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1.3 : Radicaux et expressions rationnelles

Objectifs d'apprentissage
  • Évaluez les racines carrées.
  • Utilisez la règle du produit pour simplifier les racines carrées.
  • Utilisez la règle du quotient pour simplifier les racines carrées.
  • Ajoutez et soustrayez des racines carrées.
  • Rationalisez les dénominateurs.
  • Utilisez des racines rationnelles.

Une16 quincaillerie vend des échelles de 224 pieds et des échelles de 2 pieds. Une fenêtre est située12 pieds au-dessus du sol. Il faut acheter une échelle qui atteindra la fenêtre à partir d'un point situé au sol, aux5 pieds du bâtiment. Pour déterminer la longueur d'échelle nécessaire, nous pouvons dessiner un triangle droit comme indiqué sur la figure1.3.1 et utiliser le théorème de Pythagore.

Un triangle droit avec une base de 5 pieds, une hauteur de 12 pieds et une hypoténuse étiquetée c

Figure 1.3.1: Triangle droit

a2+b2=c252+122=c2169=c2

Now, we need to find out the length that, when squared, is 169, to determine which ladder to choose. In other words, we need to find a square root. In this section, we will investigate methods of finding solutions to problems such as this one.

Evaluating Square Roots

When the square root of a number is squared, the result is the original number. Since 42=16, the square root of 16 is 4.The square root function is the inverse of the squaring function just as subtraction is the inverse of addition. To undo squaring, we take the square root.

In general terms, if a is a positive real number, then the square root of a is a number that, when multiplied by itself, gives a.The square root could be positive or negative because multiplying two negative numbers gives a positive number. The principal square root is the nonnegative number that when multiplied by itself equals a. The square root obtained using a calculator is the principal square root.

The principal square root of a is written as a. The symbol is called a radical, the term under the symbol is called the radicand, and the entire expression is called a radical expression.

The expression: square root of twenty-five is enclosed in a circle. The circle has an arrow pointing to it labeled: Radical expression. The square root symbol has an arrow pointing to it labeled: Radical. The number twenty-five has an arrow pointing to it labeled: Radicand.

Exemple1.3.1

Est-ce que25=±5 ?

Solution

Non. Bien que les deux52 et le(5)2 soient25, le symbole radical implique uniquement une racine non négative, la racine carrée principale. La racine carrée principale de25 est25=5.

Remarque

La racine carrée principale dea est le nombre non négatif qui, lorsqu'il est multiplié par lui-même, est égal àa. Il est écrit comme une expression radicale, avec un symbole appelé radical sur le terme appelé radicand :a.

Exemple1.3.2: Evaluating Square Roots

Évaluez chaque expression.

  1. 16
  2. 49-81

Solution

  1. 16=4=2parce que42=16 et22=4
  2. 4981=79=2parce que72=49 et92=81
Exemple1.3.3:

25+144En effet, peut-on trouver les racines carrées avant de les ajouter ?

Solution

Non. 25+144=5+12=17. Ceci n'est pas équivalent à25+144=13. L'ordre des opérations nous oblige à ajouter les termes dans le radical et avant de trouver la racine carrée.

Exercice1.3.1

Évaluez chaque expression.

  1. 81
  2. 36+121
 
Répondez à

3

Réponse b

17

Utiliser la règle du produit pour simplifier les racines carrées

Pour simplifier une racine carrée, nous la réécrivons de telle sorte qu'il n'y ait pas de carrés parfaits dans le radicand. Les racines carrées possèdent plusieurs propriétés qui nous permettent de simplifier des expressions radicales complexes. La première règle que nous allons examiner est la règle du produit pour simplifier les racines carrées, qui nous permet de séparer la racine carrée d'un produit de deux nombres en le produit de deux expressions rationnelles distinctes. Par exemple, nous pouvons réécrire15 comme3×5. Nous pouvons également utiliser la règle du produit pour exprimer le produit de plusieurs expressions radicales sous la forme d'une expression radicale unique.

La règle du produit pour simplifier les racines carrées

Sia etb ne sont pas négatifs, la racine carrée du produitab est égale au produit des racines carrées dea etb

ab=a×b

HOWTO : À partir d'une expression radicale à racine carrée, utilisez la règle du produit pour la simplifier.
  1. Prenez en compte tous les carrés parfaits du radicand.
  2. Écrivez l'expression radicale comme un produit d'expressions radicales.
  3. Simplifiez.
Exemple1.3.4: Using the Product Rule to Simplify Square Roots
Simplifiez l'expression radicale.
  1. 300
  2. 162a5b4

Solution

a.100×3 Facteur du carré parfait à partir du radicand.

