課文 b...1 單元一:平方根與近似值 課文a:根號的意義...
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目 錄
單元一:平方根與近似值......................................................................................... 1
課文 A:根號的意義 ......................................................................................... 1
課文 B:根號的值 ........................................................................................... 12
課文 C:平方根的意義 ................................................................................... 27
單元二:根式的運算............................................................................................... 33
課文A:多項式............................................................................................... 33
課文 B:最簡根式與分母有理化 ................................................................... 41
課文 C:根式的加減 ....................................................................................... 50
課文 D:根式的四則運算 ............................................................................... 59
單元三:畢氏定理................................................................................................... 66
課文 A:畢氏定理 ........................................................................................... 66
課文 B:平面上兩點間的距離 ....................................................................... 78
1
單元一:平方根與近似值
課文 A:根號的意義
這一章要學習的內容是根號與畢氏定理。
關鍵:什麼是根號呢?
我們從正方形的面積與邊長關係討論起。
已知一個正方形的面積是 1,那麼它的邊長是多少?
我們馬上知道它的邊長是 1,因為 1 × 1 = 1。
如果給一個大一點的正方形,已知它的面積是 4,請問它的邊長是多
少?
我們也可以算出它的邊長是 2,因為 2 × 2 = 4。
那你心裡會不會想:在正方形面積從 1 到 4 中間,有沒有一種正方
形它的面積是 2?或是有沒有一種正方形它的面積是 3?
當然有!我們先把它畫出來。
那你會不會好奇,它們的邊長分別會是多少呢?
2
我們來做一點簡單的觀察,你會發現當正方形面積為 1 時邊長為 1,
當正方形面積為 4 時邊長為 2,面積 2 和面積 3 的正方形夾在面積 1
和面積 4 中間。
所以面積為 2 和 3 的正方形,邊長應該夾在 1 和 2 中間。
我們可以大膽的猜測,邊長是 1 和 2 中間的一半,也就是1.5。
而當邊長為1.5時,正方形面積為1.5 × 1.5 = 2.25。
這代表在面積為 2 和面積為 3 的正方形間,還夾有一個正方形,它
的邊長是 1.5,面積是 2.25。
由於面積2.25 的正方形比我們要求的面積 2 的正方形還要大。
所以我們要試試比 1.5 小一點的邊長。
我們來試試邊長 1.4 的正方形吧!
邊長 1.4 的正方形面積,等於1.4 × 1.4 = 1.96 。
所以我們可以發現邊長 1.4 的正方形面積1.96 比 2 來得小!
3
這代表在面積 2 的正方形前面有一個正方形的面積是 1.96。
如下圖所示,
因此,我們又可以知道面積 2 的正方形,它的邊長應該夾在 1.4 到1.5
中間。
我們繼續來試一下邊長 1.45 。算一下 1.45 × 1.45 = 2.1025,又比面
積是 2 的正方形大一點點。
接著再試邊長 1.41,算一下1.41 × 1.41 = 1.9881,那我就知道面積
為 2 的正方形夾在邊長為 1.41 和 1.45 的中間。
1.41 和 1.45 的中間是什麼數字?
我們猜一下數字1.413,面積等於1.413 × 1.413 = 1.996569,越來越
接近 2 了!
雖然我們可以這樣一直做下去,讓面積越來越接近 2。
4
但事實上,不管怎麼找,我們其實找不到一個曾經學過的數,它所
圍成的正方形面積會剛好等於 2!
關鍵:那麼,面積為 2 的正方形邊長究竟是什麼呢?
於是數學家們利用〝 √ 〞(唸作根號)這個符號,創造出一種新的
數來解決這個問題。
例如,正方形面積為 2 ,我們就將邊長直接表示為〝 √ 2 〞,唸作
「根號 2 」;
同樣的,正方形面積是 3,那我們就將邊長直接表示為〝 √ 3 〞,
唸做「根號 3 」。
我們將 √ 2 和 √ 3 這樣的數,稱做「根號數」。
有了這個符號〝 √ 〞,表示一個正方形的邊長就輕鬆多了。我們
連算都不用算!只要在前面掛一個 √ 就好。
正方形面積為 2 的邊長是 √2 ,正方形面積為 3 的邊長是 √3 。
所以,我們可以將正方形面積和邊長的關係寫出下面的等式:
√正方形面積 = 邊長
5
我們都知道正方形面積算法是「邊長2
= 邊長 × 邊長 = 面積」。
因此,如果√2 代表正方形面積為 2 的邊長,那麼 (√2)2 就會是在算
這個正方形面積,也就是 2,我們就可以寫出下面的等式
(√2)2 = √2 × √2 = 2。
從這個等式,我們可以觀察到兩件事:
⊙第一:√ 2 的平方會等於 2,也就是(√ 2 )2 = 2,
⊙第二:√2 × √2 = 2。
所以,當我們看到某一個根號數的平方時,就可以直接求出答案,
如(√ 7 )2就可以馬上知道(√ 7 )2 = 7,同樣的道理(√ 11 )2 = 11。
而當兩個相同的根號數相乘時,我們同樣也可以直接求出答案,如
√ 7 × √ 7 = 7,√ 11 × √ 11 = 11。
接著,我們來做三個例題.。這些例題的目標如下:
例題 1.以根號數表示正方形的邊長或求出面積
例題 2.求出根號數的平方之值
例題 3.比較根號數的大小關係
6
Ex 1:
正方形面積為 5 ,則邊長為何?正方形邊長為 √7 ,則面積為為何?
解:我們利用〝 √ 〞這個符號,來表示一個正方形的邊長。
所以正方形面積為 5 ,則邊長就會是 √ 5 ;
那麼正方形邊長為 √ 7 ,則面積就會是 7。
Ex 2:計算下列各式.
(1) (√ 11 )2 = 。
(2) (√ 4.9 )2 = 。
(3) (√ 2
3 )2 = 。
解:(1) (√11)2
= √11 × √11 = 11。
(2) (√4.9)2 = √4.9 × √4.9 = 4.9 。
(3) (√2
3)2 = √
2
3× √
2
3=
2
3。
7
關鍵:根號裡面的數可以是負數嗎?
既然我們利用√ (根號)來表示一個正方形面積的邊長的話,它就
會有一些限制!
想一下,前面說的〝 √正方形面積 = 邊長〞。
我們知道正方形面積與邊長不會有負值,所以根號內的數和根號本
身的值也不可以為負。
例如,因為不會有正方形的面積是 −3,所以在國中階段不會有 √−3
這種數。
而因為也沒有正方形的邊長會是 −3,所以也不會有一個數 a的根號
值是 −3,也就是不會有√ a = −3。
關鍵:如何比較兩個根號數的大小
接下來我們要來談一談,如何比較兩個根號數的大小。
以√2 和√ 5
3 當作例子。當我們要比較 √2 和√
5
3 的大小時,我們可以
利用根號的意義來想一下。
√2 表示正方形面積為 2 的邊長,√5
3 表示正方形面積為
5
3 的邊長。
8
如下圖所示:
很明顯的知道面積為 2 的正方形比面積為 5
3 的正方形還要大,所以正
方形面積為 2 的邊長 √2 當然比正方形面積為 5
3 的邊長 √
5
3 還要大。
Ex 3:試比較 √99 和 10 的大小。
解:首先,我們知道:
以√99為邊長的正方形,其面積為(√99)2 = 99;
而以 10為邊長的正方形,其面積為(10)2 = 100。
因為當正方形的面積愈大,其邊長也愈大,
所以,由 100 > 99 ,可得10 > √99 。
2 5
3 √2 √
5
3
9
重點提問
1. 請問在上面的課文中,「√ 」唸成什麼?請你用自己的話解釋
什麼是「√ 」?
2. 從上面的課文中,我們利用到根號來表示正方形邊長的大小,也
就是√正方形面積 = 邊長,請問這會讓根號產生什麼限制?
3. 要如何比較 √7 和 √8 的大小?為什麼可以這樣比較?
10
․隨堂練習:
1. 以下都是正方形,請填寫它的邊長。
2. 以下都是正方形,請填寫它的面積。
3. 請算出以下的值。
(1) √6 × √6 =
(2) √11 × √11 =
(3) (√15)2 =
(4) (√23)2 =
? 面積=12 面積=6 面積=8 ?
?
?
面積=15
面積= √5 面積= √11
11
4. 比較下列各小題中,兩數的大小關係:(在空格中填入>、=、<)
(1) √8 √11
(2) √25 5
(3) √17 4
(4) √11
4 √3
(5) √0.1 0.1
還是不太懂,請看下面影片:
根號的意義(1)
https://www.youtube.com/watch?
v=VVDCF--actE
還是不太懂,請看下面影片
根號的意義(2)
https://www.youtube.com/watch?
v=egPP9W_Hk7w
12
課文 B:根號的值
從課文 A 我們知道根號(√ )可以用來表示正方形的邊長。
例如:面積為2 的正方形,其邊長是 √2 ;
面積為3 的正方形,其邊長是 √3 ;
面積為4 的正方形,其邊長是 √4 。
而 4 剛好是 2 的平方(22) ,也就是面積為 4 的正方形,它的邊長其
實就是 2 ,所以 √4、√22、2 這三個其實是相等的,也就是:
√4 = √22 = 2
如此一來,我們就可以將√4的值算出來了。
那麼,除了√4以外,還有沒有其他數的根號值可以算出一個準確的
值?當然有!
