر 44ادامهٔ فرمول را افقی ببین و 77ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ وتر را تا یک رقم اعشار تقریب بزن.
حل: c2=16+49=65c^2=16+49=65ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ 64<65<81⇒8<65<964<65<81\Rightarrow8<\sqrt{65}<9ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ 8.02=648.0^2=64ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 8.12=65.618.1^2=65.61ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ فاصله 6565ادامهٔ فرمول را افقی ببین تا 65.6165.61ادامهٔ فرمول را افقی ببین کمتر است، پس 65≈8.1\sqrt{65}\approx8.1ادامهٔ فرمول را افقی ببین سانتی‌متر.

جمع‌بندی

جذر اعداد غیرمربع‌کامل با روش محاصره و کوچک کردن بازه تقریب زده می‌شود:

مرحله کار مثال برای 34\sqrt{34}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
۱ دو مربع کامل متوالی پیدا کن 25<34<3625<34<36ادامهٔ فرمول را افقی ببین
۲ بازه صحیح را بنویس 5<34<65<\sqrt{34}<6ادامهٔ فرمول را افقی ببین
۳ وسط بازه را آزمایش کن (5.5)2=30.25<34(5.5)^2=30.25<34ادامهٔ فرمول را افقی ببین
۴ بازه را محدود کن 5.5<34<65.5<\sqrt{34}<6ادامهٔ فرمول را افقی ببین
۵ دهم‌ها را آزمایش کن 5.8<34<5.95.8<\sqrt{34}<5.9ادامهٔ فرمول را افقی ببین
۶ نزدیک‌ترین را انتخاب کن 34≈5.8\sqrt{34}\approx5.8ادامهٔ فرمول را افقی ببین

فصل هفتم — درس چهارم: نمایش اعداد رادیکالی روی محور اعداد

۱. مفاهیم اصلی

جذر اعداد غیرمربع‌کامل را می‌توان دقیقاً (نه تقریبی) روی محور نشان داد — با ترکیب قضیه فیثاغورس و پرگار.

قضیه فیثاغورس: c2=a2+b2⇒c=a2+b2c^2=a^2+b^2 \Rightarrow c=\sqrt{a^2+b^2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

پرگار: ابزاری که فاصله‌ای دقیق را روی محور منتقل می‌کند — بدون کوچک یا بزرگ شدن.

۲. توضیح و آموزش

نمایش 2\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین: مثلث قائم‌الزاویه متساوی‌الساقین با دو ضلع برابر 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین: وتر =12+12=2=\sqrt{1^2+1^2}=\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین. رأس زاویه قائمه را روی نقطه AAادامهٔ فرمول را افقی ببین (به فاصله ۱ از OOادامهٔ فرمول را افقی ببین) می‌گذاریم؛ ضلع عمودی به طول ۱ تا BBادامهٔ فرمول را افقی ببین. وتر OB=2OB=\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین است. پرگار را با مرکز OOادامهٔ فرمول را افقی ببین و شعاع OBOBادامهٔ فرمول را افقی ببین باز می‌کنیم؛ محل قطع با محور، نقطه CCادامهٔ فرمول را افقی ببین، دقیقاً جایگاه 2\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین روی محور است.

(شکل: مثلث قائم‌الزاویه با ضلع‌های ۱ و ۱ روی محور اعداد، و کمانِ پرگار که وتر 2\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین را از نقطه BBادامهٔ فرمول را افقی ببین به نقطه CCادامهٔ فرمول را افقی ببین روی محور منتقل می‌کند.)

چون پرگار طول OB=2OB=\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین را عیناً منتقل می‌کند، OC=OB=2OC=OB=\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین بدون هیچ تقریبی.

نمایش −2-\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین: با همان شعاع پرگار به سمت چپ صفر باز کنیم؛ نقطه‌ی به‌دست‌آمده متقارن 2\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین نسبت به صفر است: −2≈−1.41-\sqrt2\approx-1.41ادامهٔ فرمول را افقی ببین

زنجیره مثلث‌ها: اگر یک ضلع مثلث، وتر مثلث قبلی باشد و ضلع دیگر 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین واحد، وتر جدید یکی بیشتر زیر رادیکال دارد:

مثلث ضلع اول ضلع دوم وتر
۱ 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین 2\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین
۲ 2\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین 3\sqrt3ادامهٔ فرمول را افقی ببین
۳ 3\sqrt3ادامهٔ فرمول را افقی ببین 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین 4=2\sqrt4=2ادامهٔ فرمول را افقی ببین
۴ 4\sqrt4ادامهٔ فرمول را افقی ببین 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین 5\sqrt5ادامهٔ فرمول را افقی ببین

الگو: n+1=(n)2+12\sqrt{n+1}=\sqrt{(\sqrt n)^2+1^2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

نمایش 3+1\sqrt3+1ادامهٔ فرمول را افقی ببین: اول 3\sqrt3ادامهٔ فرمول را افقی ببین را روی محور می‌سازیم، سپس ۱ واحد به راست می‌رویم: 3+1≈2.73\sqrt3+1\approx2.73ادامهٔ فرمول را افقی ببین (چون داریم عدد مثبت اضافه می‌کنیم، به راست حرکت می‌کنیم).