100×3Écrivez une expression radicale en tant que produit d'expressions radicales.

103SIMPLIFIER

b.81a4b4×2a Facteur du carré parfait à partir du radicand

81a4b4×2aÉcrire une expression radicale en tant que produit d'expressions radicales

9a2b22aSIMPLIFIER

Exercice1.3.2

SIMPLIFIER50x2y3z

Réponse

5|x||y|2yz

Remarquez les signes de valeur absolue autour dex ety ? C'est parce que leur valeur doit être positive !

Comment : étant donné le produit de plusieurs expressions radicales, utilisez la règle du produit pour les combiner en une seule expression radicale
  1. Exprime le produit de plusieurs expressions radicales sous la forme d'une expression radicale unique.
  2. Simplifiez.
Exemple1.3.5: Using the Product Rule to Simplify the Product of Multiple Square Roots

Simplifiez l'expression radicale.

12×3

Solution

12×3Express the product as a single radical expression36Simplify6

Exercice1.3.3

50x×2xSimplifiez lesx>0 hypothèses

Réponse

10|x|

Utilisation de la règle du quotient pour simplifier les racines carrées

Tout comme nous pouvons réécrire la racine carrée d'un produit en tant que produit de racines carrées, nous pouvons également réécrire la racine carrée d'un quotient en tant que quotient de racines carrées, en utilisant la règle du quotient pour simplifier les racines carrées. Il peut être utile de séparer le numérateur et le dénominateur d'une fraction sous un radical afin de pouvoir prendre leurs racines carrées séparément. Nous pouvons réécrire

52=52.

LA RÈGLE DU QUOTIENT POUR SIMPLIFIER LES RACINES CARRÉES

La racine carrée du quotientab est égale au quotient des racines carrées dea etb, oùb0.

ab=ab

Comment : Dans le cas d'une expression radicale, utilisez la règle du quotient pour la simplifier
  1. Écrivez l'expression radicale comme le quotient de deux expressions radicales.
  2. Simplifiez le numérateur et le dénominateur.
Exemple1.3.6: Using the Quotient Rule to Simplify Square Roots

Simplifiez l'expression radicale.

536

Solution

536Write as quotient of two radical expressions56Simplify denominator

Exercice1.3.4

SIMPLIFIER2x29y4

Réponse

x23y2

Nous n'avons pas besoin des signes de valeur absoluey2 car ce terme sera toujours non négatif.

Exemple1.3.7: Using the Quotient Rule to Simplify an Expression with Two Square Roots

Simplifiez l'expression radicale.

234x11y26x7y

Solution

234x11y26x7yCombine numerator and denominator into one radical expression9x4Simplify fraction3x2Simplify square root

Exercice1.3.5

SIMPLIFIER9a5b143a4b5

Réponse

b43ab

Ajouter et soustraire des racines carrées

Nous pouvons ajouter ou soustraire des expressions radicales uniquement lorsqu'elles ont le même radical et lorsqu'elles ont le même type de radical, par exemple des racines carrées. Par exemple, la somme de2 et32 est42. Cependant, il est souvent possible de simplifier des expressions radicales, ce qui peut modifier le radical. L'expression radicale18 peut être écrite avec a2 dans le radical et32, ainsi2+18=2+32=42

Comment : Étant donné une expression radicale nécessitant l'addition ou la soustraction de racines carrées, résolvez
  1. Simplifiez chaque expression radicale.
  2. Ajoutez ou soustrayez des expressions avec des radicaux égaux.
Exemple1.3.8: Adding Square Roots

Ajoutez512+23.

Solution

Nous pouvons le réécrire512 comme54×3. Selon la règle du produit, cela devient543. La racine carrée de4 est2, donc l'expression devient5×23, qui est103. Nous pouvons maintenant que les termes ont le même radical et que nous pouvons donc les ajouter.

103+23=123

Exercice1.3.6

Ajouter5+620

Réponse

135

Exemple1.3.9: Subtracting Square Roots

Soustraire2072a3b4c148a3b4c

Solution

Réécrivez chaque terme de manière à ce qu'il ait des radicaux égaux.

2072a3b4c=20942aa2(b2)2c=20(3)(2)|a|b22ac=120|a|b22ac

148a3b4c=1424aa2(b2)2c=14(2)|a|b22ac=28|a|b22ac

Maintenant, les termes ont le même radical, donc on peut les soustraire.