例如:√9 = √32 = 3、√16 = √42 = 4、√25 = √52 = 5、...
你有沒有發現以上這些可以直接算出一個準確根號值的數,根號裡
面的數剛好都是某一個整數的平方,如9 = 32、16= 42、25= 52,
像這樣恰好是另一個整數的平方的數,我們稱作「完全平方數」。
只要根號內的數是「完全平方數」,就可以直接算出根號數的值,
如√9 = √32 = 3、√16 = √42 = 4、√25 = √52 = 5。
13
接著,我們來做六個例題。這些例題的目標如下:
例題 1.算出完全平方數的根號值
例題 2.算出分子與分母均為完全平方數之分數的根號值
例題 3.算出帶分數的根號值
例題 4.算出小數的根號值
例題 5.利用十分逼近法,求根號數的近似值
例題 6.利用查表,求根號數的近似值
Ex 1:計算下列各數
(1) √81 (2) √441 (3) √784
◎解題思維:
我們要算出一個根號的值,要試著去看看根號內的數是否為「完全
平方數」。例如 81 我們一下就知道是 9 的平方了。
但是如果那個數比較大,沒辦法直接看出來,那就要先將那個數做
因數分解,再將結果兩兩配對成某個數的平方,例如 441 這個數字
就稍微大了一些,所以我們利用短除法做因數分解,
14
會發現 441 = 32 × 72 ,有 2 個 3 、2 個 7 ,
所以 441 = (3 × 7)2。接下來就可以直接算出根號的值了!
解:(1) 81 = 92,所以 √81 = √92 = 9。
(2) √441 = √32 × 72
= √(3 × 7)2
= 3 × 7 = 21
441 = 32 × 72
(3) √784 = √42 × 72
= √(4 × 7)2
= 4 × 7 = 28
784 = 42 × 72
除了正整數以外,有些分數也可以利用同樣的想法去計算!
Ex 2:Ex2.計算下列各數
(1) √81
121 (2) √
100
441
◎解題思維:
在計算分數根號的值時,其實是跟整數的道理是一樣的,我們也是
試著將分數處理成某個分數的平方,例如 81
121 ,分子、分母分別利用
短除法來因式分解,像是 81 = 92、121 = 112 ,因此 81
121=
92
112=
(9
11)2。接下來就可以直接算出根號的值了!
15
解:
(1)
81
121=
92
112= (
9
11)2
√81
121=
9
11
(2)
100
441=
102
32×72=
102
(3×7)2= (
10
21)2
√100
441=
10
21
441 = 32 × 72
那當遇到帶分數時,要怎麼處理呢?
Ex 3:計算 √19
16 之值。
◎解題思維:
我們在計算帶分數的根號時,我們必須要先將帶分數化成假分數,
19
16=
25
16 ,然後再處理成某個分數的平方,
25
16= (
5
4)2 。接下來就可
以直接算出根號的值了!
16
解: 19
16=
25
16=
52
42= (
5
4)2
√1 9
16 = √
25
16= √(
5
4)2 =
5
4
★常見的錯誤省思:
有些同學會以為,在計算 √19
16 時,認為根號內的 1是12、9是32 ,
而 16是42。所以就將√19
16 誤認為會等於 1 +
3
4 。
如果,√19
16 真的等於 1
3
4 ,那代表1
3
4 平方後會等於1
9
16。
我們試著來做一下13
4 的平方,看看它會不會真的等於1
9
16。
(13
4)2 = (
7
4)2 =
49
16= 3
1
16
你有沒有發現13
4 平方後,並不會等於1
9
16。
換句話說,√19
16 並不等於 1
3
4 。
所以千萬記得,在計算帶分數的根號值時,必須要先化成假分數才
可以喔!
17
如果是要算小數的根號時,要怎麼做呢?
Ex 4:計算下列各數
(1) √0.04 (2) √20.25
◎解題思維:
我們利用前面計算分數的根號之經驗,先將小數化成分數,就可以
繼續算下去了。
解:(1) 0.04 =4
100=
22
102= (
2
10)2
√0.04 = √4
100=
2
10= 0.2
(2) 20.25 =2025
100=
52×92
102= (
5×9
10)2
√20.25 =5×9
10=
45
10= 4.5
當根號內的數值是某個整數或是分數的平方時,我們可以輕易的把
結果算出來,例如 √4、√64、√4
9 、√0.25 等…。
但是像是 √2、√3 這類不是某個整數或是分數的平方的,我們就沒
辦法準確得算出大小,所以我們必須透過一些方法估算出 √2 或 √3
的近似值,那有什麼方法呢?
分別是十分逼近法、查表法及使用計算機。
18
關鍵:估算 √𝟐 或 √3 的近似值
方法一:十分逼近法
我們用一個例子來說明十分逼近法是什麼:
Ex 5:請以十分逼近法計算出 √2 的近似值,並以四捨五入法取到
小數點後第 2位。
◎解題思維:
要算到小數點第二位,我們就要算小數點第三位,然後針對小數點
第三位四捨五入才有辦法算出來。
依照前面的討論,面積為 2的正方形,其邊長就是√2。
因為 12 = 1、22 = 4,所以√2是在 1~2 之間。
那 1~2 之間我們把它 10 等分,得到 1.1、1.2、1.3、1.4、1.5 …一直
到 1.9。我要的是哪一點呢?
假設用 1.3,1.32 = 1.69 還不到 2 ,所以繼續下去;1.42 = 1.96,很
接近 2 了,再繼續下去 1.52 = 2.25 ,超過 2 了。而因為我們知道 2 在
1.96~2.25 之間,所以平方等於 2 的這個數也會在 1.4~1.5 之間。
2 1
4 1
√2
2
19
那我再繼續把它 10 等分分成 1.41、1.42、1.42、…、1.49 。
那我們猜 1.41 好了, 1.412 = 1.9881、1.422 = 2.0164,發現 2 在這
兩數之間,因此平方等於 2 的這個數會在 1.41~1.42 之間。
我們可以繼續分成 1.411、1.412、…、1.419 。
那要猜哪一個?比方說猜 1.4112 ≒ 1.990921 還不到 2,所以繼續
1.4122 ≒ 1.9937 也還不到 2,1.4132 ≒ 1.9965 也不到 2,
1.4142 ≒ 1.9993 很接近了,1.4152 ≒ 2.0022 超過 2 了,所以知道此
數在 1.414 和 1.415 中間。
而這兩數中間有 1.4141、1.4142、1.4143、…、1.4149,所以又可
以 10 等分繼續算下去。
像這樣子每個段落都給它 10 等分,慢慢地逼近 √2 的值,這種方法
就稱為十分逼近法。
算到最後,我們可以得到 √2 = 1.414 … 一直下去,不過這題目沒有
到這麼多位,只要求到小數第二位,所以算到 1.414 再對第三位四捨
五入就可以了。
20
解:
第一步:
12 = 1
22 = 4
√2 介於 1 和 2 之間,
√2 = 1.…
第二步:
(1.1)2 = 1.21
(1.2)2 = 1.44
(1.3)2 = 1.69
(1.4)2 = 1.96
(1.5)2 = 2.25
√2 介於 1.4 和 1.5 之間,
√2 = 1.4…
第三步:
1.412 = 1.9881
1.422 = 2.0164
√2 介於 1.41 和 1.42 之間,
√2 = 1.41…
第四步:
1.4112 ≒ 1.990921
1.4122 ≒ 1.9937
1.4132 ≒ 1.9965
1.4142 ≒ 1.9993
1.4152 ≒ 2.0022
√2 介於 1.414 和 1.415 之間,
√2 = 1.414…
經過小數點第三位四捨五入後,√2 ≒ 1.41
2
2
2
2
21
方法二:查表法
接下來要介紹求根號數的近似值第二種方法:查表法。
既然叫「查表法」,那麼就會有一張表,這張表叫「乘方開方表」。
𝑁 𝑁2 √𝑁 √10𝑁 14 196 3.7416 11.8321 15 225 3.8729 12.2744 16 256 4.0000 12.6491 17 289 4.1231 13.0384
既然叫做「乘方開方表」,表上當然可以看到有乘方也有開方。
例如當 𝑁 = 14 時,𝑁2 也就是 142 會等於 196 ;
√𝑁 也就是 √14 , √14 會接近 3.7416 (這個是近似值, 3.74162 不會
剛剛好等於 14 );√10𝑁 也就是 √140 會接近 11.8321 。
利用這張表,就可以計算相關數字的根號了!