نمایش 3−2\sqrt3-2ادامهٔ فرمول را افقی ببین: بازنویسی: 3−2=−2+3\sqrt3-2=-2+\sqrt3ادامهٔ فرمول را افقی ببین. از صفر، ۲ واحد به چپ (به −2-2ادامهٔ فرمول را افقی ببین)، سپس 3\sqrt3ادامهٔ فرمول را افقی ببین واحد به راست.

۳. فرمول‌ها و روش‌ها

قانون کلی: اگر یک ضلع =n=\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین و ضلع دیگر =1=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین، آنگاه وتر =n+1=\sqrt{n+1}ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

روش نمایش: گام ۱) مثلثی بساز که وترش برابر عدد موردنظر باشد؛ گام ۲) پرگار را با شعاع برابر وتر باز کن؛ گام ۳) مرکز پرگار را روی صفر بگذار و محل قطع با محور را بیاب؛ گام ۴) برای n+k\sqrt n+kادامهٔ فرمول را افقی ببین، از نقطه‌ی پیداشده kkادامهٔ فرمول را افقی ببین واحد به راست (یا چپ اگر منفی) برو.

عبارت جهت
n+k\sqrt n+kادامهٔ فرمول را افقی ببین kkادامهٔ فرمول را افقی ببین واحد به راست از n\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین
n−k\sqrt n-kادامهٔ فرمول را افقی ببین kkادامهٔ فرمول را افقی ببین واحد به چپ از n\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین
k−nk-\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین از kkادامهٔ فرمول را افقی ببین، به اندازه n\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین به چپ
−n−k-\sqrt n-kادامهٔ فرمول را افقی ببین از −n-\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین، kkادامهٔ فرمول را افقی ببین واحد بیشتر به چپ

۴. نکات مهم

روش پرگار دقیق است، نه تقریبی. وتر مثلثی با ضلع‌های n\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین و 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین، دقیقاً n+1\sqrt{n+1}ادامهٔ فرمول را افقی ببین است. برای 3−2\sqrt3-2ادامهٔ فرمول را افقی ببین از تساوی 3−2=−2+3\sqrt3-2=-2+\sqrt3ادامهٔ فرمول را افقی ببین استفاده کن. 4=2\sqrt4=2ادامهٔ فرمول را افقی ببین عدد صحیح است — می‌توان زنجیره را ادامه داد. هر عدد رادیکالی جایگاه دقیق روی محور دارد.

۵. نکات فراتر از کتاب

مارپیچ تئودوروس: زنجیره مثلث‌های این درس به «مارپیچ تئودوروس» (Spiral of Theodorus) معروف است، کشف‌شده به‌دست ریاضیدانی یونانی حدود ۴۵۰ سال پیش از میلاد.

اعداد گنگ: 2,3,…\sqrt2,\sqrt3,\ldotsادامهٔ فرمول را افقی ببین اعداد گنگ‌اند (اعشار نامتناهی و بدون تکرار)، اما روی محور جایگاه دقیق دارند؛ بین هر دو عدد روی محور، اعداد گنگ بی‌شماری وجود دارد.

چرا پرگار؟ خط‌کش فقط اعداد گرد را نشان می‌دهد؛ پرگار طول را عیناً منتقل می‌کند.

کاربرد تیزهوشان: نقطه‌ای با فاصله‌ی 10\sqrt{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین از صفر: مثلثی با ضلع‌های 33ادامهٔ فرمول را افقی ببین و 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌سازیم چون 32+12=103^2+1^2=10ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

فاصله‌ی دو نقطه: 5−2≈2.24−1.41=0.83\sqrt5-\sqrt2\approx2.24-1.41=0.83ادامهٔ فرمول را افقی ببین — این را نمی‌توان ساده کرد؛ عددی گنگ است و به‌صورت k\sqrt kادامهٔ فرمول را افقی ببین نوشته نمی‌شود.

ساخت n\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین با ضلع‌های دلخواه: لازم نیست ضلع حتماً 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین باشد؛ هر a,ba,bادامهٔ فرمول را افقی ببین که a2+b2=na^2+b^2=nادامهٔ فرمول را افقی ببین کار می‌کند: مثلاً 13\sqrt{13}ادامهٔ فرمول را افقی ببین: 22+32=132^2+3^2=13ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

چند مثلث لازم است؟ مثلث شماره‌ی kkادامهٔ فرمول را افقی ببین وتر k+1\sqrt{k+1}ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌دهد. برای رسیدن به 10\sqrt{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین از 2\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین: k+1=10⇒k=9k+1=10\Rightarrow k=9ادامهٔ فرمول را افقی ببین مثلث لازم است.