120|a|b22ac28|a|b22ac=92|a|b22ac

Exercice1.3.7

Soustraire380x445x

Réponse

0

Rationalisation des dénominateurs

Lorsqu'une expression impliquant des radicaux carrés est écrite sous sa forme la plus simple, elle ne contiendra aucun radical dans le dénominateur. Nous pouvons éliminer les radicaux des dénominateurs des fractions en utilisant un processus appelé rationalisation du dénominateur.

Nous savons que la multiplication par1 ne modifie pas la valeur d'une expression. Nous utilisons cette propriété de multiplication pour modifier les expressions qui contiennent des radicaux dans le dénominateur. Pour éliminer les radicaux des dénominateurs des fractions, multipliez par la forme1 qui éliminera le radical.

Pour un dénominateur contenant un seul terme, multipliez par le radical du dénominateur sur lui-même. En d'autres termes, si le dénominateur estbc, multipliez parcc.

Pour un dénominateur contenant la somme ou la différence d'un terme rationnel et d'un terme irrationnel, multipliez le numérateur et le dénominateur par le conjugué du dénominateur, obtenu en modifiant le signe de la partie radicale du dénominateur. Si le dénominateur esta+bc, alors le conjugué estabc.

HowTo : À partir d'une expression avec un seul terme radical à racine carrée dans le dénominateur, rationalisez le dénominateur
  1. Multipliez le numérateur et le dénominateur par le radical du dénominateur.
  2. Simplifiez.
Exemple1.3.10: Rationalizing a Denominator Containing a Single Term

Écrivez23310 sous la forme la plus simple

Solution

Le radical du dénominateur est10. Multipliez donc la fraction par1010. Simplifiez ensuite.

23310×1010230303015

Exercice1.3.8

Écrivez1232 sous la forme la plus simple

Réponse

66

Comment : à partir d'une expression avec un terme radical et une constante dans le dénominateur, rationaliser le dénominateur
  1. Détermine le conjugué du dénominateur.
  2. Multipliez le numérateur et le dénominateur par le conjugué.
  3. Utilisez la propriété distributive.
  4. Simplifiez.
Exemple1.3.11: Rationalizing a Denominator Containing Two Terms

Écrivez41+5 sous la forme la plus simple

Solution

Commencez par trouver le conjugué du dénominateur en écrivant le dénominateur et en modifiant le signe. Donc, le conjugué de1+5 est15. Multipliez ensuite la fraction par1515.

41+5×15154454Use the distributive property51Simplify

Exercice1.3.9

Écrivez72+3 sous la forme la plus simple

Réponse

1473

Utiliser Rational Roots

Bien que les racines carrées soient les racines rationnelles les plus courantes, nous pouvons également trouver des racines cubiques,5th des racines, des racines, etc.4th Tout comme la fonction de racine carrée est l'inverse de la fonction de quadrature, ces racines sont l'inverse de leurs fonctions de puissance respectives. Ces fonctions peuvent être utiles lorsque nous devons déterminer le nombre qui, lorsqu'il est élevé à une certaine puissance, donne un certain nombre.

Comprendre nthles racines

Supposons qu'on le sachea3=8. Nous voulons savoir à quel nombre est égal le nombre porté à la3rd puissance8. Puisque23=8, nous disons que2 c'est la racine cubique de8.

Lanth racine dea est un nombre qui, lorsqu'il est élevé à lanth puissance, donne a. Par exemple,3 est la5th racine de243 parce que(3)5=243. Sia c'est un nombre réel avec au moins unenth racine, alors lanth racine principale dea est le nombre avec le même signea que celui-ci, lorsqu'il est élevé à lanth puissance, égala.

Lanth racine principale dea est écrite sous la formena, oùn est un entier positif supérieur ou égal à2. Dans l'expression radicale, onn appelle l'indice du radical.

Remarque : Principalnth Root

S'il s'aagit d'un nombre réel avec au moins unenth racine, alors la nthracine principale dea, écrite commena, est le nombre avec le même signe que celuia qui, lorsqu'il est élevé à lanth puissance, est égala. L'indice du radical estn.