那我們利用例題 6來看一下應該要怎麼使用。
Ex 6:利用乘方開方表,查出下列近似值。
(1) 172 (2) √15 (3) √160 (4) √324
22
解:
𝑁 𝑁2 √𝑁 √10𝑁 14 196 3.7416 11.8321 15 225 3.8729 12.2744 16 256 4.0000 12.6491 17 289 4.1231 13.0384 18 324 4.2426 13.4164
(1)172:查 𝑁 = 17 ,對到 𝑁2,得到 172 = 289。
(2)√15:查 𝑁 = 15 ,對到 √𝑁,得到 √15 ≒ 3.8729。
(3)√160:查 𝑁 = 160 ,對到 √10𝑁,得到 √160 ≒ 12.6491。
(4)√324:在 𝑁 這欄當中,發現沒有324,但是整張表可以看到
𝑁 = 18 ,對𝑁2,得到 182 = 324,所以可以知道
√324 = √182 = 18。
方法三:使用計算機
除了十分逼近法和查表法之外,我們還可以使用計算機,雖然通常
考試中不能使用,但是在生活中卻是一個很好的幫手喔!
首先,準備一臺有√ 鍵的計算機,我們就是利用這個按鍵來計算
根號的近似值。
例如想要計算√3的值
23
第一步:輸入數字 3
第二步:按下 √ 鍵
第三步:就可以得到答案了
√3 ≒ 1.7320508075
可以驗證一下,用計算機計算
1.7320508075 × 1.7320508075
發現非常接近 3 !
重點提問
請舉出一個可以準確計算出根號值的數字。這類數字有什麼樣的特
性?
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B.隨堂練習:
1. 計算下列各數
(1) √100 = (2) √324 = (3) √576 =
2. 計算下列各數
(1) √16
25= (2) √
225
784= (3) √
441
121=
3. 計算下列各數
(1) √111
25= (2) √3
13
81= (3) √1
25
144=
4. 計算下列各數
(1) √0.25 = (2) √1.96 = (3) √6.76 =
25
5. (1) √5 會介於哪兩個正整數之間?
(2) √8 會介於哪兩個正整數之間?
(3) √20 會介於哪兩個正整數之間?
6. 請利用十分逼近法計算出 √14 的近似值到小數點底下第 2位。
7. 利用乘方開方表,查出下列近似值。
𝑁 𝑁2 √𝑁 √10𝑁 17 289 4.123 13.038 18 324 4.242 13.416 19 361 4.358 13.784 20 400 4.472 14.142 40 1600 6.324 20.000
(1) 182 = (2) √19 = (3) √170 =
(4) √361 = (5) √400 =
26
還是不太懂,請看下面影
片
(十分逼近法)
https://www.youtube.com
/watch?v=g7nrMiqiC3U
還是不太懂,請看下面影
片
(查表法)
https://www.youtube.co
m/watch?v=PUsmj3pG_cg
還是不太懂,請看下面影
片
(計算機)
https://www.youtube.com/
watch?v=1wkpVssJH0E
還是不太懂,請看下面影
片根號的意義(例 1~例 5)
https://www.youtube.com/
watch?v=MAnymh61HQc
還是不太懂,請看下面影
片根號的意義(例6~例7)
https://www.youtube.com/
watch?v=gcYNaIoJ5l8
還是不太懂,請看下面影
片利用完全平方數作化
簡
https://www.youtube.com/
watch?v=lr9GJ5U7RFk
27
課文 C:平方根的意義
接下來我們來看一下「平方根」的意義。
我們以前學過平方的概念,當𝑏2 = 𝑎 時,我們會說 𝑎 是 𝑏 的平方,
例如 32 = 9,我們會說 9 是 3 的平方。
現在我們也可以相反地過來說。
當𝑏2 = 𝑎 時,我們除了可以說 𝑎 是 𝑏 的平方之外,也可以反過來說
𝑏 是 𝑎的「平方根」。
比方說,32 = 9,我們可以說 9 是 3 的平方,也可以反過來說 3 是
9的「平方根」。
所以我們可以這樣來解釋平方根:
某個正數 a的平方根是 m,
就是指 m平方後會等於 a,也就是m2 = a。
因此,我們在判斷一數是否為另一數的平方根時,只要將它平方後
確認是否相等,如果真的相等,它就是另一數的平方根。
例如要判斷 15 是否為 225 的平方根,只要算出 15 的平方(即152),
確認是 225 後,就可以確定 15 是 225 的平方根。
28
關鍵:那麼一個正數的平方根只有一個嗎?
我們知道 3是 9的平方根,因為32 = 9 。而(−3) 的平方也會等於 9 ,
即(−3)2 = 9,所以 (−3) 也會是 9 的平方根。
因此,我們知道一個正數的平方根會有兩個,一個是正數、另一個
是負數。
以 7的平方根來說,要找 7的平方根,就是要找到某一個數平方後
會等於 7。
我們知道 (√7)2 = 7 ,所以 √7 是 7 的一個平方根。
那麼 7的另一個平方根是多少?
因為一個正數的的平方根會有兩個,一個是正數、另一個是負數。
所以 7的另外一個平方根會是負數,也就是−√7,因為(−√7)2 =
(−√7) × (−√7) = 7
從上面的討論中,我們可以知道:
一個正數的平方根會有兩個,一個是正的,另一個是負的;正的
就稱為正平方根、負的就稱為負平方根,兩個互為相反數!
29
接著,我們來做四個例題。這些例題的目標如下:
例題 1.求出給定已知數的平方根
例題 2.平方根與平方的關係
例題 3.平方根與平方的關係
例題 4.平方根與平方的關係
Ex 1:求下列各數的平方根
(1) 17 (2) 64 (3) 25
81 (4) 1
9
16 (5) −169
解:
(1) 17 不是完全平方數,所以直接就知道正平方根 √17 ,但是平方
根有兩個且互為相反數,所以負平方根就是 −√17 。
(2) 64 是 8 的平方,所以就知道 64 的平方根是 8 和 −8 。
(3) 25
81 的正平方根是√
25
81= √
52
92=
5
9 ,但是平方根有兩個且互為相反
數,所以負平方根就是 −5
9 。
(4)要求 19
16 的正平方根 √1
9
16= √
25
16= √
52
42=
5
4 ,但是平方根有兩
個且互為相反數,所以負平方根就是 −5
4 。
(5)不會有一個數的平方會是負的,所以不存在。
30
Ex 2:回答下列問題
(1)若 𝑎 的正平方根為 √31 ,則 𝑎 = ,又 𝑎 的負平方根為何?
(2)若 𝑏 的負平方根為 −3 ,則 𝑏 = ,又 𝑏 的正平方根為何?
解:
(1) 𝑎 的正平方根為 √31,代表 √31 的平方為 𝑎 ,
所以 𝑎 = (√31)2 = 31 ,而 𝑎 的負平方根為 −√31 。
(2) 𝑏 的負平方根為 −3 ,代表 −3 的平方為 𝑏 ,
所以 𝑏 = (−3 )2 = 9 ,而 𝑏 的正平方根為 3 。
Ex 3:已知 −7 是 2𝑘 + 3 的負平方根,則 𝑘 =
◎解題思維:
−7 是 2𝑘 + 3 的負平方根,所代表的意思是 2𝑘 + 3 是(−7) 的平方,
即 2𝑘 + 3 = (−7)2 ,這樣就可以解出 𝑘 了。
解: 2𝑘 + 3 = (−7)2
⇒ 2𝑘 + 3 = 49
⇒ 2𝑘 = 46
⇒ 𝑘 = 23
31
Ex 4:回答下列問題
(1)若 𝑚2 = 225 ,則 𝑚 = 。
(2)若 𝑛2 = 51 ,且 𝑛 < 0,則 𝑛 = 。
解:
(1) 𝑚2 = 225 ,指的意思是 𝑚 是 225 的平方根。而 225 是 15 的平
方,也等於(−15 )的平方,所以 𝑚 為 15 或 −15 。
(2) 𝑛2 = 51 ,且 𝑛 < 0,指的意思是 𝑛 是 51 的負平方根,所以 𝑛 為
−√51 。
重點提問
依據課文的解釋,請你說明一下什麼是「平方根」?
並舉一個例子來解釋。
32
․隨堂練習:
1. 求下列各數的平方根
(1) 100 (2) 324 (3) 25
144 (4) 1
21
100 (5) 1.96
2. 回答下列問題
(1)若 𝑎 的正平方根為 8 ,則 𝑎 = ,又 𝑎 的負平方根為何?
(2)若 𝑏 的負平方根為 −√24 ,則 𝑏 = ,又 𝑏 的正平方根為何?
3. 已知 6 是 3𝑚 + 3 的正平方根,則 𝑚 =
4. 已知−9 是 2𝑛 − 1 的負平方根,則 𝑛 =
5. 回答下列問題
(1)若 𝑥2 = 576 ,則 𝑥 = 。
(2)若 𝑦2 = 68 ,且 𝑦 > 0,則 𝑦 = 。
還是不太懂,請看下面影片平
方根的意義(例 1)
https://www.youtube.com/watc
h?v=xuN_L-nF3p0
還是不太懂,請看下面影片平
方根的意義(例 2~例 5)
https://www.youtube.com/watch
?v=10dh6PpomdA
33
單元二:根式的運算
課文A:多項式
在這個單元中,我們要學根式的運算!
關鍵:什麼是根式呢?