۶. اشتباهات رایج

ضلع‌های زنجیره اشتباه: ✗ 4=(3)2+(3)2\sqrt4=\sqrt{(\sqrt3)^2+(\sqrt3)^2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین ✓ 4=(3)2+12\sqrt4=\sqrt{(\sqrt3)^2+1^2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین — همیشه یک ضلع دقیقاً 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین واحد است.

جهت حرکت اشتباه: برای 3−2\sqrt3-2ادامهٔ فرمول را افقی ببین باید از −2-2ادامهٔ فرمول را افقی ببین شروع کرد و 3\sqrt3ادامهٔ فرمول را افقی ببین واحد به راست رفت، نه از 3\sqrt3ادامهٔ فرمول را افقی ببین حدسی به چپ رفتن.

n+1≠n+1\sqrt n+1\neq\sqrt{n+1}ادامهٔ فرمول را افقی ببین: مثال: 4+1=3\sqrt4+1=3ادامهٔ فرمول را افقی ببین اما 4+1=5≈2.24\sqrt{4+1}=\sqrt5\approx2.24ادامهٔ فرمول را افقی ببین — کاملاً متفاوت. عدد 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین فقط وقتی «زیر رادیکال» جمع می‌شود که با فیثاغورس محاسبه شود؛ بیرون رادیکال، ساده جمع می‌شود.

استفاده اشتباه از پرگار: مرکز پرگار باید همیشه روی OOادامهٔ فرمول را افقی ببین (صفر) باشد، چون فاصله از صفر را می‌سنجیم.

سوءتفاهم رایج: نمایش رادیکال با پرگار تخمین بصری نیست، دقیق است؛ برای ساخت n\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین لازم نیست حتماً از 2\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین شروع کرد — می‌توان مستقیم با a2+b2=na^2+b^2=nادامهٔ فرمول را افقی ببین در یک قدم به n\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین رسید.

۷. نمونه سؤال

سؤال عادی: مثلثی با دو ضلع 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین و 11ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ وتر با کدام عدد رادیکالی برابر است؟
حل: 12+12=2\sqrt{1^2+1^2}=\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ با پرگار (مرکز OOادامهٔ فرمول را افقی ببین، شعاع برابر وتر) روی محور مشخص می‌شود.

سؤال تیزهوشانی: با مثلثی با ضلع‌های عدد صحیح، 13\sqrt{13}ادامهٔ فرمول را افقی ببین را بساز.
حل: باید a2+b2=13a^2+b^2=13ادامهٔ فرمول را افقی ببین: 22+32=132^2+3^2=13ادامهٔ فرمول را افقی ببین، پس ضلع‌های 22ادامهٔ فرمول را افقی ببین و 33ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

سؤال تیزهوشانی (سخت): برای رسیدن به 10\sqrt{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین از 2\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین با زنجیره‌ی مثلث‌ها، چند مثلث لازم است؟
حل: مثلث kkادامهٔ فرمول را افقی ببین وتر k+1\sqrt{k+1}ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌دهد؛ k+1=10⇒k=9k+1=10\Rightarrow k=9ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

جمع‌بندی

ابزار کاربرد
قضیه فیثاغورس ساختن پاره‌خطی به طول دقیق n\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین
پرگار انتقال این طول روی محور بدون تغییر
2→3→4→5→6→…\sqrt2 \to \sqrt3 \to \sqrt4 \to \sqrt5 \to \sqrt6 \to \ldotsادامهٔ فرمول را افقی ببین

هر بار: یک ضلع = وتر قبلی، ضلع دیگر =1=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین ← وتر جدید =n+1=\sqrt{n+1}ادامهٔ فرمول را افقی ببین. نکته مهم: n±k\sqrt n \pm kادامهٔ فرمول را افقی ببین روی محور یعنی اول n\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین را مشخص کن، سپس kkادامهٔ فرمول را افقی ببین واحد به راست یا چپ برو.


فصل هفتم — درس پنجم: خواص ضرب و تقسیم رادیکال‌ها

۱. مفاهیم اصلی

آیا 4×9\sqrt{4\times9}ادامهٔ فرمول را افقی ببین با 4×9\sqrt4\times\sqrt9ادامهٔ فرمول را افقی ببین برابر است؟ آیا 169\sqrt{\frac{16}9}ادامهٔ فرمول را افقی ببین با 169\frac{\sqrt{16}}{\sqrt9}ادامهٔ فرمول را افقی ببین برابر است؟ جواب هر دو بله است — و این قانون‌ها پایه‌ی این درس‌اند.

