内容正文:
第二章 实数 知识清单
一、核心知识总结(必背・单元重点)
1. 认识实数
1.1 无理数的引入
面积为 的正方形的边长 满足 ,这样的 既不是整数,也不是分数,所以 不是有理数。
事实上,,,它们都不是有理数,都是无限不循环小数。
示例:等边三角形的边长为 时,高 ,不是有理数,而是无限不循环小数。
1.2 无理数的定义
事实上,有理数总可以用有限小数或无限循环小数表示。反过来,任何有限小数或无限循环小数也都是有理数。
无限不循环小数称为无理数。
示例: 是无理数;(相邻两个 之间 的个数逐次加 )也是无理数; 是无限循环小数,不是无理数。
1.3 实数的定义
有理数和无理数统称实数,即实数可以分为有理数和无理数。无理数和有理数一样,也有正、负之分。
示例:、、 是有理数,也是实数;、 是无理数,也是实数。
1.4 实数的性质与运算
在实数范围内,相反数、倒数、绝对值的意义与有理数范围内的相反数、倒数、绝对值的意义完全一样。实数和有理数一样,可以进行加、减、乘、除、乘方运算,而且有理数的运算法则与运算律对实数仍然适用。
在实数运算中,当遇到无理数且需要求出结果的近似值时,可以按照所要求的精确度,用相应的近似有限小数代替无理数进行计算。
示例:求 与 的和(结果保留小数点后两位),可取 ,,则 。
注意:取近似值时”四舍五入”要一次到位,不能中途取近似值再继续参与运算,以免误差累积。
1.5 实数与数轴
事实上,每一个实数都可以用数轴上的一个点表示;反过来,数轴上的每一个点都表示一个实数。也就是说,实数和数轴上的点是一一对应的。
示例:数轴上表示 的点位于表示 和 的点之间,因为 。
2. 平方根与立方根
2.1 算术平方根的定义
一般地,如果一个正数 的平方等于 ,即 ,那么这个正数 就叫作 的算术平方根,记作 ,读作”根号 “。
特别地,我们规定: 的算术平方根是 ,即 。
示例:因为 ,所以 的算术平方根是 ,即 ;因为 ,所以 的算术平方根是 。
注意:算术平方根是非负数,被开方数也必须是非负数,即 中必须 。
2.2 算术平方根的性质
当 时,,;当 时,。
示例:;;。
2.3 平方根的定义
一般地,如果一个数 的平方等于 ,即 ,那么这个数 就叫作 的平方根(也叫作二次方根)。
示例:因为 ,所以 的平方根是 ,即 。
2.4 平方根的个数与表示
一个正数有两个平方根; 只有一个平方根,它是 本身;负数没有平方根。
正数 有两个平方根,一个是 的算术平方根 ,另一个是 ,它们互为相反数。这两个平方根合起来可以记作 ,读作”正、负根号 “。
示例: 的平方根是 ; 的平方根是 ; 没有平方根。
2.5 开平方
求一个数 的平方根的运算,叫作开平方, 叫作被开方数。
示例:开平方与平方互为逆运算,如 与 互为逆运算。
2.6 立方根的定义
一般地,如果一个数 的立方等于 ,即 ,那么这个数 就叫作 的立方根(也叫作三次方根)。
每个数 都有一个立方根,记作 ,读作”三次根号 “。
示例:因为 ,所以 是 的立方根,记作 ;因为 ,所以 。
2.7 立方根的性质
正数的立方根是正数, 的立方根是 ,负数的立方根是负数。
示例:,,,即负数也有立方根,且其立方根是负数。
2.8 开立方
求一个数 的立方根的运算叫作开立方, 叫作被开方数。
示例:开立方与立方互为逆运算,如 与 互为逆运算。
3. 二次根式
3.1 二次根式的定义
一般地,形如 的式子叫作二次根式, 叫作被开方数。
示例:、、 都是二次根式; 不是二次根式,因为被开方数 。
3.2 二次根式的乘法法则与除法法则
(,);(,)。
将上面两个等式等号的左边与右边交换,就得到(用于化简):
(,);(,)。
示例:;。
注意:乘法法则要求每个被开方数都非负,如 ,因为 、 本身无意义。
3.3 最简二次根式
一般地,被开方数不含分母,也不含能开得尽方的因数或因式,这样的二次根式,叫作最简二次根式。
化简时,通常要求最终结果中分母不含有根号,而且各个二次根式是最简二次根式。
示例:;,二者都是最简二次根式。
3.4 二次根式的加减
二次根式也可以进行加减运算,这时,以前学习的实数的运算法则、运算律仍然适用。当然,如果运算结果中出现某些项,它们各自化简后的被开方数相同,那么应当将这些项合并。
示例:,即把被开方数相同的二次根式合并(类似于合并同类项)。
二、二级结论与方法技巧
1. 常用二级推论
1.1 立方根的两个恒等式
,,对任意实数 都成立,不受 正负的限制。
1.2 算术平方根的非负性与
();对任意实数 ,。平方、绝对值、算术平方根统称”非负数”。
1.3 无理数的三种常见形态
① 开方开不尽的数,如 、;② 圆周率 及含 的数,如 、;③ 人为构造的无限不循环小数,如 。
1.4 “带根号的数”不一定是无理数
、、 都是有理数。判断一个数是否无理数,要看化简后的结果,不能只看”有没有根号”。