根式就是指含有根號的數或式子,像是 √5、√2 × √5、√12 ÷ √2 、
√27 − √12…等都叫根式。
回想一下,我們在國一學代數式時,有一些簡記的方式,而在根式
當中,也可以利用這些簡記規則去簡記一些根式。例如:
2 × 𝑥 簡記成 2𝑥;2 × √3 就可以簡記成 2√3。
(−1) × 𝑥 簡記成 −𝑥;(−1) × √7 就可以簡記成 −√7。
4
5× 𝑥 簡記成
4
5𝑥 或是
4𝑥
5;
4
5× √3 簡記成
4
5√3 或是
4√3
5。
接下來,我們來看看根式的乘法運算。
34
關鍵:根式的乘法運算。
√3 × √7 這個式子會等於什麼呢?
我們先將它平方,結果如下:
(√3 × √7)2 = (√3 × √7) × (√3 × √7) = √3 × √7 × √3 × √7
= (√3 × √3) × (√7 × √7) = (√3)2 × (√7)2 = 3 × 7
我們將 √3 × √7 平方後,發現 (√3 × √7)2 = 3 × 7;
利用前面學過的觀念:
若一個正數 a的平方等於 b,則 a就是 b的正平方根。
因此,√3 × √7 是 3 × 7的正方平根;
而3 × 7的正方平根本來就可以直接寫成√3 × 7
因此,得到 √3 × √7 = √3 × 7。
從上面的這個例子,我們可以得到一個結論:
若 𝑎、𝑏 均大於等於 0,則 √𝑎 × √𝑏 = √𝑎 × 𝑏
接著,我們來做三個例題。這些例題的目標如下:
例題 1.利用根式的乘法運算求值
例題 2.利用根式的乘法運算求值
例題 3.利用根式的除法運算求值
有兩個 √3 、兩個 √7!
我們換位置乘一下!
35
Ex 1:計算下列各根式的乘積:
(1) √7 × √13 (2) √6 × √5
2 (3) √
9
10× √
5
2
解:(1) √7 × √13 = √7 × 13 = √91
(2) √6 × √5
2= 6
3 5
2 = √15
(3) √9
10× √
5
2=
9
10 2
5
2= √
9
4
注意!√9
4 還可以繼續化簡,√
9
4= √(
3
2)2 =
3
2
Ex 2:計算下列各根式的乘積:
(1) 2√7 × 5√3 (2) √7
5× 8√5 (3)
2
5√11 ×
3
4√3
◎解題思維:
這題根式的乘法計算已經跟上題有些不一樣了,每個根號前面多了
一個數。
我們來想一下,從前面根式的簡記可以知道:
2√7 = 2 × √7 ;5√3 = 5 × √3。
36
所以我們計算 2√7 × 5√3 時,
2√7 × 5√3 = 2 × √7 × 5 × √3 = 2 × 5 × √7 × √3
= (2 × 5) × (√7 × √3) = 10 × √21 = 10√21
仔細看這個計算的過程,其實會發現這個根式乘積的計算就是:
“根號外面乘根號外面,根號裡面乘根號裡面”
例如在計算 2√7 × 5√3 時,
根號外面乘根號外面就是 2 × 5,根號裡面乘根號裡面就是 7 × 3,
所以 2√7 × 5√3 = (2 × 5)√7 × 3 = 10√21。
解:(1) 2√7 × 5√3 = (2 × 5)√7 × 3 = 10√21
(2) √7
5 其實就是
1
5√7,根號外面就是
1
5 ,根號裡面就是 7。
√7
5× 8√5 =
1
5√7 × 8√5 = (
1
5× 8) √7 × 5 =
8
5√35
(3) 2
5√11 ×
3
4√3 = =
3
10√33
看完根式的乘法運算後,來看一下根式的除法運算。
37
關鍵:根式的除法運算。
我們如果要計算√11 ÷ √2 這個式子呢?
回憶一下,我們之前有學過除法與分數的關係,例如 3
4 可以想像成有
兩種唸法,一種是由下往上唸,唸成「4 分之 3」;而另一種就是由
上往下唸,唸成「3 除以 4」。
所以 √11 ÷ √2 其實就是 √11
√2。那這個分數會等於什麼?
我們先將√11
√2平方,結果如下:
(√11
√2)2 =
√11
√2×
√11
√2 =
√11×√11
√2×√2=
(√11)2
(√2)2=
11
2
我們將 √11
√2 平方後,發現 (
√11
√2)2 =
11
2;
利用前面學過的觀念,
若一個正數 a的平方等於 b,則 a就是 b的正平方根。
因此,√11
√2 是
11
2 的正方平根;
而 11
2 的正方平根本來就可以直接寫成√
11
2
因此,得到 √11
√2= √
11
2 。
而 11
2 其實就是 11 ÷ 2 ,所以 √11 ÷ √2 =
√11
√2= √
11
2= √11 ÷ 2
38
所以我們得到一個結論:
若 𝑎 ≥ 0、𝑏 > 0 ,則 √𝑎 ÷ √𝑏 =√𝑎
√𝑏= √
𝑎
𝑏= √𝑎 ÷ 𝑏
我們來試試看例題 3。
Ex 3:計算下列各式:
(1) √48 ÷ √12 (2) √4
3÷ √
2
9 (3) √12 ÷ √
4
5
解:
(1) √48 ÷ √12 = √48 ÷ 12 = √4 = 2
= √6 (2) √4
3÷ √
2
9= √
4
3÷
2
9=
= √15 (3) √12 ÷ √4
5= √12 ÷
4
5=
√4還可以化簡為 2 !
39
重點提問
1. 請問根式的乘法怎麼運算?請用這個運算規則計算 5√6 × 3√5。
2. 請問根式的除法怎麼運算?請用這個運算規則計算 √36
7÷ √7。
還是不太懂,請看下面影片(1)
根式的乘法運算
https://www.youtube.com/watch
?v=vbbYeHt0BLk
還是不太懂,請看下面影片(2)
根式的除法運算
https://www.youtube.com/watch
?v=kR5DsEqRqgo
40
․隨堂練習
1.計算下列各根式的乘積:
(1) √6 × √35 (2) √14 × √3
7 (3) √
6
5× √
10
3
2.計算下列各根式的乘積:
(1) 3√5 × 2√2 (2) √2
3× 9√3 (3)
3
2√5 ×
4
9√7
3.計算下列各式:
(1) √98 ÷ √2 (2) √7
15÷ √
7
30 (3) √18 ÷ √
6
5
41
課文 B:最簡根式與分母有理化
在根式的運算中,我們常常會希望式子可以盡量的簡單清楚而且有
一致性,所以我們就會借用最簡根式來做化簡處理。
關鍵:什麼是最簡根式呢?
就是指根式已經化簡到無法再化簡的根式!
像√8 就是可以繼續化簡的根式:
√8 = √22 × 2 = √22 × √2 = 2 × √2 = 2√2
2√2 已經無法再化簡了,所以我們就稱 2√2 是 √8 的最簡根式。
又像是 √12:
√12 = √22 × 3 = √22 × √3 = 2 × √3 = 2√3 ,
2√3 已經無法再化簡了,所以我們就稱 2√3 是 √12 的最簡根式。
8 可以拆成 22 × 2
根式的乘法運算:√𝑎 × √𝑏 = √𝑎 × 𝑏;
這個等式反過來看,即√𝑎 × 𝑏 = √𝑎 × √𝑏
42
接著,我們來做六個例題。這些例題的目標如下:
例題 1.根號內為正整數的根式化簡
例題 2.根號內為正整數連乘積的根式化簡
例題 3.利用根式的乘法進行化簡
例題 4.分子、分母都有根號的化簡
例題 5.根號內為正分數的根式化簡
例題 6.根號內為正小數的根式化簡
Ex 1:將下列各式化為最簡根式:
(1) √72 (2) √80 (3) √360
◎解題思維:
我們在化簡根式的時候,只要是完全平方數就可以再往外提出去,
目標就是要提到不能再提為止。所以我們在對根號內的數因數分解
時,可以盡量用完全平方數去分解。
解:
(1)
√72 = √4 × 9 × 2 = √4 × √9 × √2 = 2 × 3 × √2 = 6√2
(2)
√80 = √4 × 4 × 5 = √4 × 4 × √5 = 4 × √5 = 4√5
(3)√360 = √36 × 10 = 6√10
(1)
(2)
(3)
剛好兩個 4 !
43
Ex 2:將下列各式化為最簡根式:
(1) √22 × 33 × 5 (2) √24 × 35 (3) √24 × 54
◎解題思維:
跟上一題一樣,我們在化簡根式的時候,只要是完全平方數就可以
再往外提出去,這一個過程我們可以利用「集滿兩個換出去」這個
口訣記。
這個口訣是什麼意思呢?