پیش‌نیاز: مفهوم جذر، مربع‌های کامل (1,4,9,…1,4,9,\ldotsادامهٔ فرمول را افقی ببین)، تجزیه به عوامل اول.

۲. توضیح و آموزش

خاصیت ضرب: 4×9=2×3=6\sqrt4\times\sqrt9=2\times3=6ادامهٔ فرمول را افقی ببین و 4×9=36=6\sqrt{4\times9}=\sqrt{36}=6ادامهٔ فرمول را افقی ببین — برابرند، و این تصادفی نیست.

قانون کلی:

a×b=a×b(a≥0, b≥0)\sqrt a \times \sqrt b = \sqrt{a\times b}\quad(a\geq0,\ b\geq0)ادامهٔ فرمول را افقی ببین

منطق: فرض a=x\sqrt a=xادامهٔ فرمول را افقی ببین، b=y\sqrt b=yادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ پس x2=ax^2=aادامهٔ فرمول را افقی ببین، y2=by^2=bادامهٔ فرمول را افقی ببین. آنگاه (xy)2=x2y2=ab(xy)^2=x^2y^2=abادامهٔ فرمول را افقی ببین، پس xy=abxy=\sqrt{ab}ادامهٔ فرمول را افقی ببین — این قانون از تعریف جذر نتیجه می‌شود، نه از حفظ.

ساده‌کردن رادیکال‌ها: عدد زیر رادیکال را به ضربِ یک مربع کامل × عدد دیگر تجزیه کن:

20=4×5=25,18=32,75=53,50=52,8=22,12=23\sqrt{20}=\sqrt{4\times5}=2\sqrt5,\quad \sqrt{18}=3\sqrt2,\quad \sqrt{75}=5\sqrt3,\quad \sqrt{50}=5\sqrt2,\quad \sqrt8=2\sqrt2,\quad \sqrt{12}=2\sqrt3ادامهٔ فرمول را افقی ببین

هدف: عدد داخل رادیکال دیگر هیچ مربع کاملی به‌عنوان عامل نداشته باشد — این «ساده‌ترین شکل» رادیکال است.

خاصیت تقسیم:

ab=ab(a≥0, b>0)\frac{\sqrt a}{\sqrt b}=\sqrt{\frac ab}\quad(a\geq0,\ b>0)ادامهٔ فرمول را افقی ببین

منطق مشابه: (xy)2=x2y2=ab\left(\frac xy\right)^2=\frac{x^2}{y^2}=\frac abادامهٔ فرمول را افقی ببین، پس ab=ab\frac{\sqrt a}{\sqrt b}=\sqrt{\frac ab}ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

جذر کسر: 2516=2516=54\sqrt{\frac{25}{16}}=\frac{\sqrt{25}}{\sqrt{16}}=\frac54ادامهٔ فرمول را افقی ببین، به‌طور کلی ab=ab\sqrt{\frac ab}=\frac{\sqrt a}{\sqrt b}ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

چه چیزی درست نیست: جمع رادیکال‌ها مثل ضرب آن‌ها نیست:

a×b=ab ✓a+b≠a+b ×\sqrt a\times\sqrt b=\sqrt{ab}\ \checkmark \qquad \sqrt a+\sqrt b\neq\sqrt{a+b}\ \timesادامهٔ فرمول را افقی ببین

مثال: 4+9=2+3=5\sqrt4+\sqrt9=2+3=5ادامهٔ فرمول را افقی ببین، اما 4+9=13≈3.6\sqrt{4+9}=\sqrt{13}\approx3.6ادامهٔ فرمول را افقی ببین — کاملاً متفاوت.

۳. فرمول‌ها و روش‌ها

قانون فرمول شرط
ضرب رادیکال‌ها a×b=ab\sqrt a\times\sqrt b=\sqrt{ab}ادامهٔ فرمول را افقی ببین a≥0a\geq0ادامهٔ فرمول را افقی ببین، b≥0b\geq0ادامهٔ فرمول را افقی ببین
تقسیم رادیکال‌ها ab=ab\dfrac{\sqrt a}{\sqrt b}=\sqrt{\dfrac ab}ادامهٔ فرمول را افقی ببین a≥0a\geq0ادامهٔ فرمول را افقی ببین، b>0b>0ادامهٔ فرمول را افقی ببین
ساده‌کردن a2×b=ab\sqrt{a^2\times b}=a\sqrt bادامهٔ فرمول را افقی ببین a≥0a\geq0ادامهٔ فرمول را افقی ببین، b≥0b\geq0ادامهٔ فرمول را افقی ببین

روش ساده‌کردن گام‌به‌گام: ۱) بزرگ‌ترین مربع کاملِ عاملِ عدد را پیدا کن ۲) رادیکال را به ضرب دو رادیکال بشکن ۳) جذر مربع کامل را بیرون بنویس. مثال: 200=100×2=102\sqrt{200}=\sqrt{100\times2}=10\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 27=9×3=33\sqrt{27}=\sqrt{9\times3}=3\sqrt3ادامهٔ فرمول را افقی ببین

