Resum dels conceptes bàsics Tema Reals

lloc: Cursos IOC - Batxillerat
Curs: Matemàtiques I (Bloc 1) ~ gener 2020
Llibre: Resum dels conceptes bàsics Tema Reals
Imprès per: Usuari convidat
Data: dijous, 9 de maig 2024, 03:33

Descripció

Resum dels conceptes bàsics del Lliurament 1: tema nombres reals.

Els nombres reals

Avui dia el concepte de nombre el tenim força clar, el trobem en el nostre dia a dia en infinitat de situacions: quan diem la nostra edat, el pes, els límits de la velocitat, el preu que paguem, ....etc. També sabem que n'hi ha de molts tipus: positius, negatius, enters, decimals, amb pocs decimals, amb infinits decimals...
Al llarg de la història la noció de nombre va anar sorgint en diferents etapes i a mida que sorgia la seva necessitat. Els primers nombres, que s'idearen per la necessitat de comptar objectes, es van anar ampliant amb el concepte de negatiu, el zero, les parts....
Tot això ha portat avui dia a classificar els nombres com mostra la imatge inferior.

És important saber distingir cada tipus de nombre i saber treballar i operar amb ells correctament, tant amb llapis i paper com amb calculadora.
Cal que vigilar a l'hora de donar els resultats obtinguts amb la calculadora. Les calculadores utilitzen la notació anglosaxona, de manera que escriuen , com a punt de milers i escriuen · per separar la part entera de la decimal, per tant és molt important no confondre's i expressar-ho bé.

Tal com es veu en aquest esquema, la primera classificació dels nombres reals és en racionals i irracionals. Veiem que vol dir cada cosa.

Els nombres racionals (Q)

Són tots aquells que es poden expressar mitjançant una fracció fracció a entre b. Dins dels nombres racionals trobem els enters i els decimals. Els nombres naturals i els enters són un cas particular de nombre racional que podríem pensar com una fracció amb denominador 1( per exemple 2 igual fracció 2 entre 1). Hi ha infinits nombres racionals i tots ells es poden expressar també com a nombres decimals. Els decimals exactes tenen un nombre finit de xifres decimals. En canvi els nombres periòdics tenen un nombre infinit de xifres decimals, però aquestes segueixen unes regularitats, es repeteixen indefinidament. Per consultar més informació sobre els nombres periòdics podeu clicar aquí.
Els nombres enters i les fraccions ja els heu treballat força al llarg dels anteriors estudis, de tota manera en els primers capítols d'aquest llibre se'n recordem les normes bàsiques que cal que interioritzeu i utilitzeu amb correcció al llarg de tots els lliuraments.

Els nombres irracionals (I)

Els nombres irracionals no es poden expressar com una fracció. La seva expressió decimal té infinites xifres que no segueixen cap periodicitat, cap regularitat. També hi ha infinits nombres irracionals com: arrel quadrada de 2 coma espai arrel quadrada de 5 coma espai pi coma espai e coma espai...
Segur que d'irracionals en coneixes molts. Mira't aquest vídeo  del matemàtic Adrian Paenza on s'explica de forma molt il·lustrativa una situació quotidiana en la què ens apareix el nombre e igual asimptòtic 2 coma 718281828........que és un irracional.


En considerar l'expressió decimal dels nombres irracionals (i també dels racionals que tenen molts decimals) cal treballar amb aproximacions davant de la impossibilitat de tractar infinites xifres. Això suposa que en fer operacions anem acumulant error. Per això és recomanable treballar amb l'expressió real sempre que sigui possible i serà important dominar el càlcul amb radicals (que s'explica al capítol 4 d'aquest mateix llibre) i el càlcul amb expressions algèbriques.
 



Els nombres enters

Els  nombres enters són un cas particular de nombre racional amb denominador 1. Hi ha enters positius, que coneixem com a nombres naturals i representem amb la lletra normal nombres naturals i enters negatius.
Es poden representar en una recta: en mig el 0, els positius a la dreta i els negatius a l'esquerra.

Saber operar amb nombres enters serà bàsic al llarg de tot el curs i és un dels principals errors que es cometen. Saber fer un bon ús de la calculadora és molt important com també conèixer el mecanisme de les diferents operacions. En aquest capítol en recordem els conceptes i les propietats bàsiques que cal saber per evitar errors comuns.

Valor absolut d'un nombre enter

El valor absolut d'un nombre enter és el mateix nombre si és positiu i el valor oposat si és negatiu. Es representa amb el nombre entre dues barres verticals |n|.
Observació: El valor absolut d'un nombre és la distància del nombre al zero i que per això sempre ha de ser positiu.
Exemples:
  obre barra vertical més 6 tanca barra vertical igual 6
obre barra vertical menys 4 tanca barra vertical igual 4
obre barra vertical 0 tanca barra vertical igual 0

Els parèntesis

A l'hora d'operar ens trobem moltes vegades amb nombres amb parèntesis. Per treballar-hi és còmode eliminar els parèntesis que no siguin necessaris seguint aquesta regla:
  • Un signe negatiu davant d'un parèntesi canvia el signe del que hi ha a l'interior. menys parèntesi esquerre més a parèntesi dret igual menys a punt i coma espai menys parèntesi esquerre menys a parèntesi dret igual més a
  • Un signe positiu davant d'un parèntesis no canvia el signe de dins més parèntesi esquerre més a parèntesi dret igual més a punt i coma espai més parèntesi esquerre menys a parèntesi dret igual menys a

Recordem les propietats de les principals operacions amb enters.