Exemple1.3.12: Simplifying nth Roots

Simplifiez chacun des éléments suivants :

  1. 532
  2. 44×410234
  3. 38x6125
  4. 843448

Solution

a.532=2 parce que(2)5=32

b. Tout d'abord, exprimez le produit sous la forme d'une expression radicalaire unique. 44096=8parce que84=4096

c.38x63125Write as quotient of two radical expressions2x25Simplify

d.843243Simplify to get equal radicands643Add

Exercice1.3.10

SIMPLIFIER

  1. 3216
  2. 348045
  3. 639000+73576
Répondez à

6

Réponse b

6

Réponse c

8839

Utilisation d'exposants rationnels

Les expressions radicales peuvent également être écrites sans utiliser le symbole radical. Nous pouvons utiliser des exposants rationnels (fractionnaires). L'indice doit être un entier positif. Si l'indicen est pair, a ne peut pas être négatif.

a1n=na

Nous pouvons également avoir des exposants rationnels avec des numérateurs autres que1. Dans ces cas, l'exposant doit être une fraction dans les termes les plus bas. Nous élevons la base à une puissance et prenons une nième racine. Le numérateur nous indique la puissance et le dénominateur nous indique la racine.

amn=(na)m=nam

Toutes les propriétés des exposants que nous avons apprises pour les exposants entiers sont également valables pour les exposants rationnels.

Remarque : Exposants rationnels

Les exposants rationnels sont un autre moyen d'exprimernth les racines principales. La forme générale de conversion entre une expression radicale avec un symbole radical et une expression avec un exposant rationnel est

amn=(na)m=nam

Comment : à partir d'une expression avec un exposant rationnel, écrivez l'expression sous forme de radical
  1. Déterminez la puissance en examinant le numérateur de l'exposant.
  2. Déterminez la racine en examinant le dénominateur de l'exposant.
  3. En utilisant la base comme radicand, augmentez le radicand à la puissance et utilisez la racine comme indice.
Exemple1.3.13: Writing Rational Exponents as Radicals

Écrivez34323 en radical. Simplifiez.

Solution

Le nous2 indique le pouvoir et le nous3 indique la racine.

34323=(3343)2=33432

Nous le savons3343=7 parce que73=343. Comme la racine cubique est facile à trouver, il est plus facile de la trouver avant de mettre au carré ce problème. En général, il est plus facile de trouver d'abord la racine, puis de l'élever à une puissance.

34323=(3343)2=72=49

Exercice1.3.11

Écrivez952 en radical. Simplifiez.

Réponse

(9)5=35=243

Exemple1.3.14: Writing Radicals as Rational Exponents

Écrivez47a2 à l'aide d'un exposant rationnel.

Solution

La puissance existe2 et la racine l'est7, donc l'exposant rationnel le sera27. Nous obtenons4a27. En utilisant les propriétés des exposants, nous obtenons47a2=4a27

Exercice1.3.12

Écrivezx(5y)9 à l'aide d'un exposant rationnel.

Réponse

x(5y)92

Exemple1.3.15: Simplifying Rational Exponents

Simplifiez :

un.5(2x34)(3x15)

b.(169)12

Solution

un.

30x34x15Multiply the coefficients30x34+15Use properties of exponents30x1920Simplify

b.

(916)12Use definition of negative exponents916Rewrite as a radical916Use the quotient rule34Simplify

Exercice1.3.13

SIMPLIFIER(8x)13(14x65)

Réponse

28x2315

Médias

Accédez à ces ressources en ligne pour des instructions et des exercices supplémentaires avec des radicaux et des exposants rationnels.

Des radicaux

Exposants rationnels

Simplifiez les

Rationaliser le dénominateur

Concepts clés

  • La racine carrée principale d'un nombre \(a\)est le nombre non négatif qui, lorsqu'il est multiplié par lui-même, est égala . Voir l'exemple.
  • Si \(a\)etb sont non négatifs, la racine carrée du produitab est égale au produit des racines carrées dea etb Voir Exemple et Exemple.
  • Si \(a\)etb sont non négatifs, la racine carrée du quotientab est égale au quotient des racines carrées dea etb Voir Exemple et Exemple.
  • Nous pouvons ajouter et soustraire des expressions radicales si elles ont le même radical et le même indice. Voir Exemple et Exemple.
  • Les expressions radicales écrites dans leur forme la plus simple ne contiennent pas de radical dans le dénominateur. Pour éliminer le radical racine carrée du dénominateur, multipliez le numérateur et le dénominateur par le conjugué du dénominateur. Voir Exemple et Exemple.
  • Lanth racine principale dea est le nombre ayant le même signea que celui lorsqu'il est élevé à lanth puissance égalea. Ces racines ont les mêmes propriétés que les racines carrées. Voir l'exemple.
  • Les radicaux peuvent être réécrits en tant qu'exposants rationnels et les exposants rationnels peuvent être réécrits en tant que radicaux. Voir Exemple et Exemple.
  • Les propriétés des exposants s'appliquent aux exposants rationnels. Voir l'exemple.

Contributors and Attributions