پیدا کردن بزرگ‌ترین مربع کامل با تجزیه اول: 200=23×52200=2^3\times5^2ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ توان‌های زوج را جدا کن: 200=4×25×2=102\sqrt{200}=\sqrt{4\times25\times2}=10\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین

کاربرد ترکیبی: 49×2536=49×2536=7×56=356\sqrt{\dfrac{49\times25}{36}}=\dfrac{\sqrt{49}\times\sqrt{25}}{\sqrt{36}}=\dfrac{7\times5}6=\dfrac{35}6ادامهٔ فرمول را افقی ببین. ترتیب پیشنهادی: اول ضرب/تقسیم رادیکال، بعد مربع کامل‌ها را ساده کن، در آخر کسر را ساده کن.

۴. نکات مهم

قانون ضرب فقط برای رادیکال‌های هم‌درجه است (در نهم همه جذرند، پس مشکلی نیست). جمع رادیکال‌ها این خاصیت را ندارد (a+b≠a+b\sqrt a+\sqrt b\neq\sqrt{a+b}ادامهٔ فرمول را افقی ببین) — یکی از رایج‌ترین اشتباهات. ساده‌ترین شکل رادیکال: عدد داخل رادیکال نباید مربع کاملی داشته باشد؛ بعد از ساده‌کردن دوباره چک کن. a2=a\sqrt{a^2}=aادامهٔ فرمول را افقی ببین فقط وقتی a≥0a\geq0ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ اگر aaادامهٔ فرمول را افقی ببین منفی بود، a2=∣a∣\sqrt{a^2}=|a|ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

۵. نکات فراتر از کتاب

تجزیه اول برای اعداد بزرگ: 180=22×32×5=2×3×5=65\sqrt{180}=\sqrt{2^2\times3^2\times5}=2\times3\times\sqrt5=6\sqrt5ادامهٔ فرمول را افقی ببین. قاعده: در تجزیه اول، هر جفت از یک عامل، یکی بیرون رادیکال می‌آید: 22×34×5=2×32×5=185\sqrt{2^2\times3^4\times5}=2\times3^2\times\sqrt5=18\sqrt5ادامهٔ فرمول را افقی ببین

مقایسه رادیکال‌های ساده‌شده: برای مقایسه 50\sqrt{50}ادامهٔ فرمول را افقی ببین و 48\sqrt{48}ادامهٔ فرمول را افقی ببین: 50=52≈7.05\sqrt{50}=5\sqrt2\approx7.05ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 48=43≈6.92\sqrt{48}=4\sqrt3\approx6.92ادامهٔ فرمول را افقی ببین، پس 50>48\sqrt{50}>\sqrt{48}ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

رادیکال‌های همانند: 323\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین و 525\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین همانندند (عدد زیر رادیکال یکی است) و می‌توان جمعشان کرد: 32+52=823\sqrt2+5\sqrt2=8\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین. اما 323\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین و 535\sqrt3ادامهٔ فرمول را افقی ببین نامتجانس‌اند و جمع نمی‌شوند. گاهی باید اول ساده‌سازی کرد تا رادیکال‌های همانند پیدا شوند: 8+50=22+52=72\sqrt8+\sqrt{50}=2\sqrt2+5\sqrt2=7\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین

a×a=a\sqrt a\times\sqrt a=aادامهٔ فرمول را افقی ببین: یعنی (a)2=a(\sqrt a)^2=aادامهٔ فرمول را افقی ببین — جذر و توان ۲ عکس هم‌اند.

گویا کردن مخرج (فراتر از هشتم): برای حذف رادیکال از مخرج، مثل 63\dfrac6{\sqrt3}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، صورت و مخرج را در همان رادیکال ضرب می‌کنیم:

63=6×33×3=633=23\frac6{\sqrt3}=\frac{6\times\sqrt3}{\sqrt3\times\sqrt3}=\frac{6\sqrt3}3=2\sqrt3ادامهٔ فرمول را افقی ببین

چون 3×3=3\sqrt3\times\sqrt3=3ادامهٔ فرمول را افقی ببین یک عدد گویاست، رادیکال از مخرج پاک می‌شود، و چون صورت و مخرج در عدد یکسانی ضرب شده‌اند، مقدار کسر تغییر نمی‌کند. این تکنیک در تیزهوشان و نمونه دولتی پرتکرار است و مستقیماً از خاصیت a×a=a\sqrt a\times\sqrt a=aادامهٔ فرمول را افقی ببین استفاده می‌کند.