  • Suma i resta d'enters

    Suma d'enters amb el mateix signe

    1. Sumem els valors absoluts dels nombres.
    2. Posem al resultat el mateix signe dels nombres.
    Exemples:

    obre parèntesis més 3 tanca parèntesis més obre parèntesis més 6 tanca parèntesis igual 3 més 6 igual més 9 

    obre parèntesis menys 3 tanca parèntesis més obre parèntesis menys 6 tanca parèntesis igual menys 3 menys 6 igual menys 9

    (Nota: en general quan un nombre és positiu el signe + no el posem: per exemple +9=9)

    Suma d'enters amb signe diferent

    1. Restem els valors absoluts del nombres.
    2. Posem al resultat el signe del nombre que té major valor absolut.
    Exemples:
    obre parèntesis més 3 tanca parèntesis més obre parèntesis menys 6 tanca parèntesis igual 3 menys 6 igual menys 3
    obre parèntesis menys 3 tanca parèntesis més obre parèntesis més 6 tanca parèntesis igual menys 3 més 6 igual més 3

    Aquesta imatge il·lustra això que hem dit, és a dir si els dos són del mateix signe la suma del mateix signe i si són de signes diferents "guanya" el signe del més gran.

    Resta de dos nombres enters

    Restar dos nombres enters consisteix en sumar al primer, el segon canviat de signe (l'oposat).

    Exemples:
    obre parèntesis més 3 tanca parèntesis menys obre parèntesis menys 6 tanca parèntesis igual obre parèntesis més 3 tanca parèntesis més obre parèntesis més 6 tanca parèntesis igual 3 més 6 igual 9

obre parèntesis més 3 tanca parèntesis menys obre parèntesis més 6 tanca parèntesis igual obre parèntesis més 3 tanca parèntesis més obre parèntesis menys 6 tanca parèntesis igual 3 menys 6 igual menys 3


    Suma i resta de més de dos nombres

    Tot i que es pot fer de diverses formes, és aconsellable si hem de fer diverses sumes i restes seguides primer sumar entre ells els nombres del mateix signe i finalment fer la darrera operació que en resulta.

    Exemple:


    obre parèntesis més 3 tanca parèntesis menys parèntesi esquerre més 4 parèntesi dret més parèntesi esquerre menys 7 parèntesi dret més parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret menys parèntesi esquerre més 3 parèntesi dret més parèntesi esquerre més 12 parèntesi dret igual  de moment eliminem els parèntesis vigilant els signes

    3 menys 4 menys 7 menys 2 menys 3 més 12 igual  ara sumem d'una banda tots els positius i per l'altra tots els negatius

    3 menys 4 menys 7 menys 2 menys 3 més 12 igual espai 15 menys 16
    finalment realitzem la darrera operació que queda

    envoltori caixa menys 1 fi envoltori

    Multiplicació i divisió de nombres enters

    Quan multipliquem o dividim nombres amb signes hem de tenir en compte la següent norma:

    Regla dels signes

    1. Multipliquem o dividim els seus valors absoluts
    2. Posem el signe tenint en compte la següent llei:

     

    Ho podem resumir així:  envoltori caixa text signes iguals  fi text text negreta + fi text text  i signes diferents  fi text text negreta-fi text fi envoltori

    Exemples:

    (+5) · (+9) = 5·9= +45

    (–5) · (+9) = (–5) · 9 = –45

    (+45): (-9)= 45 : (-9) =-5

    (-45) : (-9)= +5

    (-4) · (-2) · (+5)= (+8) ·(+5)= +40

    (-4) · (-1) · (-2) · (+6) =(+4) · (-12)= -48


    Algunes observacions a tenir en compte:
    • Habitualment per expressar la multiplicació posarem un punt com a símbol (així 3·4=3x4)
    • Si cal fer diverses divisions i multiplicacions, aquestes es faran d'esquerra a dreta.

            (-16):(+2)·(-5)=(-8)·(-5)=+40

    • Molt de compte en fer les sumes i restes d'enters, és habitual cometre l'error d'aplicar la llei dels signes de la multiplicació!!

     

    Potències

    Una potència és la multiplicació d'un nombre per si mateix moltes vegades seguides.

    Així per exemples: 2·2·2·2·2 ho escrivim en forma de potència com 2 . És a dir, escrivim el nombre que multipliquem un sol cop i posem a dalt, a la dreta el nombre de vegades que el multipliquem.


    Potències amb exponent positiu

    La potència de dos nombres enters (-3)4 és el producte del primer nombre (base) per si mateix tants cops com indica el segon nombre (exponent). 

    a^{n}=a \times a \times .... \times a
     \left( \frac{a}{b} \right)^{n}= \frac{a^{n}}{b^{n}}

     

    Tenint en compte que una potència no és més que una forma més curta d'expressar multiplicacions caldrà tenir en compte la llei dels signes de la multiplicació explicada abans.