像是 √22 × 33 × 5 = √22 × 32 × 3 × 5 = √22 × √32 × √3 × 5
= 2 × 3 × √15 = 6√15
我們利用這個口訣,可以這樣想:
√22 × 33 × 5 = 2 × 3 × √3 × 5 = 6√15
根號裡面有 2 個 2、3 個 3、1 個 5
原本裡面 2 個 2,
換出去外面變成 1 個 2
原本裡面 3 個 3,
其中 2 個 3 換出去外面變成 1 個 3;
根號裡面留下 1 個 3。
原本裡面 1 個 5,
集滿兩個才能換出去,
所以繼續留在裡面。
44
再例如 √24 × 35 :
√24 × 35 = 22 × 32 × √3 = 4 × 9 × √3 = 36√3
解:(1) √22 × 33 × 5 = 2 × 3 × √3 × 5 = 2 × 3 × √15 = 6√15
(2) √24 × 35 = 22 × 32 × √3 = 36√3
(3) √24 × 54 = 22 × 52 = 100
Ex 3:計算下列各式,並將結果化為最簡根式:
(1) √6 × √8 × √12 (2) √10 × √14 × √98
解:(1) √6 × √8 × √12 = √6 × 8 × 12 = √6 × (4 × 2) × (2 × 6)
= √6 × 4 × 4 × 6 = 6 × 4 = 24
(2) √10 × √14 × √98 = √10 × 14 × 98
= √(5 × 2) × (2 × 7) × (7 × 14) = 2 × 7 × √5 × 14 = 14√70
原本裡面 4 個 2,
換出去外面變成 2 個 2
原本裡面 5 個 3,
其中 4 個 3 換出去外面變成 2 個 3;
根號裡面留下 1 個 3。
根號裡面有 4 個 2、5 個 3
45
除了上面那種「根號內仍有可以提出到根號外的因數」的根式可以
繼續化簡以外,還有兩大類可以繼續化簡:
(一) 分母有根式,例如:2
√3、
√3
√50 等…。
(二) 根號內仍有小數或分數,例如:√2
3、√0.2 等…。
這兩類在化簡的時候,我們的目標是想將分母的根式消去,讓它成
為有理數,這個過程我們稱為分母有理化。
關鍵:分母有理化
最簡單的方法就是,我們可以利用「 √𝑎 × √𝑎 = 𝑎」將分母有理化。
舉例來說,2
√3 的分母是 √3 ,那我們知道 √3 × √3 = 3,
所以我們分母再乘一個 √3 就可以將分母的根式消掉了。
但是不能只單單乘以分母,我們要維持分數的相等,因此分子分母
應該要同時都乘以 √3 。
所以 2
√3=
2×√3
√3×√3=
2√3
3 。那麼
2√3
3 就是
2
√3 的最簡根式了!
就讓我們來看一題範例吧!
46
Ex 4:將 √3
√50 化為最簡根式。
◎解題思維:
√3
√50的分母是 √50 ,那我們知道 √50 × √50 = 50,所以分子分母應該
要同時都乘以 √50 。
√3
√50=
√3×√50
√50×√50=
√150
50
=5 6
5010
=√6
10
除了這樣算以外,
我們知道分母是 √50 = √52 × 2 ,所以其實只要再乘 √2 就可以將分
母有理化了!
√3
√50=
√3 × √2
√52 × 2 × √2=
√6
5 × 2=
√6
10
答案會是一樣!
解:√3
√50=
√3×√2
√52×2×√2=
√6
5×2=
√6
10
分子 √150 = √25 × 6 = 5√6 ,
所以還可以化簡。
47
關鍵:如果根號內仍有分數怎麼辦呢?
Ex 5:將下列各式化為最簡根式:
(1) √2
3 (2) √
5
18
◎解題思維:
先將 √2
3 化成
√2
√3 ,接著,分子、分母同時乘以 √3 ,就可以繼續算下
去了!
解:(1) √2
3=
√2
√3=
√2×√3
√3×√3=
√6
3
(2) √5
18=
√5
√18=
√5×√2
√32×2×√2=
√10
6
關鍵:如果根號內仍有小數怎麼辦呢?
Ex 6:將下列各式化為最簡根式:
(1) √0.2 (2) √3.2
◎解題思維:
我們只要將小數化成分數,就可以繼續算下去了!
解:(1) √0.2 = √2
10=
√2×√10
√10×√10=
√20
10
=√5
5 =
= √16
5=
√16
√5=
4×√5
√5×√5=
4√5
5 (2) √3.2 =
注意!√20 可以繼續化簡,
√20 = √22 × 5 = 2√5。
48
重點提問
1. 從上面的課文中,大致上有三類的根式不是最簡根式,請問是哪
三類?
2. √108 是不是最簡根式?為什麼?
如果不是的話,請用上面課文中化簡的技巧將它化為最簡根式。
3. √7
12 是不是最簡根式?為什麼?
如果不是的話,請用上面課文中化簡的技巧將它化為最簡根式。
4. 3
√11 是不是最簡根式?為什麼?
如果不是的話,請用上面課文中化簡的技巧將它化為最簡根式。
49
․隨堂練習
1.將下列各式化為最簡根式:
(1) √108 (2) √128 (3) √450
(4) √23 × 32 × 52 (5) √26 × 53 (6) √33 × 77
3.計算下列各式,並將結果化為最簡根式:
(1) √10 × √20 × √8 (2) √18 × √12 × √44
4. 將 √8
√27 化為最簡根式。
5. 將下列各式化為最簡根式:
(1) √6
7 (2) √
9
50 (3) √0.9 (4) √5.6
還是不太懂,
請看下面影片(1)最簡根
式與有理化
https://www.youtube.com/
watch?v=Pd9e865QaNw
還是不太懂,
請看下面影片(2)最簡根
式與有理化(例 1~例 3)
https://www.youtube.com/
watch?v=RCWjcpGJCog
還是不太懂,
請看下面影片(3)最簡根
式與有理化(例 4~例 5)
https://www.youtube.com/
watch?v=ANEKsnygRuU
50
課文 C:根式的加減
我們接下來要說的是根式的加減。
關鍵:根式的加減
先回憶一下,二元一次式的化簡。
今天如果要化簡 5𝑥 + 3𝑦 + 2𝑥 − 5𝑦 這個二元一次式的話,
因為同類項才可以合併,所以可以先將同類項標記出來:
然後知道含有 𝑥 項的是 5𝑥 和+2𝑥 合併化簡得到 7𝑥,
含有 𝑦 項的是+3𝑦 和 −5y 合併化簡得到−2𝑦。
所以 5𝑥 + 3𝑦 + 2𝑥 − 5𝑦 = 7𝑥 − 2𝑦。
而根式的加減也有類似的規則,
那就是「同類方根能進行合併,非同類方根不能合併」。
關鍵:什麼是同類方根呢?
𝑎, 𝑏 均為正數,若將 √𝑎 與 √𝑏 化為最簡根式後,根號內的數相同,
我們就稱為它們為同類方根。
51
舉個例子,√12 與 √27。
先化簡成最簡根式:√12 = √4 × 3 = 2√3,√27 = √9 × 3 = 3√3。
像這樣子,√12 的最簡根式 2√3 與 √27 的最簡根式 3√3 的根號部分
都是 √3 ,我們就稱 √12 與 √27 是同類方根。
同類方根在根式的加減非常好用,因為我們只要把同類方根進行合
併就好,不是同類方根就沒辦法合併。
接著,我們來做五個例題。這些例題的目標如下:
例題 1.同類方根的加法
例題 2.不同類方根的加法
例題 3.方根的加減法
例題 4.方根的加減法
例題 5.分子、分母含有方根的加減法
52
Ex 1:計算下列各式,並將結果化為最簡根式。
(1) 5√3 + 2√3 (2) 7√2 − √2
◎解題思維:
5√3 + 2√3 所代表的是 5 個 √3 加上 2 個 √3 ,那加完之後就是有
(5 + 2) 個 √3 ,也就是 (5 + 2)√3 = 7√3。
7√2 − √2 所代表的是 7 個 √2 扣掉 1 個 √2 ,那扣完之後就是有
(7 − 1) 個 √2 ,也就是 (7 − 1)√2 = 6√2。
解:(1) 5√3 + 2√3 = (5 + 2)√3 = 7√3
(2) 7√2 − √2 = (7 − 1)√2 = 6√2
Ex 2:計算下列各式,並將結果化為最簡根式。
(1) 5√3 − 2√2 + √3 + 3√2
(2) 2√11 + 2√6 + 2 − 3√11 + √6
解:(1)
5√3 − 2√2 + √3 + 3√2 = 6√3 + √2
說明:
這題有不同類型的同類方根。
一類是與 √3 有關的同類方根。有兩個,分別是 5√3 和 +√3,兩個
53
合併化簡後會得到 6√3 。
另一類是與 √2 有關的同類方根。也有兩個,分別是 −2√2 和
+3√2,兩個合併化簡後會得到 +√2。
所以 5√3 − 2√2 + √3 + 3√2 合併化簡出來的結果是 6√3 + √2。
(2)
2√11 + 2√6 + 2 − 3√11 + √6 = −√11 + 3√6 + 2
說明:
我們要先分組: 2√11 + 2√6 + 2 − 3√11 + √6
與 √11 有關的同類方根有兩個,分別是 2√11 和 −3√11,兩個合併
化簡後會得到 −√11。
與 √6 有關的同類方根也有兩個,分別是 +2√6 和 +√6 ,兩個合併
化簡後會得到 +3√6。
另外有一個+2 ,沒有跟它同類的。
所以 2√11 + 2√6 + 2 − 3√11 + √6 合併化簡出來的結果是
−√11 + 3√6 + 2。
★省思:
當我們遇到有多組不同類型的同類方根要進行加減時,我們必須先
將同類方根分為同一組,再把同組的同類方根進行合併。
54
Ex 3:計算下列各式,並將結果化為最簡根式。
(1) √63 − √75 (2) √48 + 5√12
◎解題思維:
要先把各個根號化成最簡根式,再利用「同類方根進行合併,非同
類方根不能合併」去合併化簡。
解:
(1) √63 − √75 = 3√7 − 5√3
說明:
√63 = √9 × 7 = 3√7、√75 = √25 × 3 = 5√3,這兩個根式不是同
類方根,所以不能再進行加減法的合併,
所以 √63 − √75 = 3√7 − 5√3 就已經是化到最簡了!