۶. اشتباهات رایج

تعمیم غلط قانون ضرب به جمع: ✗ 9+16=9+16=3+4=7\sqrt{9+16}=\sqrt9+\sqrt{16}=3+4=7ادامهٔ فرمول را افقی ببین ✓ 9+16=25=5\sqrt{9+16}=\sqrt{25}=5ادامهٔ فرمول را افقی ببین — جمعِ زیر رادیکال را قبل از جذر گرفتن حساب کن.

نیافتن بزرگ‌ترین مربع کامل: ✗ 72=4×18=218\sqrt{72}=\sqrt{4\times18}=2\sqrt{18}ادامهٔ فرمول را افقی ببین (تمام نشده، چون 18=9×218=9\times2ادامهٔ فرمول را افقی ببین هنوز مربع کامل دارد) ✓ 72=36×2=62\sqrt{72}=\sqrt{36\times2}=6\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین

فراموش کردن شرط مثبت بودن: −4×−9\sqrt{-4}\times\sqrt{-9}ادامهٔ فرمول را افقی ببین اصلاً در اعداد حقیقی تعریف نیست؛ قانون ضرب رادیکال‌ها فقط برای a,b≥0a,b\geq0ادامهٔ فرمول را افقی ببین است.

ساده‌کردن a2×b\sqrt{a^2\times b}ادامهٔ فرمول را افقی ببین اشتباه: ✗ 4×5=45\sqrt{4\times5}=4\sqrt5ادامهٔ فرمول را افقی ببین ✓ 4×5=25\sqrt4\times\sqrt5=2\sqrt5ادامهٔ فرمول را افقی ببین — آنچه بیرون می‌آید جذر مربع کامل است، نه خودِ مربع کامل.

سوءتفاهم رایج: خیلی‌ها فکر می‌کنند a×b=ab\sqrt a\times\sqrt b=\sqrt{ab}ادامهٔ فرمول را افقی ببین برای جمع هم برقرار است، ولی این خاصیت فقط برای ضرب و تقسیم درست است؛ همچنین بعد از بیرون آوردنِ یک مربع کامل، باید دوباره بررسی کرد که آیا زیر رادیکال هنوز مربع کامل دیگری هست یا نه.

۷. نمونه سؤال

سؤال عادی: 45\sqrt{45}ادامهٔ فرمول را افقی ببین را ساده کن. حل: 45=9×545=9\times5ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ 45=9×5=35\sqrt{45}=\sqrt9\times\sqrt5=3\sqrt5ادامهٔ فرمول را افقی ببین

سؤال عادی: حاصل 2×18\sqrt2\times\sqrt{18}ادامهٔ فرمول را افقی ببین. حل: 2×18=36=6\sqrt{2\times18}=\sqrt{36}=6ادامهٔ فرمول را افقی ببین

سؤال تیزهوشانی (رادیکال‌های همانند): حاصل 32+50−8\sqrt{32}+\sqrt{50}-\sqrt8ادامهٔ فرمول را افقی ببین را ساده کن.
حل: 32=42\sqrt{32}=4\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 50=52\sqrt{50}=5\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 8=22\sqrt8=2\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ 42+52−22=724\sqrt2+5\sqrt2-2\sqrt2=7\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین

سؤال تیزهوشانی (گویا کردن مخرج): کسر 63\dfrac6{\sqrt3}ادامهٔ فرمول را افقی ببین را طوری بنویس که مخرجش رادیکال نداشته باشد.
حل: 633=23\dfrac{6\sqrt3}3=2\sqrt3ادامهٔ فرمول را افقی ببین

سؤال تیزهوشانی (سخت، ترکیبی): حاصل 72×28\dfrac{\sqrt{72}\times\sqrt2}{\sqrt8}ادامهٔ فرمول را افقی ببین را ساده کن.
حل: صورت: 72×2=144=12\sqrt{72}\times\sqrt2=\sqrt{144}=12ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ 8=22\sqrt8=2\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ 1222=62\dfrac{12}{2\sqrt2}=\dfrac6{\sqrt2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ گویا کردن: 622=32\dfrac{6\sqrt2}2=3\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین

جمع‌بندی

قانون فرمول مثال
ضرب a×b=ab\sqrt a \times \sqrt b = \sqrt{ab}ادامهٔ فرمول را افقی ببین 3×12=36=6\sqrt3 \times \sqrt{12} = \sqrt{36} = 6ادامهٔ فرمول را افقی ببین
تقسیم ab=ab\dfrac{\sqrt a}{\sqrt b} = \sqrt{\dfrac ab}ادامهٔ فرمول را افقی ببین 502=25=5\dfrac{\sqrt{50}}{\sqrt2} = \sqrt{25} = 5ادامهٔ فرمول را افقی ببین

مهم‌ترین کاربرد این قوانین: ساده‌کردن رادیکال‌ها — یعنی نوشتن n\sqrt nادامهٔ فرمول را افقی ببین به شکل kmk\sqrt mادامهٔ فرمول را افقی ببین که mmادامهٔ فرمول را افقی ببین کوچک‌تر و بدون مربع کامل باشد.