    Ho podríem resumir així:

        • Si la base és positiva la potència sempre és positiva:    (positiu)exponent=positiu
        • Si la base és negativa i l'exponent parell el resultat és positiu:   (negatiu)parell=positiu

        • Si la base és negativa i l'exponent senar el resultat és negatiu:  (negatiu)senar=negatiu
    Exemples:
        • estil mida 14px parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret al quadrat igual parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret igual més 4 fi estil
        • estil mida 14px parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret al cub igual parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret igual menys 8 fi estil
        • estil mida 14px parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret elevat a 4 igual parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret igual més 16 fi estil
        • estil mida 14px parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret elevat a 5 igual parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret igual menys 32 fi estil
        • estil mida 14px obre parèntesis fracció 3 entre 4 tanca parèntesis al quadrat igual fracció 3 al quadrat entre 4 al quadrat igual fracció 9 entre 16 fi estil


    Potències amb exponent negatiu


    a^{-n}= \frac{1}{a^{n}}

    \left( \frac{a}{b} \right)^{-n}=\left( \frac{b}{a} \right)^{n}

     

    Exemples:
        • estil mida 14px 3 elevat a menys 2 fi elevat igual obre parèntesis 1 terç tanca parèntesis al quadrat igual fracció 1 al quadrat entre 3 al quadrat igual fracció 1 entre 9 fi estil
        • estil mida 14px obre parèntesis fracció 3 entre 4 tanca parèntesis elevat a menys 2 fi elevat igual obre parèntesis fracció 4 entre 3 tanca parèntesis al quadrat igual fracció 4 al quadrat entre 3 al quadrat igual fracció 16 entre 9 fi estil

    Propietats de les potències

    És molt important pels càlculs de tot el curs que domineu les propietats de les potències:

    a^{n} \times a^{m}=a^{n+m}
     \frac{a^{n}}{a^{m}} =a^{n-m}
    \left(a^{n}\right)^{m}=a^{n \cdot m}
    a^{0}=1
    a^{1}=a

     

    Exemples:
        • estil mida 12px 10 elevat a 12 per 10 elevat a menys 5 fi elevat igual 10 elevat a 12 més parèntesi esquerre menys 5 parèntesi dret fi elevat igual 10 elevat a 12 menys 5 fi elevat igual 10 elevat a 7 fi estil
        • estil mida 14px fracció 3 elevat a 4 entre 3 elevat a 5 igual 3 elevat a 4 menys 5 fi elevat igual 3 elevat a menys 1 fi elevat igual 1 terç fi estil
        • obre parèntesis obre parèntesis menys 3 tanca parèntesis al quadrat tanca parèntesis al cub igual obre parèntesis menys 3 tanca parèntesis elevat a 2 per 3 fi elevat igual obre parèntesis menys 3 tanca parèntesis elevat a 6 igual més 729

    Per fer potències amb la calculadora científica podeu utilitzar la tecla  ^  o segons el model que tingueu (mireu el manual de la vostra calculadora).

    Per escriure potències a la pantalla d'edició del campus, podeu consultar: Escriure super-índex i sub-índex a la pantalla d'edició

    Amb quin ordre cal fer les operacions quan en tenim moltes?

    Quan tenim diferents operacions seguides, l'ordre en què heu de  realitzar-les és:

      1. Fem les operacions de dins dels parèntesis i claudàtors. (Si n'hi ha un dins d'un altre és comença pel de l'interior)
      2. Fem les potències i arrels
      3. Fem els productes i divisions (d'esquerra a dreta)
      4. Fem les sumes i restes (d'esquerra a dreta)
    Exemples:
      •  8 parèntesi esquerre menys 5 més 7 parèntesi dret menys 3 igual 8 per 2 menys 3 igual 16 menys 3 igual envoltori caixa 13

      •  menys 5 per obre claudàtors 3 menys 4 per parèntesi esquerre 5 menys 8 parèntesi dret més parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret al cub tanca claudàtors igual menys 5 per obre claudàtors 3 menys 4 per parèntesi esquerre menys 3 parèntesi dret menys 8 tanca claudàtors igual menys 5 per obre claudàtors 3 més 12 menys 8 tanca claudàtors igual menys 5 per 7 igual envoltori caixa menys 35 fi envoltori

      •  obre parèntesis menys 1 tanca parèntesis al cub per obre claudàtors 4 menys 2 per parèntesi esquerre menys 5 parèntesi dret més arrel quadrada de 16 tanca claudàtors igual menys 1 per obre claudàtors 4 menys 2 per parèntesi esquerre menys 5 parèntesi dret més 4 tanca claudàtors igual menys 1 per obre claudàtors 4 més 10 més 4 tanca claudàtors igual menys 1 per 18 igual envoltori caixa menys 18 fi envoltori

    Fraccions

    Calcular amb fraccions et serà imprescindible al llarg del curs, per això, tot i que és un tema que has treballat en molts cursos anteriors te'n recordem les regles bàsiques i et recomanem que si et costa practiquis pel teu compte. Avui dia, motes calculadores científiques treballen amb l'expressió natural de les fraccions. Si és el cas de la teva, aprofita-ho i consulta'n en manual.

