内容正文:
第四章 实数 知识清单
一、核心知识总结(必背・单元重点)
1. 无理数
1.1 无理数的定义
无限不循环小数称为无理数。
示例: ,(相邻两个 之间 的个数逐次加 )都是无限不循环小数,都是无理数。
1.2 有理数与无理数(小数形式)
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。
那些不是有理数的数,用小数表示是无限不循环小数,无限不循环小数不是有理数。
示例: 、 是有理数; 是无理数。
1.3 常见的无理数
面积为 的正方形的边长 (满足 )、体积为 的正方体的棱长 (满足 )都不是有理数,都是无理数;圆周率 也是无理数。
示例: , 都是无限不循环小数,都是无理数。
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 。
2.2 算术平方根的性质
当 时,,;当 时,。
示例: ;;(因为 ,所以 )。
注意: 算术平方根 是非负数,即 ,其中被开方数 。
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 平方根的性质
一个正数有两个平方根;0 只有一个平方根,它是 0 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: 求 的平方根,就是求平方等于 的数,即开平方运算; 的平方根是 。
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。
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,即 ;因为 ,所以 的立方根是 。
2.7 立方根的性质
正数的立方根是正数,0 的立方根是 0,负数的立方根是负数。
示例: ,,。
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: 求 的立方根就是开立方运算,。
3. 实数
3.1 实数的定义
有理数和无理数统称为实数。
示例: 、、 是有理数,、 是无理数,它们都是实数。
3.2 实数的分类
实数可以按符号分为正实数、、负实数三类:
实数
分类
举例
正实数
正有理数、正无理数
、
负实数
负有理数、负无理数
、
示例: 是正实数, 是负实数。
3.3 实数的相反数、倒数与绝对值
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、绝对值的意义相同。
示例: 与 互为相反数;,,。
3.4 实数与数轴
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。
在数轴上,右边的点表示的数比左边的点表示的数大。
示例: 可以用数轴上的一个点表示;在数轴上, 对应的点在 的右边,所以 。
3.5 实数的运算
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。
示例: ;。
3.6 实数运算中的近似值
在实数运算中,当遇到无理数,并且需要求出结果的近似值时,可以根据精确度用相应的近似有限小数去代替无理数,再进行计算。在计算的中间过程,所取的近似值要比要求的精确度多取一位小数;计算出最后结果后,再将最后结果按精确度取近似值。
示例: 计算 (精确到 ):。
二、二级结论与方法技巧
1. 常用二级推论
1.1 算术平方根的非负性
非负数 的算术平方根 都是非负数,即 ()。若 ,则 。
1.2 与绝对值的关系
当 时,;当 时,,合起来即 。
1.3 平方根、算术平方根、立方根等于本身的数
平方根等于它本身的数是 ;算术平方根等于它本身的数是 和 ;立方根等于它本身的数是 , 和 。
1.4 立方根与符号的关系
,;负数的立方根是负数,即 。
1.5 被开方数的非负性
算术平方根 有意义的条件是 ;在实数范围内,负数没有平方根(算术平方根)。
2. 解题方法与操作步骤
2.1 求平方根、算术平方根、立方根的步骤
先根据定义找”哪个数的平方(立方)等于被开方数”,再写出结果;求平方根要在前面写”“,求算术平方根只写非负的那一个。如 的平方根是 ,算术平方根是 ; 的立方根是 。
2.2 估算无理数(夹逼法)
先确定它介于哪两个相邻整数之间,再逐位逼近到要求的数位。如估计 :由 得 ;由 得 。
2.3 比较含根号的数的大小
正数可平方后再比较,或先估算近似值再比较。如比较 与 :由 知 ;比较 与 :由 知 。
2.4 化简 类式子
先判断 的符号,再由 化简。如 ,。
3. 大小比较 / 化简 / 运算小技巧
技巧
要点
示例
判断是否为无理数
看它是不是无限不循环小数;整数、分数、有限小数、无限循环小数都是有理数
、 是有理数;、 是无理数
带根号的数判断
开得尽(结果是整数或分数)是有理数,开不尽才是无理数
是有理数, 是无理数
平方比较法
两个非负数比大小,可平方后再比
,因为
平方与开方互逆
,()
,
用计算器开方
开平方按开平方键,开立方需配合 键
4. 常见考试模型
4.1 已知平方根求原数(平方与开平方互逆)
公式: 若 是 的平方根,则 ,即 。
限定: 平方根有两个(互为相反数),注意区分”平方根”与”算术平方根”。
示例: 若 的平方根是 ,则 。
4.2 由被开方数非负求字母的取值范围
公式: 有意义要求 ;如 有意义要求 。
限定: 被开方数必须是非负数。
示例: 若 有意义,则 ,即 。
4.3 估算应用题
公式: 设未知量,列出含平方(立方)的等式,再用夹逼法或计算器求近似值。
限定: 按题目要求的精确度取近似值,注意单位。
示例: 面积为 的正方形草坪,边长 。
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 的平方根和算术平方根。
错解: ,所以 的平方根和算术平方根都是 。
正解: 的算术平方根是 ; 的平方根是 。
原因: 混淆”平方根”与”算术平方根”。 表示算术平方根(非负),一个正数只有一个算术平方根;平方根则是两个,记作 。凡求平方根要写”“,求算术平方根只写非负值。
易错点 2: 与 混为一谈,漏掉绝对值
典例: 计算 。
错解: 。
正解: 当 时 ,当 时 ,即 。因为 ,所以 。
原因: 误以为”平方与开方直接抵消”。 表示 的算术平方根,结果一定是非负数,而 本身可能为负,所以 而不是 。 的前提是 。
易错点 3:把”无限小数”都当作无理数
典例: 判断 是不是无理数。
错解: 是无限小数,所以它是无理数。
正解: 是无限循环小数,可以化为分数 ,所以是有理数。只有无限不循环小数才是无理数。
原因: 只记住了”无理数是无限小数”的一半,漏掉了”不循环”这个关键条件。判断关键看小数是否循环:无限循环小数都是有理数。
易错点 4:把带根号的数都当作无理数
典例: 判断 和 中哪些是无理数。
错解: 和 都带根号,都是无理数。
正解: 是整数,是有理数;只有 是无理数。
原因: 把”带根号”误作无理数的判断标准。判断依据是”是否为无限不循环小数”:开得尽的根号数(如 、)是有理数。
易错点 5:忽略负数没有平方根(被开方数非负)
典例: 当 为何值时, 有意义?
错解: 当 为任意实数时, 都有意义。
正解: 由被开方数非负,得 ,即 。所以当 时, 有意义。
原因: 忽略”负数没有平方根(算术平方根)“这一前提。 有意义必须满足 ,这是求字母取值范围时的隐含条件。
易错点 6:认为两个无理数的和一定是无理数
典例: 判断:两个无理数的和一定是无理数。
错解: 正确。无理数加无理数,结果还是无理数。
正解: 错误。如 与 都是无理数,但 ,是有理数; 与 的和 也是有理数。
原因: 把”有理数的运算封闭性”错误地类比到无理数上。两个无理数的和、差、积、商都不一定是无理数,可能得到有理数,需具体计算判断。
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