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根式计算器

化简、合并根式和分母有理化,答案是一个式子,而不是小数。

作者 Nethanel Bar, 联合创始人兼 CEO

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根式题要的是一种写法,而不是一个小数

普通计算器会告诉你 72 的平方根是 8.4852814,但根式题几乎从来不要这个答案。它要的是 6 乘以根号 2:同一个量,换一种写法,让根号下不再藏着任何完全平方因数。区别就在这里:化简根式是改写,不是求值;而小数恰恰丢掉了题目要求你保留的精确性。

本页的一切都是精确的。根号 72 是 6 根号 2,54 的立方根是 3 倍的立方根 2,三分之二的平方根是根号 6 除以 3,而 1 除以 2 加根号 3 正好等于 2 减根号 3。每个答案旁边也给出小数,并明确标为近似值,因为有时你确实想知道这个数大概多大,但它永远不会代替答案。

三类问题放在同一页,是因为它们用的是同一项本领。化简要找出被开方数里最大的完全幂;加减要判断两个根式是不是同类根式,而这只有在两者都化简之后才知道;有理化则用根式本身或它的共轭式,把根号从分母里移走。三者归根结底是同一条规则:积的方根等于方根的积。

需要注意的地方

  • 提取最大的完全平方数,而不是最先看到的那个。72 是 4 乘 18,停在这里就剩下根号 18,还不是最简形式;72 也是 36 乘 2,6 根号 2 才算化简完毕。
  • 完全幂就藏在质因数分解里。把 72 写成 2 的三次方乘 3 的平方之后,每一对相同的质数都能作为一个因数移到平方根号外面。
  • 两个根式只有在根号下剩下的数完全相同时才能相加。根号 8 加根号 18 可以,因为两者其实都是根号 2 的倍数;根号 8 加根号 27 不行,2 根号 2 加 3 根号 3 就是最终答案。
  • 根号下有分数,和分母里有根号,是同一个问题。三分之二的平方根不是最简形式;根号里分子分母同乘 3,就变成根号 6 除以 3,这才是最简形式。
  • 根指数决定提出来的是几次幂。平方根要成对,立方根要三个一组,四次根要四个一组。这就是为什么 54 的立方根提出来的是 3,而不是 6。

如何手算化简根式

  1. 把被开方数分解质因数

    把根号下的数写成质数的乘积。72 就是 2 × 2 × 2 × 3 × 3,即 2 的三次方乘 3 的平方。先做这一步,就不必去猜里面有没有藏着完全平方数。

  2. 按根指数给质因数分组

    平方根把质数两个一组,立方根三个一组。72 里成对的是 2 × 2 和 3 × 3,还剩一个 2 单独留下。

  3. 每凑满一组,就有一个因数移到根号外

    每一对质数在根号外贡献一个该质数。一对 2 给出 2,一对 3 给出 3,所以外面是 6,落单的 2 留在根号下:6 根号 2。

  4. 去掉根号下的分数

    如果根号里还有分母,就把根号内的分子分母同乘一个数,使分母成为完全幂。对于三分之二,同乘 3 得到九分之六,开出来就是根号 6 除以 3。

  5. 把答案平方回去检验

    6 根号 2 的平方是 36 乘 2,即 72。这一步检验一行就能发现最常见的错误:提出的因数太小时,平方回去会比被开方数小。

最简根式对照表

最常见的几种情况,每一行都标出了起作用的那个完全幂。

根式其中的完全幂最简形式近似值
√842√22.828
√1242√33.464
√1893√24.243
√32164√25.657
√50255√27.071
√72366√28.485
√(2/3)无,先消去 3√6 / 30.816
∛54273∛23.780
3 / √2无,分母有理化3√2 / 22.121
1 / (2 + √3)无,乘共轭式2 - √30.268

例题详解

经典题:根号 72

plain
sqrt(72)

72 = 2 的三次方 × 3 的平方。成对的是 2×2 和 3×3,它们把一个 2 和一个 3 送到根号外,根号里只剩一个 2。所以根号 72 = 6 根号 2,平方回去得 36 × 2 = 72。

前面带系数:3 根号 8

plain
3*sqrt(8)