    Reduir fraccions a comú denominador

    Consisteix a trobar fraccions equivalents a les inicials però totes amb el mateix denominador.
      • El denominador comú serà el m.c.m dels denominadors inicials
      • Per trobar els numeradors es divideix el m.c.m pel denominador i es multiplica pel numerador.
    Exemple:

    Volem reduir a comú denominador fracció 7 entre 12 i fracció 3 entre 8

      1. Calculem el m.c.m(12,8)
        12=3·2²·1
        8=2³·1
        Recordem factors comuns i no comuns elevats a l'exponent més gran, per tant m.c.m(12,8)=3·2³=3·8=24. El denominador comú és 24
      2. Ara calculem els numeradors: 
        fracció 7 entre 12 dividim 24:12=2---->multipliquem pel numerador---->2·7=14---->fracció 14 entre 24
        fracció 3 entre 8 dividim 24:8=3---->multipliquem pel numerador---->3·3=9---->fracció 9 entre 24
        Ja tenim les dues fraccions equivalents a les primeres però amb denominador comú
        fracció 14 entre 24 i fracció 9 entre 24


    Fraccions irreductibles

    Una fracció és irreductible si el numerador i denominador són primers entre ells, és a dir si no tenen divisors comuns llevat de l'1.

    En fer operacions amb fraccions és molt habitual que es demani el resultat en forma de fracció  irreductible, en aquest cas haurem de reduir o simplificar la fracció resultant.

    Reduir i simplificar una fracció consisteix en trobar una fracció equivalent a la inicial dividint el numerador i denominador per un divisor comú a tots dos, això es pot  fer diversos cops fins arribar a la fracció irreductible. Si dividim el numerador i denominador pel m.c.d de tots dos arribem en un sol pas a la fracció irreductible.

    Exemples


    Operacions amb fraccions

    Suma i resta

    1. Si les fraccions tenen el mateix denominador la suma/resta és una fracció amb el mateix denominador i el numerador suma /resta dels numeradors
      fracció a entre c més-menys fracció b entre c igual fracció numerador a més-menys b entre denominador c fi fracció

    2. Si tenen denominador diferent, primer cal reduir-les a comú denominador i després procedir com en el cas anterior.

    3. En tots dos casos, cal simplificar el resultat final de l'operació.
    Exemples:

     \frac{5}{9} + \frac{2}{9} = \frac{5 + 2}{9} =\frac{7}{9}

    \frac{7}{12} -\frac{3}{8}=\frac{14}{24} -\frac{9}{24}=\frac{14-9}{24} =\frac{5}{24}


    Multiplicació

    La multiplicació de  dues o més fraccions és una nova fracció que té per numerador el producte dels numeradors i per denominador el producte de denominadors. Cal simplificar el resultat.


    Exemples

     \frac{5}{12} \cdot \frac{2}{7} = \frac{5 \cdot 2}{12 \cdot 7}=\frac{10}{84}=\frac{5}{42}

     \frac{5}{8} \cdot \frac{\left(-15\right)}{2} = \frac{5 \cdot \left(-15\right)}{8 \cdot 2} =- \frac{75}{16}


    Divisió

    Dividir dues fraccions és el mateix que multiplicar la primera fracció per la inversa de la segona. La manera més ràpida de dividir dues fraccions és multiplicant en creu els seus elements i simplificant el resultat final.

    Atenció: la divisió de fraccions també es pot expressar així:

    Exemples

    fracció 5 entre 12 dividit per fracció 2 entre 7 igual fracció numerador text 5·7 fi text entre denominador 12 per 2 fi fracció igual fracció 35 entre 24

    fracció 5 entre 8 dividit per fracció numerador obre parèntesis menys 15 tanca parèntesis entre denominador 2 fi fracció igual fracció numerador 5 per 2 entre denominador 8 per obre parèntesis menys 15 tanca parèntesis fi fracció igual menys fracció 10 entre 120 igual menys fracció 1 entre 12

    Operacions combinades amb fraccions

    La jerarquia d'operacions combinades amb fraccions és la mateixa que amb enters, és a dir l'ordre a seguir és:
      1. Pot ser convenient simplificar les fraccions prèviament i/o simplificar-les a cada pas.
      2. Parèntesis i claudàtors (si n'hi ha més d'un es comença pel més intern)
      3. Potències i arrels
      4. Multiplicacions i divisions (d'esquerra a dreta)
      5. Sumes i restes
      6. Es simplifica el resultat final.

    Exemples


    fracció 5 entre 4 per fracció 10 entre 3 menys fracció 12 entre 5 dos punts 1 mig igual fracció 50 entre 12 menys fracció 24 entre 5 igual fracció 250 entre 60 menys fracció 288 entre 60 igual menys fracció 38 entre 60 igual envoltori caixa menys fracció 19 entre 30 fi envoltori

     obre claudàtors fracció 4 entre 9 més 1 tanca claudàtors per obre claudàtors 3 menys fracció 2 entre 7 tanca claudàtors igual obre claudàtors fracció 4 entre 9 més fracció 1 entre 1 tanca claudàtors per obre claudàtors fracció 3 entre 1 menys fracció 2 entre 7 tanca claudàtors igual obre claudàtors fracció 4 entre 9 més fracció 9 entre 9 tanca claudàtors per obre claudàtors fracció 21 entre 7 menys fracció 2 entre 7 tanca claudàtors igual fracció 13 entre 9 per fracció 19 entre 7 igual envoltori caixa fracció 247 entre 63 fi envoltori


    Radicals

    Què són els radicals?