قانون طلایی: جمع و تفریق این خاصیت را ندارند — a+b≠a+b\sqrt{a+b} \neq \sqrt a + \sqrt bادامهٔ فرمول را افقی ببین.

سؤال تستی

۵ تست با پاسخنامه‌ی تحلیلی — برای دیدن بزن

پاسخنامه‌ی تحلیلی سه‌بخشی برای هر سؤال

  • چرا گزینه‌ی درست، درست است
  • چرا هر گزینه‌ی دیگر غلط است
  • تله‌ی تستی‌ای که باید بشناسی

1. کدام یک از گزینه‌ها با بقیه برابر نیست؟

  • (23)4(2^3)^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • 2342^{3^4}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • (22)6(2^2)^6ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • (26)2(2^6)^2ادامهٔ فرمول را افقی ببین

پاسخنامه‌ی تحلیلی

همه را به پایهٔ 22ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌بریم: (23)4=212(2^3)^4=2^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، (22)6=212(2^2)^6=2^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین و (26)2=212(2^6)^2=2^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین همگی برابرند، اما «2342^{3^4}ادامهٔ فرمول را افقی ببین» یعنی 2812^{81}ادامهٔ فرمول را افقی ببین که کاملاً متفاوت است؛ پس این گزینه با بقیه برابر نیست. سه گزینهٔ دیگر همه توانِ توان با حاصلِ 2122^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین هستند. تلهٔ تستی: 2342^{3^4}ادامهٔ فرمول را افقی ببین (برجِ توانی) با (23)4(2^3)^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین فرق دارد؛ در اولی اول 34=813^4=81ادامهٔ فرمول را افقی ببین حساب می‌شود، در دومی 3×4=123\times4=12ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

2. از نقطهٔ صفر روی محور اعداد، ۳ واحد به چپ و سپس به اندازهٔ 10\sqrt{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین واحد به راست حرکت می‌کنیم. مختصات نقطهٔ نهایی کدام است؟

  • 3−103-\sqrt{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • 10+3\sqrt{10}+3ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • −10−3-\sqrt{10}-3ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • 10−3\sqrt{10}-3ادامهٔ فرمول را افقی ببین

پاسخنامه‌ی تحلیلی

ابتدا 33ادامهٔ فرمول را افقی ببین واحد به چپ می‌رویم (−3-3ادامهٔ فرمول را افقی ببین)، سپس 10\sqrt{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین واحد به راست (+10+\sqrt{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین)؛ مختصاتِ نهایی «10−3\sqrt{10}-3ادامهٔ فرمول را افقی ببین» است. «3−103-\sqrt{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین» جهتِ حرکت را برعکس گرفته، «10+3\sqrt{10}+3ادامهٔ فرمول را افقی ببین» هر دو حرکت را به راست، و «−10−3-\sqrt{10}-3ادامهٔ فرمول را افقی ببین» هر دو را به چپ فرض کرده است. تلهٔ تستی: حرکت به راست علامتِ مثبت و به چپ منفی است؛ ترتیبِ جمله‌ها مهم نیست ولی علامت‌ها باید درست باشند.

3. حاصل 8+18\sqrt{8} + \sqrt{18}ادامهٔ فرمول را افقی ببین در ساده‌ترین شکل کدام است؟

  • 525\sqrt{2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • 20\sqrt{20}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • 535\sqrt{3}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • 26\sqrt{26}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

پاسخنامه‌ی تحلیلی

ساده‌سازی: 8=22\sqrt8=2\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین و 18=32\sqrt{18}=3\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ پس 22+32=2\sqrt2+3\sqrt2=ادامهٔ فرمول را افقی ببین «525\sqrt{2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین». «26\sqrt{26}ادامهٔ فرمول را افقی ببین» از جمعِ زیرِ رادیکال‌ها، «20\sqrt{20}ادامهٔ فرمول را افقی ببین» از خطای دیگر، و «535\sqrt{3}ادامهٔ فرمول را افقی ببین» از ریشهٔ اشتباه می‌آید. تلهٔ تستی: 8+18≠8+18\sqrt8+\sqrt{18}\ne\sqrt{8+18}ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ اول هر رادیکال را به a2a\sqrt2ادامهٔ فرمول را افقی ببین تبدیل کن.