(2) √48 + 5√12 = 4√3 + 5√22 × 3 = 4√3 + 10√3 = 14√3
說明:
√48 = √16 × 3 = 4√3;5√12 = 5√4 × 3 = 5 × 2 × √3 = 10√3,
發現這兩個都是與 √3 有關的同類方根,所以合併後就是 14√3。
55
Ex 4:計算下列各式,並將結果化為最簡根式。
(1) √63 − 3√28 + √175 (2) √20 + √80 + √125 + √180
解:
(1) √63 − 3√28 + √175 = 3√7 − 6√7 + 5√7 = 2√7
(2) √20 + √80 + √125 + √180 = 2√5 + 4√5 + 5√5 + 6√5
= 17√5
Ex 5:計算下列各式,並將結果化為最簡根式。
(1) 1
√2+
√2
2 (2) √
5
4− √
4
5
解:
(1) 1
√2+
√2
2=
1×√2
√2×√2+
√2
2=
√2
2+
√2
2= √2
(2) √5
4− √
4
5=
√5
√4−
√4
√5=
√5
2−
2√5
5= (
1
2−
2
5) √5 =
1
10√5
56
重點提問
1.請用自己的話解釋什麼是「同類方根」?
2. 連連看,將同類方根連在一起。
√2 √24 √5
2 3√7
√2
√12
‧ ‧ ‧ ‧ ‧
‧ ‧ ‧ ‧ ‧
3
√3 √5 2√6 2√2
1
7√7
3. 請問根式的加法怎麼運算?
請用這個運算規則計算 2√5 + 5√2 − √5 − 3√2 。
4. 「4√8 + √3 − √2 + 2√3 − √5」
(1)上面根式當中,請問有幾類同類方根?
(2)計算上面根式,並將結果化為最簡根式。
57
․隨堂練習
1.計算下列各式,並將結果化為最簡根式。
(1) 3√3 + 2√3 (2) 6√6 − √6 (3) √7 + 3√7
2.計算下列各式,並將結果化為最簡根式。
(1) 6√2 + 4√3 + √2 − 2√3
(2) 6√13 + 3√7 − 5 − 6√7 − √13
3.計算下列各式,並將結果化為最簡根式。
(1) √27 − √24 (2) 2√75 + √108
58
4.計算下列各式,並將結果化為最簡根式。
(1) √363 − 2√27 + 4√48
(2) √5 + √45 + √125 + √245
5.計算下列各式,並將結果化為最簡根式。
(1) 2
√3+
√3
2 (2) √
8
9− √
9
8
還是不太懂,
請看下面影片
根式的加減
https://www.youtube.com/
watch?v=IOkWt2x8WhU
59
課文 D:根式的四則運算
接下來我們要來看根式的四則運算,既然是四則運算,當然有加減
跟乘除還有括號都存在。
我們來做四個例題。這些例題的目標如下:
例題 1.利用分配律,進行根式的化簡
例題 2.利用分配律,進行根式的化簡
例題 3.利用乘法公式,進行根式的化簡
例題 4.利用平方差公式,進行根式的化簡
Ex 1:計算 √3(√15 + √21),並化為最簡根式。
解:√3(√15 + √21) = √3 × √15 + √3 × √21
= √3 × √3 × 5 + √3 × √3 × 7=3√5 + 3√7
說明:
這其實是分配律,括號中的 √15 跟 √21 其實共同擁有外面的 √3,
我們將 √3 乘進去,
即 √3(√15 + √21) = √3 × √15 + √3 × √21,然後再進行化簡。
60
Ex 2:計算 (3√5 − 2)(4√5 + 3),並化為最簡根式。
解:
(3√5 − 2)(4√5 + 3) = 3√5 × 4√5 + 3√5 × 3 − 2 × 4√5 − 2 ×
3
= 60 + 9√5 − 8√5 − 6 = 54 + √5
說明:
這是兩個根式乘以兩個根式,就是利用分配律分別相乘,
(3√5 − 2)(4√5 + 3)
然後再進行化簡。
接下來我們來看一下跟乘法公式有關的題目!
Ex 3:計算下列各式,並化為最簡根式。
(1) (3 − 2√7)2 (2) (2√5 + 3√2)2 (3) (√5 + 1)(√5 − 1)
1
2
3
4
1
2
3
4
61
解:(1) (3 − 2√7)2
= 32 − 2 × 3 × 2√7 + (2√7)2
= 9 − 12√7 + 28 = 37 − 12√7
說明:
這一小題其實就是利用差的平方公式:(𝑎 − 𝑏)2 = 𝑎2 − 2𝑎𝑏 + 𝑏2
把 (3 − 2√7)2
括號內的 3 當成 𝑎,2√7 當成 b 。
所以 (3 − 2√7)2
= 32 − 2 × 3 × 2√7 + (2√7)2
( 𝑎 − 𝑏 )2 = 𝑎2 − 2𝑎𝑏 + 𝑏2
= 9 − 12√7 + 28 = 37 − 12√7
(2) (2√5 + 3√2)2 = (2√5)2 + 2 × 2√5 × 3√2 + (3√2)2
= 20 + 12√10 + 18 = 38 + 12√10
說明:
這一小題其實就是利用和的平方公式:(𝑎 + 𝑏)2 = 𝑎2 + 2𝑎𝑏 + 𝑏2
把 (2√5 + 3√2)2 括號內的 2√5 當成 𝑎,3√2 當成 b 。
所以 (2√5 + 3√2)2 = (2√5)2 + 2 × 2√5 × 3√2 + (3√2)2
( 𝑎 + 𝑏 )2 = 𝑎2 + 2𝑎𝑏 + 𝑏2
= 20 + 12√10 + 18 = 38 + 12√10
2 × 3 × 2√7 (2√7)2 = 2√7 × 2√7 = 4 × 7
(2√5)2
= 2√5 × 2√5
= 4 × 5
2 × 2√5 × 3√2 (3√2)2
= 3√2 × 3√2
= 9 × 2
62
(3) (√5 + 1)(√5 − 1) = √52
− 12 = 5 − 1 = 4
說明:
這一小題其實就是利用平方差公式:(𝑎 + 𝑏)(𝑎 − 𝑏) = 𝑎2 − 𝑏2
√5 當成 𝑎,1 當成 b 。
所以 (√5 + 1)(√5 − 1) = √52
− 12
( 𝑎 + 𝑏 )( 𝑎 − 𝑏 ) = 𝑎2 − 𝑏2
= 5 − 1 = 4
關鍵:奇怪分數 2
√5+1
看完一些根式的四則運算後,我們來看個奇怪分數:2
√5+1。
𝟐
√𝟓+𝟏 是不是一個最簡根式?當然不是啊!看它的分母:√5 + 1 ,含
有根式,而且實際上它還可以繼續化簡,化簡到分母不含有根式。
文本 B當中有提到,當分母為一個 √𝑎 時,再乘一個 √𝑎 就會使得
「√𝑎 × √𝑎 = 𝑎」,分母的根式就會消除。
如果我們 2
√5+1 分子分母同乘以 √5 ,會發現 (√5 + 1) × √5 = 5 + √5,
分母一樣會有根式。那該怎麼辦呢?
63
我們就利用平方差公式:(𝑎 + 𝑏)(𝑎 − 𝑏) = 𝑎2 − 𝑏2 來解決這個問題。
分母是 (√5 + 1) ,就把它當成是 (𝑎 + 𝑏) ,那還需要乘以一個
(𝑎 − 𝑏) 來湊成平方差公式,也就是還需要乘以 (√5 − 1)。
(√5 + 1)(√5 − 1) = (√5)2 − 12 = 5 − 1 = 4 ,這樣分母就成功消除
根式了。
分母乘以 (√5 − 1),要維持分數的相等,當然分子也要乘以(√5 − 1)。
=(√5−1)
2 ,
(√5−1)
2 就是
2
√5+1 的最所以
2
√5+1=
2(√5−1)
(√5+1)(√5−1)=
簡根式。
我們來看例題 4。
Ex 4:將下列根式化為最簡根式
(1) 7
√13−√6 (2)
2
√21+5
解:
(1) 7
√13−√6=
7(√13+√6)
(√13−√6)(√13+√6)=
7(√13+√6)
√132
−√62 =
7 ( 13 6)
7
= √13 + √6
說明:
分母是 (√13 − √6) ,要利用平方差公式將分母有理化,所以將它的
分子、分母同時乘以 (√13 + √6)。
64
=5−√21
2 (2)
2
5+√21=
2(5−√21)
(5+√21)(5−√21)=
2(5−√21)
52−√212 =
說明:
分母是 (5 + √21) ,要利用平方差公式將分母有理化,所以將它的
分子、分母同時乘以 (5 − √21)。
重點提問
請問如何化簡一個分母為 √𝑎 − √𝑏 的根式呢?