    La radicació és l'operació inversa de la potència.

    Així tenim que  :

    arrel n-èsima de a igual b fletxa doble esquerra i dreta b elevat a n igual a

    A la a li diem radicand, la n l'anomenem índex i la b és l'arrel

    Si la a és negativa i l'índex és parell, l'arrel no existeix.  

    Si la a és negativa i l'índex és senar, l'arrel pren un sol valor negatiu.

    Si la a és positiva i l'índex parell , l'arrel pren dos valors oposats.

    Si la a és positiva i l'índex és senar, l'arrel pren un sol valor positiu.


    Exemples:

      arrel quarta de menys 16 fi arrel    no existeix perquè cap nombre elevat a la quarta dona negatiu

     arrel cúbica de menys 8 fi arrel igual menys 2 espai espai p e r q u è espai obre parèntesis menys 2 tanca parèntesis al cub igual menys 8

      arrel quarta de 16 igual més-menys 2 espai espai p e r q u è espai 2 elevat a 4 igual 16 espai i espai parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret elevat a 4 igual 16

      arrel cúbica de 8 igual 2 espai espai p e r q u è espai 2 al cub igual 8

    En general quan l'índex és 2, aquest no es sol escriure i diem que tenim una arrel quadrada.

    arrel quadrada de 4 igual 2


    Radicals expressats com a potències fraccionaries

    Els radicals es poden expressar com a potències d'exponents fraccionaris. Així tenim que:

    arrel n-èsima de a elevat a m fi arrel igual a elevat a fracció m entre n fi elevat

    Exemple:

     arrel cinquena de 6 al cub fi arrel igual 6 elevat a fracció 3 entre 5 fi elevat

    Per calcular el valor dels radicals amb la calculadora podeu utilitzar les tecles   \sqrt[x]{} o bé x^{ \frac{1}{y} } segons els models

    Algunes arrels són nombres enters, per exemple arrel quadrada de 4 és 2 o arrel cúbica de 125  és 5. Però en molts casos l'expressió decimal d'alguns radicals té infinites xifres decimals sense cap regularitat (tot i que la calculadora només ens doni el nombre finit de dígits que hi caben a la pantalla), és a dir es tracta de nombres irracionals.

    Per evitar acumular errors en aproximar aquests valors és bo dominar les propietats del càlcul amb radicals i utilitzar-les en els problemes i exercicis que sigui necessari. Si escriviu les arrels com a potències amb exponent fraccionari, podeu aprofitar les propietats de les potències i el càlcul amb fraccions per operar amb radicals si us és còmode.


    Propietats dels radicals

     Atenció: 

    Per tant vigileu típics errors com el que segueix:

    Seria això correcte?   arrel quadrada de 3 al quadrat més 4 al quadrat fi arrel negreta igual arrel quadrada de 3 al quadrat fi arrel més arrel quadrada de 4 al quadrat fi arrel igual 3 més 4 igual 7

    Naturalment NO, doncs en el primer pas s'ha comès una errada greu.

    El desenvolupament correcte seria : arrel quadrada de 3 al quadrat més 4 al quadrat fi arrel espai igual arrel quadrada de 9 més 16 fi arrel igual arrel quadrada de 25 igual 5  .

    Factors i radicals

    Introduir factors dins d'un radical

    Si volem introduir un factor dins del radical cal fer-ho elevant-lo a l'índex del radical
     

    b \sqrt[n]{a}=\sqrt[n]{a\cdot{b}^{n}}

     

    Així per exemple podem fer:

    2 \sqrt[4]{5}=\sqrt[4]{5\cdot{2}^{4}}=\sqrt[4]{80}


    Extreure factors d'un radical

    Podem fer el pas a l'invers per extreure factors fora del radical. Cal però que l'exponent del factor sigui més gran que l'índex del radical.

    En aquest cas, dividirem l'exponent del factor entre l'índex del radical, el quocient (q) ens indica quants factors extraiem i el residu (r) quina potència queda dins del radical.

    \sqrt[n]{{a}^{m}}={a}^{q}\cdot\sqrt[n]{{a}^{r}} 

     

    Exemples:

    Si volem extreure tots els factors possibles de \sqrt[5]{{5}^{13}} farem el següent:

    Si el radicand no està factoritzat caldrà fer-ho prèviament.


    Exemple

    Volem extreure tots els factors possibles d'aquest radical  \sqrt{42525}

      • Factoritzem 42525=35·52·7
      • Ara ja podem treure els factors

     \sqrt{42525}={3}^{2}\cdot 5\sqrt{3\cdot 7}=45\sqrt{21}


    Simplificar

    La simplificació de radicals: consisteix en escriure un radical equivalent amb l'índex més petit ( a ser possible). Serà còmode escriure el radical en forma de potència fraccionaria i simplificar la fracció.