4. مقدار (23)4×25210\frac{(2^3)^4 \times 2^5}{2^{10}}ادامهٔ فرمول را افقی ببین به صورت یک عدد توانی کدام است؟

  • 222^{2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • 2122^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • 2172^{17}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • 272^{7}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

پاسخنامه‌ی تحلیلی

صورت =(23)4×25=212×25=217=(2^3)^4\times2^5=2^{12}\times2^5=2^{17}ادامهٔ فرمول را افقی ببین و با تقسیم بر 2102^{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌شود «272^{7}ادامهٔ فرمول را افقی ببین». «2122^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین» از فراموشیِ ×25\times2^5ادامهٔ فرمول را افقی ببین، «2172^{17}ادامهٔ فرمول را افقی ببین» از تقسیم‌نکردن، و «222^{2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین» از خطای محاسبه می‌آید. تلهٔ تستی: توانِ توان یعنی ضرب ((23)4=212(2^3)^4=2^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین)، ضربِ هم‌پایه یعنی جمع، و تقسیم یعنی تفریقِ توان‌ها؛ هر سه در این عبارت هست.

5. حاصل (23)4(2^3)^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین با کدام گزینه برابر نیست؟

  • 838^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • 16316^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • 2122^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
  • 464^6ادامهٔ فرمول را افقی ببین

پاسخنامه‌ی تحلیلی

(23)4=212(2^3)^4=2^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین. اکنون 2122^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 46=2124^6=2^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین و 163=21216^3=2^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین همه برابرند، اما «838^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین» برابرِ 29=5122^{9}=512ادامهٔ فرمول را افقی ببین است و با 212=40962^{12}=4096ادامهٔ فرمول را افقی ببین برابر نیست. تلهٔ تستی: 83=298^3=2^9ادامهٔ فرمول را افقی ببین (نه 2122^{12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین)؛ اشتباهِ رایج 8=238=2^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین را با 83=23×3=298^3=2^{3\times3}=2^9ادامهٔ فرمول را افقی ببین درست حساب‌نکردن است.

نمونه سؤال تشریحی

۳ سؤال امتحانی با پاسخ نمونه — برای دیدن بزن

۱. الف) (23)4(2^3)^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین را ساده کنید. ب) آن را با 23+42^{3+4}ادامهٔ فرمول را افقی ببین مقایسه و قانون توان در توان را توضیح دهید. استدلال کنید چرا جمع توان‌ها در این قانون نادرست است.

پاسخ نمونه

پاسخ کامل: الف) (23)4=23×4=212=4096(2^3)^4=2^{3\times4}=2^{12}=4096ادامهٔ فرمول را افقی ببین. ب) 23+4=27=1282^{3+4}=2^7=128ادامهٔ فرمول را افقی ببین است و برابر نیست؛ در توانِ توان تعداد عامل‌های تکراریِ گروه‌ها در هم ضرب می‌شود، نه جمع.
کجا بخوانم: در «قانون توان در توان»
نکته مهم: (am)n=amn(a^m)^n=a^{mn}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، در حالی که ضرب توان‌های هم‌پایه قاعدهٔ دیگری دارد.

۲. الف) (x2)5(x^2)^5ادامهٔ فرمول را افقی ببین را ساده کنید. ب) برای x=2 مقدار را مستقیم و پس از ساده‌سازی محاسبه و برابری را وارسی کنید. توضیح دهید چرا محاسبهٔ مستقیم با قانون یکسان جواب می‌دهد.

پاسخ نمونه

پاسخ کامل: الف) (x2)5=x10(x^2)^5=x^{10}ادامهٔ فرمول را افقی ببین است. ب) برای x=2، عبارت اصلی (22)5=45=1024(2^2)^5=4^5=1024ادامهٔ فرمول را افقی ببین و شکل ساده 210=10242^{10}=1024ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌شود؛ هر دو مقدار برابرند.
کجا بخوانم: در «مثال‌های پایه»
نکته مهم: توانِ بیرونی در توانِ درونی ضرب می‌شود. این نمونه تفاوت ضرب توان‌ها و توان‌دار کردن یک توان را روشن می‌کند.

۳. الف) (3a2b)3(3a^2b)^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین را بسط دهید. ب) توان هر عامل را جدا بیابید و توضیح دهید چرا ضریب نیز به توان می‌رسد.

پاسخ نمونه

پاسخ کامل: الف) (3a2b)3=33a2×3b3=27a6b3(3a^2b)^3=3^3a^{2\times3}b^3=27a^6b^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین. ب) کل عبارت داخل پرانتز سه بار در خودش ضرب می‌شود؛ بنابراین ضریب ۳ و هر متغیر نیز سه بار در حاصل تکرار می‌شود؛ پس قانون برای همهٔ عامل‌های داخل پرانتز برقرار است.
کجا بخوانم: در «مثال با چند متغیر در پرانتز»
نکته مهم: توان بیرونی به هر عاملِ داخل پرانتز اعمال می‌شود.

مباحث مرتبط

ادامه‌ی این مبحث رو ببین

با ثبت‌نام رایگان، به بانک کامل سؤال، شبیه‌ساز کنکور و تحلیل پیشرفت دسترسی داری

ثبت‌نام رایگان