請利用這個方法將 1
√7−√6 化為最簡根式。
․隨堂練習
1.計算 √10(√15 + √6),並化為最簡根式。
2.計算 (2√7 + 3)(√7 − 4),並化為最簡根式。
65
3.計算下列各式,並化為最簡根式。
(1) (5 + 3√2)2 (2) (5√2 − 2√3)2
(3) (4 + 3√7)(4 − 3√7)
4.將下列根式化為最簡根式
(1) 11
√15−√4 (2)
9
√18+6
還是不太懂,
請看下面影片(1) 根式的
四則運算(例 1~例 3)
https://www.youtube.com/
watch?v=iomMCSYednY
還是不太懂,
請看下面影片(2) 根式的
四則運算(例 4~例 6)
https://www.youtube.com/
watch?v=GFQ9STVpq4E
還是不太懂,
請看下面影片(3) 最簡根
式與有理化
https://www.youtube.com/
watch?v=Pd9e865QaNw#t=
03m23s
還是不太懂,
請看下面影片(4) 最簡根
式與有理化(例 4~例 5)
https://www.youtube.com/
watch?v=ANEKsnygRuU#t=
04m57s
66
單元三:畢氏定理
課文 A:畢氏定理
我們國小學過,一個三角形當中如果有一個角是直角,那麼我們就
稱那個三角形是直角三角形。這單元當中,直角三角形很重要!
如右圖,在直角三角形當中,
直角的兩個旁邊,我們都稱為「股」;
不是直角的旁邊,是直角的對面,我們稱它為「斜邊」。
關鍵:那這兩股與斜邊之間有什麼關係呢?
我們從下面的圖來試著觀察看看!
在圖中,有 4 個直角三角形跟 1 個正方形甲,合成一個大正方形。
而且這 4 個三角形其實都是一樣的。
股
股
斜邊
67
所以 正方形甲的面積 = 大正方形 − 四個直角三角形面積
= − 四個
𝑐2 = (𝑎 + 𝑏)2 − 4 ×𝑎𝑏
2
= 𝑎2 + 2𝑎𝑏 + 𝑏2 − 2𝑎𝑏
= 𝑎2 + 𝑏2
從上面的說明,我們就可以知道:𝑐2 = 𝑎2 + 𝑏2,
而 𝑎, 𝑏, 𝑐 其實就是直角三角形的三邊長,
𝑐 就是這個直角三角形的斜邊,𝑎, 𝑏 就是這個直角三角形的兩股,
所以 𝑐2 = 𝑎2 + 𝑏2 代表的就是
「直角三角形中,斜邊平方等於兩股平方和」,
這種關係我們就稱作畢氏定理。
在中國古代數學名著《九章算術》中,直角兩旁較短的邊為「勾」、
較長的邊為「股」;直角的對面,稱為「弦」。所以,畢氏定理也可
稱為勾股定理或勾股弦定理。
68
接著,我們來做五個例題。這些例題的目標如下:
例題 1.已知直角三角形的兩股長,求斜邊長
例題 2.已知直角三角形的兩邊長,求第三邊長
例題 3.利用畢氏定理,求出長方形的對角線長
例題 4.已知直角三角形的兩股長,求斜邊上的高
例題 5.利用畢氏定理,解決生活中的應用問題
Ex 1:已知下列各直角三角形的兩股長,求斜邊長。
(1) (2)
解:
(1) 假設斜邊為 𝑥 ,根據畢氏定理「斜邊平方等於兩股平方和」,
𝑥2 = 52 + 122 = 25 + 144 = 169
𝑥 = ±√169 = ±13
因為斜邊長 > 0,所以斜邊長= 13。
(2) 假設斜邊為 𝑦 ,根據畢氏定理「斜邊平方等於兩股平方和」,
𝑦2 = 72 + 242 = 49 + 576 = 625
𝑦 = ±√625 = ±25
因為斜邊長 > 0,所以斜邊長= 25。
69
上面這題是我們知道兩股長,利用畢氏定理求斜邊長。
接下來我們知道斜邊及其中一股長,要利用畢氏定理求另一股長。
Ex 2:已知下列各直角三角形的斜邊及一股長,求另一股長度為何?
(1) (2)
解:
(1)設要求的股長為 𝑥 ,根據畢氏定理「斜邊平方等於兩股平方和」,
𝑥2 + 32 = 52 ⇒ 𝑥2 + 9 = 25 ⇒ 𝑥2 = 25 − 9 = 16
𝑥 = ±√16 = ±4 ,股長必為正的,所以另一股為 4 。
(2)設要求的股長為 𝑦 ,根據畢氏定理「斜邊平方等於兩股平方和」,
𝑦2 + 82 = 172 ⇒ 𝑦2 + 64 = 289 ⇒ 𝑦2 = 289 − 64 = 225
𝑥 = ±√225 = ±15 ,股長必為正的,所以另一股為 15 。
70
Ex 3:求出下列各矩形的對角線長。
(1) (2)
◎解題思維:
將長方形的兩邊看成兩股,對角線看成斜邊,
接下來,就可以利用
畢氏定理「斜邊平方等於兩股平方和」,
求出矩形的對角線長了!
解:(1) 將對角線令為 𝑥 ,
根據畢氏定理可以列式:𝑥2 = 82 + 132
𝑥2 = 82 + 132 = 64 + 169 = 233,
𝑥 = ±√233 (因為對角線長是長度,所以負不合)
所以對角線長= √233。
(2) 將對角線令為 𝑦 ,
根據畢氏定理可以列式:𝑦2 = 62 + 42
𝑦2 = 62 + 42 = 36 + 16 = 52,
𝑦 = ±√52 = ±√4 × 13 = ±2√13(對角線長是長度,故負不合)
所以對角線長= 2√13。
對角線
13
8 𝑥
4
6 y
71
好,再來我們看一些畢氏定理的應用!
Ex 4:如圖直角三角形邊長為 5、12、13,
求斜邊上的高。
◎解題思維:
要算直角三角形的面積,有兩種算法:
⊙第一種:
用 𝐴𝐶̅̅ ̅̅ 當底,因為 ∠C 是直角,所以 𝐵𝐶̅̅ ̅̅̅ 就是高,這樣直角三角形面
積就是 𝐴𝐶̅̅ ̅̅ ×𝐵𝐶̅̅ ̅̅
2 。
⊙第二種:
也可以用斜邊 𝐴𝐵 ̅̅ ̅̅ ̅ 當底,這時候的高就是 𝐶𝐷̅̅ ̅̅ ,而面積就是 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ ×𝐶𝐷̅̅ ̅̅
2 。
這兩個算的是同一個三角形的面積,所以會一樣。
然後就可以解出斜邊上的高 𝐶𝐷̅̅ ̅̅ 了!
72
解:從圖中我們可以知道三角形面積=5×12
2
設斜邊上的高為 𝐶𝐷̅̅ ̅̅ ,則三角形面積=13×𝐶𝐷̅̅ ̅̅
2,
5×12
2=
13×𝐶𝐷̅̅ ̅̅
2
兩邊都有 2 ,所以把 2 約掉,
5 × 12
2=
13 × 𝐶𝐷̅̅ ̅̅
2
要求 𝐶𝐷̅̅ ̅̅ ,所以把 13 移過去,
𝐶𝐷̅̅ ̅̅ =5 × 12
13=
60
13
★省思:
我們上面整個過程整理一下:
一個直角三角形,兩股分別為 𝑎、𝑏,斜邊為 𝑐。
因為 𝑎×𝑏
2=
𝑐×ℎ
2 (都是直角三角形的面積)
所以, ℎ = 𝑎×𝑏
𝑐。
也就是,一個直角三角形中,其斜邊上的高等於兩股乘積除以斜邊。
73
Ex 5:如圖,放著一把 5 公尺的長梯於牆上,
梯腳離牆角 1.4 公尺,求:
(1)梯頂離地面多少公尺?
(2)若欲將梯頂降低 80 公分,則梯腳須向後移動多少公分?
解:
(1)
首先,我們先看紅色這把梯子。
梯腳離牆角 1.4 公尺,梯子長 5 公尺,
要求梯頂距離地面的高度,也就是下圖中棕色這段的長度,
這裡就形成一個直角三角形。
這個紅色直角三角形,斜邊是 5,其中一股長 1.4,
就可以假設要求的為 ℎ。
ℎ2 = 52 − 1.42 = 25 − 1.96 = 23.04
ℎ = ±√23.04。那 23.04 怎麼開根號呢?