    Exemple:

     \sqrt[12]{{5}^{8}}=5^{ \frac{8}{12} }=5^{ \frac{2}{3} }= \sqrt[3]{5^{2}}

    Reducció a índex comú i operacions

    Reducció a índex comú

    Es tracta de trobar radicals equivalents als inicials amb l'índex comú, aquest índex serà el m.c.m dels inicials. Utilitzarem la propietat arrel n-èsima de a elevat a m fi arrel igual arrel amb índex n per bold italic p de a elevat a m per bold italic p fi elevat fi arrel, és recomanable posar els radicals en forma de potència amb  exponent fraccionari i reduir les fraccions a comú denominador.

     

    Exemple:

     \sqrt[4]{2^5} i  \sqrt[14]{3^4}

    mcm(4,14)=28

     \sqrt[4]{2^5}= 2^{\frac{5}{4}}=2^{\frac{35}{28}}=\sqrt[28]{2^{35}}

     \sqrt[14]{3^4}=3^{\frac{4}{14}}=3^{\frac{8}{28}}= \sqrt[28]{3^8}

     

    Suma i resta de radicals

    Només es poden sumar i restar radicals semblants, és a dir si tenen el mateix índex i el mateix radicand. Cal primer treure factors fora del radical.


    Exemple:

    6 \sqrt{2} +16 \sqrt{2}-50\sqrt{2} =(6+16-50) \sqrt{2}=-28 \sqrt{2} 

    6 \sqrt{2} +16 \sqrt{2}-50\sqrt{3} =22 \sqrt{2}-50\sqrt{3}

    6 arrel quadrada de 12 més 16 arrel quadrada de 3 igual 6 arrel quadrada de 2 al quadrat per 3 fi arrel més 16 arrel quadrada de 3 igual 6 per 2 arrel quadrada de 3 més 16 arrel quadrada de 3 igual 12 arrel quadrada de 3 més 16 arrel quadrada de 3 igual 28 arrel quadrada de 3

     

    Producte i divisió de radicals

    Cal que tinguin el mateix índex. Si no els tenen els reduïm primer a índex comú.


    Exemple:

     6 \sqrt{2} \cdot \sqrt[5]{8} =6\sqrt[10]{2^5} \cdot \sqrt[10]{8^2}=6 \sqrt[10]{2^5} \cdot \sqrt[10]{2^{6}}=6\sqrt[10]{2^{11}}

    Podem extreure factors de l'arrel i queda

    6\cdot 2\sqrt[10]{2}=12\sqrt[10]{2}

    Igualtats notables amb radicals

    Aquestes igualtats les seguirem treballant en propers lliuraments, però és important que ara ja es comencin a utilitzar i a tenir clars.

    negreta parèntesi esquerre bold italic a negreta més bold italic b negreta parèntesi dret negreta ² negreta igual bold italic a elevat a negreta 2 negreta més negreta 2 negreta per bold italic a negreta per bold italic b negreta més bold italic b elevat a negreta 2 Quadrat d'una suma

    negreta parèntesi esquerre bold italic a negreta menys bold italic b negreta parèntesi dret negreta ² negreta igual bold italic a elevat a negreta 2 negreta menys negreta 2 negreta per bold italic a negreta per bold italic b negreta més bold italic b elevat a negreta 2 Quadrat d'una resta

    negreta parèntesi esquerre bold italic a negreta més bold italic b negreta parèntesi dret negreta parèntesi esquerre bold italic a negreta menys bold italic b negreta parèntesi dret negreta igual bold italic a elevat a negreta 2 negreta menys bold italic b elevat a negreta 2 Suma per diferència

    Exemples:

    (6 \sqrt{2} + \sqrt{3})^2= (6 \sqrt 2)^2 +2 \cdot {(6 \sqrt{2})} \cdot {\sqrt{3}}+ {(\sqrt{3})}^2=72 + 12 \sqrt 6 + 3= 75+12 \sqrt 6

    \left(1+ \sqrt{2} \right) \cdot \left(1- \sqrt{2} \right)=1^{2}- \sqrt{2} ^{2}=1-2=-1

    Racionalització

    L'objectiu de racionalitzar és eliminar els radicals dels denominadors. Caldrà fer servir diferents estratègies segons com siguin els denominadors. A continuació s'expliquen els dos casos més usuals.

    S'ha de buscar el terme apropiat per fer la racionalització.

    Tot i que hi ha molts casos possibles, anem a exemplificar els més comuns.

    Si el denominador només té un radical

    envoltori caixa fracció numerador a entre denominador arrel n-èsima de b elevat a m fi arrel fi fracció igual fracció numerador a entre denominador arrel n-èsima de b elevat a m fi arrel fi fracció per fracció numerador arrel n-èsima de b elevat a n menys m fi elevat fi arrel entre denominador arrel n-èsima de b elevat a n menys m fi elevat fi arrel fi fracció igual fracció numerador a per arrel n-èsima de b elevat a n menys m fi elevat fi arrel entre denominador b fi fracció fi envoltori   amb n major que m

    Observa que es multiplica el numerador i el denominador pel mateix factor (d'aquesta manera la fracció no queda modificada).