2. 解题方法与操作步骤
2.1 求平方根、算术平方根、立方根
求平方根看”哪个数的平方等于它”,结果必须带 ;求算术平方根只取其中非负的那一个;求立方根看”哪个数的立方等于它”,结果不带 (符号跟着被开方数走)。如 , 的平方根是 ,。
2.2 化简二次根式
先把被开方数分解因数(式),把能开得尽方的因数(式)开到根号外,再把分母中的根号化去(分母有理化)。如 ,。
2.3 二次根式的混合运算
先乘除、后加减,有括号先算括号;先把每个二次根式化为最简二次根式,再合并被开方数相同的项。如 。
2.4 比较无理数的大小
方法一平方法:两边同为正数时,同时平方再比较;方法二作差或作商;方法三夹逼估算:先确定整数部分再逐位比较;方法四数轴法:数轴上右边的点表示的数大。如比较 与 : 等价于 ,不成立,故 。
2.5 估算无理数的近似值
用”夹逼法”:把被开方数夹在两个平方数(或立方数)之间,逐步缩小区间确定范围。如 ,得 ;,得 。
3. 运算小技巧
技巧
要点
示例
夹逼估算
把被开方数夹在两个平方数(立方数)之间定范围
,得
常见平方数速记
牢记 的值,帮助快速开方
化简二次根式口诀
先分解因数、开出尽方因数、再去掉分母中的根号
分母有理化
分子、分母同乘一个含根号的适当式子,使分母不含根号
4. 常见考试模型
4.1 非负数之和为
公式:若 (),则 ,,;推广为几个非负数之和等于 ,则每个非负数都等于 。
限定:每个加数都必须是”非负数”(平方、绝对值、算术平方根均不小于 )。
示例:如 ,则 ,,,即 ,,。
4.2 实数与数轴
公式:数轴上右边的点表示的数总比左边的点表示的数大;数轴上两点间的距离等于右边点对应的数减去左边点对应的数。
限定:实数与数轴上的点一一对应,比较大小先看两点的左右位置。
示例:如点 表示 ,点 表示 ,则点 在点 右侧,,两点距离为 。
三、章节高频易错点 + 错解 / 正解对比
易错点 1:混淆平方根与算术平方根
典例:求 的平方根。
错解:,所以 的平方根是 。
正解:,即先算算术平方根得 ,再求 的平方根为 。所以 的平方根是 。
原因:概念理解错误。 本身已表示” 的算术平方根”,它的值是 (非负);“求 的平方根”是在求 的平方根,是两个不同层次。学生把”求一个数的平方根”与”求算术平方根”两件事混为一谈,一看到根号就习惯性写成 ,忽略了算术平方根只取非负值的本质。凡”先求值、再求平方根”的题目,都要分清两步的先后与对象。
易错点 2:化简 时忽略被开方数的符号
典例:当 时,化简 。
错解:。
正解:因为 ,所以 ,。
原因:忽略隐含条件。学生默认”开方就能把平方和根号抵消”,直接写 ,忘记了当 时 。根源是没把 这一性质记牢,只记了 的情形。凡被开方数是”含未知数的完全平方”且未知数范围不确定时,都要先加绝对值再根据符号去绝对值。
易错点 3:把”带根号的数”“无限小数”都误判为无理数
典例:判断下列说法是否正确:① 是无理数;② 是无理数。
错解:①正确,因为 带根号;②正确,因为 是无限小数。
正解:①错误, 是有理数;②错误, 是无限循环小数,可化为 ,是有理数。
原因:概念理解错误。学生把”带根号”当作无理数的标志,把”无限小数”直接等同”无限不循环小数”,忽略了无理数的本质是”无限不循环”。判断一个数是否为无理数,要看化简后的结果:能写成有限小数或无限循环小数(即可化成分数)的都是有理数,只有无限不循环小数才是无理数。
易错点 4:二次根式加减时误当乘除,误用
典例:计算 。
错解:。
正解:。
原因:运算法则混淆。学生把乘法法则 错误地”推广”到加法上,误以为 。二次根式只有乘除才有 、 这样的合并法则,加减只能先化简为最简二次根式,再合并被开方数相同的项,绝不能把被开方数直接相加。
易错点 5:误认为负数有平方根(与立方根混淆)
典例:求 的平方根。
错解: 的平方根是 (或 )。
正解: 没有平方根,因为任何实数的平方都不小于 ,不存在平方等于 的实数。
原因:忽略”负数没有平方根”这一性质,并与立方根混淆——负数的立方根是存在的(如 )。学生把”负数也有奇次方根”的经验错误迁移到偶次方根上。要记住:平方根(二次方根)只对非负数有意义,而立方根(三次方根)对一切实数都有意义。
易错点 6:二次根式化简不彻底,漏掉能开得尽方的因式
典例:化简 ,并计算 。
错解:,所以 。
正解:,所以 。
原因:运算错误。学生把”能开得尽方的因数”开错, 中能开得尽方的因数是 ,应开出 ,却误写成 。根源是化简二次根式的步骤不熟:应先找被开方数中”最大的完全平方因数”,再开出去。化简要彻底,结果必须是最简二次根式(被开方数不含分母、不含能开得尽方的因数或因式)。
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