先把 23.04 化成分數,再來上面開上面,下面開下面:
√23.04 = √2304
100=
√2304
10
74
接著 2304 利用短除法算一下:
2304 = 42 × 122 4 2304
4 576
12 144
12
知道 2304 開出來是 48,因為有兩個 4,和兩個 12。
所以
√23.04 = √2304
100=
√2304
10=
48
10= 4.8
因此 ℎ = ±4.8,那因為是高度,所以負不合。
所以梯頂離地面 4.8 公尺。
(2)
如果要將梯頂降低 80 公分,也就是 0.8 公尺。
原本高度 4.8 公尺,降低了 0.8 公尺,變成 4 公尺。
再想想看樓梯的長度會不會隨著它降低而改變?
看圖,樓梯掉落(藍色變紅色)長度依然不變,還是維持 5 。
所以這裡形成新的直角三角形。
看綠色直角三角形,斜邊 5,一股長為 4,就可以假設所求為 𝑎 。
𝑎2 = 52 − 42 = 25 − 16 = 9
𝑎 = ±√9 = ±3(負不合)
5
𝑎 𝑎
4
75
但題目是問梯腳後移多少?
原本梯腳離牆角為 1.4,但後來的梯腳離牆角為 3,所以要後移多
少?當然就是 3 − 1.4 = 1.6,所以後移 1.6 公尺。
重點提問
1. 請問什麼是「畢氏定理」?
請根據上面的課文用自己的話解釋這個定理。
2. 根據上面的課文,一個直角三角形斜邊上的高如何計算?
請利用這個方法計算直角三角形邊長為 7、24、25 斜邊上的高。
76
․隨堂練習
1.已知下列各直角三角形的兩股長,求斜邊長。
(1) (2)
2.已知下列各直角三角形的斜邊及一股長,求另一股長度為何?
(1) (2)
3.求出下列各矩形的對角線長。
(1) (2)
4.如圖直角三角形邊長為 3、4、5,求斜邊上的高。
77
5.平安拿一鋁梯在離牆 6公尺處斜放在牆邊,
此時梯頂剛好離地面 6公尺(如圖所示),求:
(1)鋁梯有多長?
(2)今移動此鋁梯使它在離牆 2公尺處斜放,則
梯頂離地面多少公尺?
還是不太懂,
請看下面影片(1) 畢氏定
理(例 1~例 3)
https://www.youtube.com/
watch?v=yADZ1P2n8zQ
還是不太懂,
請看下面影片(2) 畢氏定
理(例 4~例 5)
https://www.youtube.com/
watch?v=IVoKpc5I_t0
78
課文 B:平面上兩點間的距離
接下來我們來看坐標平面上兩點間的距離。
關鍵:坐標平面上兩點間的距離
首先,先來看兩點在同一水平線上。
兩點在同一水平線上會發生什麼事情呢?
舉個例子,如右圖,有兩點 A(1,2)、B(4,2),
這兩點是水平的,而它們之間的距離就是藍色的那段,
那要怎麼算呢?數一下,會發現距離就是 3 。
但當數字很大的時候就很難用數的就可以數的出來了!
所以我們分析一下,距離 3 還可以怎麼算出來?
A、B 兩點的 y 坐標都是 2 ;
而 A 的 𝑥 坐標是 1 ,B 的 𝑥 坐標是 4。
會發現在同一水平線上的這兩點距離其實就是它們 𝒙 坐標的差,
所以其實就是 4 − 1 = 3。
79
Ex 1:如右圖,坐標平面上有 P(5,2)、Q(−3,2) 兩點,
求 P、Q 兩點之間的距離 𝑃𝑄̅̅ ̅̅ = ?
再來我們來看一下在同一鉛垂線上的兩點間距離。
舉個例子,如右圖,有兩點 B(4,2)、C(4,6),
這兩點是鉛直的,而它們間的距離就是粉紅色的那段,
那要怎麼算呢?
我們來看一下 B、C 兩點的 𝑥 坐標都是 4 ;
而 B 的 𝑦 坐標是 2 ,C 的 𝑦 坐標是 6。
會發現在同一鉛垂線上的這兩點距離其實就是它們 𝒚 坐標的差,
所以其實就是 6 − 2 = 4。
解: P、Q 的 y 坐標都相同,P、Q 在同一水平線上,
所以它們的距離會是它們 𝑥 坐標的差 5 − (−3) = 5 + 3 = 8。
80
Ex 2:如圖,坐標平面上有 P(1,2)、Q(1, −3) 兩點,
求 P、Q 兩點之間的距離 𝑃𝑄̅̅ ̅̅ = ?
解:P、Q 的 𝑥 坐標都相同,P、Q 在同一鉛垂線上,
所以它們的距離會是它們 𝑦 坐標的差 2 − (−3) = 2 + 3 = 5。
最後一種就是不在同一水平線也不是在同一鉛垂線上的兩點距離。
舉個例子,如右圖,有兩點 A(1,2)、C(4,6),
A、C 兩點的 𝑥 坐標不相同,而且 𝑦 坐標不相同,
所以不在同一水平線上也不在同一鉛垂線上。
那該怎麼求出它們的距離呢?
這時候就要利用到畢氏定理了!
畢氏定理是指直角三角形的三邊關係:
「斜邊平方等於兩股平方和」,
所以必需要製造一個直角三角形,怎麼製造呢?
我們畫一條通過 A 的水平線、一條通過 C 的鉛垂線,
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兩條線會交一點,我們先稱它為 B 。
B 與 A 在同一水平線上,所以 𝑦 坐標與 A 的 y 坐標一樣是 2 ;
B 與 C 在同一鉛垂線上,所以 𝑥 坐標與 C 的 𝑥 坐標一樣是 4 。
因此 B 點坐標就是 (4,2) 。
這樣我們就有一個直角三角形 ABC 了,
𝐴𝐵̅̅ ̅̅ 、𝐵𝐶̅̅ ̅̅ 是這個直角三角形的兩股,A、C兩點間距離 𝐴𝐶̅̅ ̅̅ 則是斜邊。
B 與 A 在同一水平線上,𝐴𝐵̅̅ ̅̅ ,就是 𝒙 坐標的差: 4 − 1 = 3;
B 與 C 在同一鉛垂線上,𝐵𝐶̅̅ ̅̅ ,就是 𝐲 坐標的差: 6 − 2 = 4。
根據畢氏定理 𝐴𝐶̅̅ ̅̅ 2 = 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ 2 + 𝐵𝐶̅̅ ̅̅ 2,
𝐴𝐶̅̅ ̅̅ 2 = 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ 2 + 𝐵𝐶̅̅ ̅̅ 2 = 32 + 42 = 9 + 16 = 25,
因為 𝐴𝐶̅̅ ̅̅ 是距離,所以為正,因此 𝐴𝐶̅̅ ̅̅ = 5。
每次都要這麼麻煩嗎?其實可以不用那麼麻煩。
我們看一下式子 𝐴𝐶̅̅ ̅̅ 2 = 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ 2 + 𝐵𝐶̅̅ ̅̅ 2,
𝐴𝐵̅̅ ̅̅ 2 其實就是 (4 − 1)2。括號中的 4 是 B 點的 𝑥 坐標,也是 C 點的 𝑥
坐標;括號中的 1 是 A 點的 𝑥 坐標。
𝐵𝐶̅̅ ̅̅ 2 其實就是 (6 − 2)2。括號中的 6 是 C 點的 𝑦 坐標;括號中的 2 是
B 點的 𝑦 坐標,也是 A 點的 𝑦 坐標。
A B
C
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所以 𝐴𝐶̅̅ ̅̅ 2 = 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ 2 + 𝐵𝐶̅̅ ̅̅ 2
= (𝐵的𝑥坐標 − 𝐴的𝑥坐標)2
+ (𝐶的𝑦坐標 − 𝐵的𝑦坐標)2
= (𝐶的𝑥坐標 − 𝐴的𝑥坐標)2
+ (𝐶的𝑦坐標 − 𝐴的𝑦坐標)2
所以我們可以得到一個結論,
平面任意兩點的距離= √(𝑥坐標差)2 + (𝑦坐標差)2,
即兩點 A(𝑥1, 𝑦1)、B(𝑥2, 𝑦2) 的距離為 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ = √(𝑥1 − 𝑥2)2 + (𝑦1 − 𝑦2)2。
我們舉一個例子。
Ex 3:如圖,坐標平面上有 P(−2,5)、Q(4, −3) 兩點,
求 P、Q 兩點之間的距離 𝑃𝑄̅̅ ̅̅ = ?
解:P、Q 的 𝑥 坐標、𝑦 坐標都不相同,它們是斜的,
所以可以利用兩點間的距離公式: √(𝑥坐標差)2 + (𝑦坐標差)2
𝑃𝑄̅̅ ̅̅ = √(−2 − 4)2 + [5 − (−3)]2
= √(−6)2 + 82
= √36 + 64
= √100 = 10。
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重點提問
請問如何計算兩點的距離?
請利用這個方法計算 (4, −2)、(7,1) 兩點間的距離。
․隨堂練習
1.已知坐標平面上有 A(5,2)、 B(5,6) 兩點,求 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ 的長。
2.已知坐標平面上有 A(3, −4)、 B(3,5) 兩點,求 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ 的長。
3.已知坐標平面上有 A(2,2)、 B(6,6) 兩點,求 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ 的長。
還是不太懂,
請看下面影片
平面上兩點的距離
https://www.youtube.com/
watch?v=qqEiJfBzF4g