    En el cas particular que l'arrel sigui quadrada l'expressió seria:

    envoltori caixa fracció numerador a entre denominador arrel quadrada de b fi fracció igual fracció numerador a entre denominador arrel quadrada de b fi fracció per fracció numerador arrel quadrada de b entre denominador arrel quadrada de b fi fracció igual fracció numerador a per arrel quadrada de b entre denominador arrel quadrada de b fi fracció fi envoltori

    Exemple:

     \frac{21}{\sqrt{3}}=\frac{21}{\sqrt{3}} \cdot \frac{\sqrt{3}}{\sqrt{3}}=\frac{21\sqrt{3}}{3}=7 \sqrt{3} 

     

     \frac{20}{ \sqrt[4]{2}}= \frac{20}{ \sqrt[4]{2}} \cdot {\frac{ \sqrt[4]{2^3}}{ \sqrt[4]{2^3}}}= \frac{20 \sqrt[4]{2^3}}{ \sqrt[4]{2^4}}= \frac{20 \sqrt[4]{2^3}}{2}=10 \sqrt[4]{2^3}

     

    Si el denominador és un binomi i almenys un dels dos termes és un radical amb índex 2

    S'ha de multiplicar per l'expressió conjugada, és a dir canviant el signe del binomi (si era + posarem - i al revès). L'objectiu és que al denominador arribem a la igualtat notable suma per diferència i d'aquesta manera s'eliminin les arrels.

    envoltori caixa fracció numerador a entre denominador arrel quadrada de b més arrel quadrada de c fi fracció igual fracció numerador a entre denominador arrel quadrada de b més arrel quadrada de c fi fracció per fracció numerador arrel quadrada de b negreta menys arrel quadrada de c entre denominador arrel quadrada de b negreta menys arrel quadrada de c fi fracció igual fracció numerador a per parèntesi esquerre arrel quadrada de b menys arrel quadrada de c parèntesi dret entre denominador parèntesi esquerre arrel quadrada de b parèntesi dret al quadrat menys parèntesi esquerre arrel quadrada de c parèntesi dret al quadrat fi fracció igual fracció numerador a per parèntesi esquerre arrel quadrada de b menys arrel quadrada de c parèntesi dret entre denominador b menys c fi fracció fi envoltori
envoltori caixa fracció numerador a entre denominador arrel quadrada de b menys arrel quadrada de c fi fracció igual fracció numerador a entre denominador arrel quadrada de b menys arrel quadrada de c fi fracció per fracció numerador arrel quadrada de b més arrel quadrada de c entre denominador arrel quadrada de b negreta més arrel quadrada de c fi fracció igual fracció numerador a per parèntesi esquerre arrel quadrada de b més arrel quadrada de c parèntesi dret entre denominador parèntesi esquerre arrel quadrada de b parèntesi dret al quadrat menys parèntesi esquerre arrel quadrada de c parèntesi dret al quadrat fi fracció igual fracció numerador a per parèntesi esquerre arrel quadrada de b més arrel quadrada de c parèntesi dret entre denominador b menys c fi fracció fi envoltori

    En el cas que només un dels dos termes del binomi tingui arrel, es procedeix de la mateixa manera.

    Exemple: 

    fracció numerador espai arrel quadrada de 3 entre denominador arrel quadrada de 3 espai més espai 3 fi fracció igual espai fracció numerador espai arrel quadrada de 3 entre denominador parèntesi esquerre arrel quadrada de 3 negreta més espai 3 parèntesi dret fi fracció per fracció numerador parèntesi esquerre arrel quadrada de 3 negreta menys 3 parèntesi dret entre denominador parèntesi esquerre arrel quadrada de 3 negreta menys 3 parèntesi dret fi fracció igual fracció numerador obre parèntesis arrel quadrada de 3 tanca parèntesis al quadrat menys 3 arrel quadrada de 3 entre denominador parèntesi esquerre arrel quadrada de 3 parèntesi dret al quadrat menys 3 al quadrat fi fracció igual fracció numerador 3 menys 3 arrel quadrada de 3 entre denominador 3 menys 9 fi fracció igual fracció numerador 3 menys 3 arrel quadrada de 3 entre denominador menys 6 fi fracció igual envoltori caixa negreta espai fracció numerador negreta menys negreta 1 negreta més arrel quadrada de negreta 3 entre denominador negreta 2 fi fracció fi envoltori
    fracció numerador espai arrel quadrada de 5 entre denominador parèntesi esquerre arrel quadrada de 7 negreta menys espai arrel quadrada de 2 parèntesi dret fi fracció igual espai fracció numerador espai arrel quadrada de 5 entre denominador parèntesi esquerre arrel quadrada de 7 negreta menys espai arrel quadrada de 2 parèntesi dret fi fracció per fracció numerador parèntesi esquerre arrel quadrada de 7 negreta més arrel quadrada de 2 parèntesi dret entre denominador parèntesi esquerre arrel quadrada de 7 negreta més arrel quadrada de 2 parèntesi dret fi fracció igual fracció numerador arrel quadrada de 5 per arrel quadrada de 7 més arrel quadrada de 5 per arrel quadrada de 2 entre denominador parèntesi esquerre arrel quadrada de 7 parèntesi dret al quadrat menys obre parèntesis arrel quadrada de 2 tanca parèntesis al quadrat fi fracció igual fracció numerador arrel quadrada de 3 5 més arrel quadrada de 10 entre denominador 7 menys 2 fi fracció igual envoltori caixa fracció numerador arrel quadrada de 3 5 més arrel quadrada de 10 entre denominador 5 fi fracció fi envoltori

    Intervals

    Recta real

    Els nombres reals es poden representar en una recta que anomenen recta real. A cada punt de la recta li correspon un únic nombre real i a l'inrevés. Els nombres reals segueixen una ordenació de manera que quan més petit és un nombre, més a l'esquerra de la recta està representat.