先化简根式:根号 8 是 2 根号 2。再把系数相乘:3 × 2 = 6,所以答案是 6 根号 2。系数永远不进根号。

看似不能相加:根号 8 + 根号 18

plain
sqrt(8) + sqrt(18)

化简之前,两项都看不出和根号 2 有关:根号 8 是 2 根号 2,根号 18 是 3 根号 2。现在它们是同类根式,把系数相加:5 根号 2。

不是同类根式:根号 8 + 根号 27

plain
sqrt(8) + sqrt(27)

化简后分别是 2 根号 2 和 3 根号 3。根号下的数不同,说明不是同类根式,所以 2 根号 2 + 3 根号 3 就是答案,没有什么可以再做的了。

分母里有根号:3 除以根号 2

plain
3/sqrt(2)

分子分母同乘根号 2。值不会变,因为根号 2 除以根号 2 等于 1,而分母变成了 2。答案是 3 根号 2 除以 2。

共轭式:1 除以 2 加根号 3

plain
1/(2 + sqrt(3))

分子分母同乘 2 减根号 3。分母变成 2 的平方减根号 3 的平方,即 4 - 3 = 1,所以整个式子正好等于 2 - 根号 3。

常见错误

  • 提取最先看到的完全平方数,而不是最大的那个。把根号 72 写成 2 根号 18 没有错,但没化简完,题目要求“最简二次根式”时会被判错。
  • 用小数作答。8.485 不是 72 的平方根,只是它的近似值。题目里用了根号,答案就要保留根号,除非能开尽。
  • 把根号下的数直接相加。根号 4 加根号 9 等于 2 + 3 = 5,而不是根号 13。根式只能作为同类根式相加,绝不能在根号里相加。
  • 把根指数不同的根式相乘。根号 2 乘立方根 2 既不是根号 2,也不是立方根 4:乘法法则要求两个根指数相同才能合并。
  • 分母里留着根号。根号 2 除以 2 与 1 除以根号 2 是同一个数,但只有前者是最简形式,后者的分母里还有根号。
  • 把和的方根当成方根的和。根号下 9 + 16 是根号 25 = 5,而不是 3 + 4 = 7。乘法法则拆的是乘积,不是和。
  • 忘了负数开偶次方在实数范围内无意义,开奇次方却可以。-16 没有实数四次方根,但 -8 的立方根正好是 -2。

根式常见问题

什么是最简根式?

根号下的数不再含有能开尽的完全幂因数,根号里没有分数,分母里也没有根号,这样的根式就是最简根式。所以 6 根号 2 是最简形式,2 根号 18 不是,尽管两者是同一个数。

平方根怎么化简?

把被开方数分解质因数,把质数两两配对,每一对取一个移到根号外,没配上对的留在根号下。根号 72 化成 6 根号 2,因为 72 是 2 的三次方乘 3 的平方。

为什么不直接给小数?

因为小数是近似值,根式才是精确的。根号 2 没有有限小数,1.414 到第四位就已经不对了;考试答案、后续的代数运算以及之后的约分,都需要精确形式才能保证正确。

两个根式什么时候可以相加?

只有化简后根号下的数相同、根指数也相同时才行。这时它们就像 x + x 一样:系数相加,根式保留。根号 8 加根号 18 等于 5 根号 2;根号 8 加根号 27 则根本无法合并。

分母怎么有理化?

如果分母只是一个根式,就把分子分母同乘这个根式。如果分母是和或差,比如 2 加根号 3,就同乘它的共轭式 2 减根号 3,乘出来的平方差里没有根号。无论哪种,你都是在乘以 1,所以值不会变。

什么是共轭式?

两项不变,把中间的符号反过来:3 减 2 根号 2 的共轭式是 3 加 2 根号 2。二项式乘以它的共轭式得到平方差,而平方根一平方就没了,分母里的根号正是这样消掉的。

这里能化简立方根和四次根吗?

可以,根指数从 2 到 6 都行。规则可以推广:立方根下要找的是三个相同的质数,而不是一对,所以 54 的立方根是 3 倍的立方根 2,因为 54 是 27 乘 2。

为什么 √(2/3) 不等于 √2/√3?

其实相等:它们是同一个数,只是都不是最简形式。分数 2/3 的平方根等于 √2 除以 √3,分子分母同乘 √3 得到 √6 除以 3,分母里没有根号,这才是最终答案。

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