    Intervals

    Un interval és un conjunt de nombres reals que es representen sobre la recta com un segment o una semirecta ( en el cas d'intervals infinits).

    Serà important que dominis aquesta nomenclatura matemàtica doncs la faràs servir en diversos temes de la matèria.

    Qualsevol interval té infinits punts i per indicar si els extrems pertanyen o no al conjunt fem servir símbols diferents. Així farem servir el parèntesis ( , ) si volem indicar que els extrems no pertanyen al conjunt i farem servir el claudàtor [] per indicar que que hi pertanyen.

    Observa la notació en què s'expressen els intervals infinits i que el dibuix és una semirecta que indica amb una fletxa que no s'acaba.

    Tipus d'intervals:


    Com veus hi ha diverses maneres d'expressar el mateix conjunt de punts: per definició, amb un interval i amb un dibuix sobre la recta real.

    Per exemple, com indicaríem matemàticament el conjunt de nombres més grans que tres i més petits o iguals a 5?

    • Per definició amb notació matemàtica: x pertany normal nombres reals coma espai espai espai espai 3 negreta menor que x negreta menor o igual que 5
    • En forma d'interval negreta parèntesi esquerre 3 coma espai 5 negreta claudàtor dret negreta espai  (fixa't el 3 no pertany al conjunt, per això hem posat parèntesis i el 5 sí i per això hem posat claudàtor)
    • Dibuixant el segment sobre la recta   (observa el dibuix dels punts extrems en funció que formin part o no del conjunt circumferència en cas que no pertanyi i cercle ple en cas que sí hi pertanyi)

    Si vols practicar amb els intervals, clica damunt la següent imatge i accediràs a un applet fet amb Geogebra per Luís Castillo i Antonio Omatos que et permetrà movent els punts lliscants veure el dibuix i les expressions de diferents intervals finits.

    Notació científica

    En molts contextos reals ens trobem amb la necessitat d'escriure nombres molt grans o molt petits. L'escriptura d'aquests nombres suposa escriure moltes xifres amb les molèsties que això comporta, és per això que per fer més còmoda aquesta escriptura tenim la notació científica.

    Un nombre escrit en notació científica té aquesta forma: C·10n

    on C és un nombre amb una sola xifra entera (entre 1 i 9) i npertany Z. Si la n és positiva el nombre és molt gran i si la n és negativa el nombre és molt petit.

    Així per exemple escrivim:

    • La massa del Sol és 2·1030  kg en lloc de 2000000000000000000000000000000 kg.
    • La càrrega d'un electró és 1,6·10-19 en lloc de 0,00000000000000000016
    • El radi de la Terra mesura aproximadament 6,37·106 m en lloc de 6370000 m

    És important treballar bé amb els nombres en notació científica amb i sense calculadora.

    En moltes calculadores per escriure les potències de 10 disposes de la tecla EXP , així per exemple per escriure 2,5·1012 faríem:  2,5 EXP 12

    Aproximacions i errors

    Aproximacions i estimacions

    Per treballar amb nombres amb moltes xifres decimals, es fan aproximacions. Aquestes aproximacions poden ser per excés si l'aproximació és més gran que el valor exacte o per defecte si l'aproximació és més petita que el valor exacte.

    Utilitzem dos mecanismes bàsics d'aproximació:
      • TRUNCAMENT: prenem les xifres decimals que necessitem i eliminem la resta.
      • ARRODONIMENT: prenem les xifres decimals que necessitem i eliminem la resta modificant, si cal, la darrera xifra decimal seguint aquesta regla:
        Si la primera xifra que eliminem és inferior a 5, deixem igual les xifres anteriors.
        Si la primera xifra que eliminem és igual a superior a 5, sumem 1 a la xifra anterior.
    Exemples
    Valor exacte Ordre Truncament Arrodoniment
    234,5627 centèsims 234,56 234,56
    234,5627 mil·lèsims 234,562 234,563
    0,95555555 dècims 0,9 1
    π=3,141592... mil·lèsims 3,141 3,142

    De la mateixa manera en mesurar magnituds se'n fa una estimació i aquestes comporten un error experimental degut a la manca de precisió que es comet.
    Quan es fan aproximacions o estimacions de quantitats interessa conèixer-ne l'error comès o almenys acotar-lo.

    Errors

    En aproximar un nombre cometem un error, ja que no estem considerant el valor exacte. És bo conèixer o almenys acotar l'error que estem comentem per valorar la precisió dels nostres càlculs.

    L'error absolut Eaés la diferència en valor absolut entre el valor exacte i l'aproximació.

    L'error relatiu Er és el quocient entre l'error absolut i el valor absolut del valor exacte. Aquest ens indica quin és l'error comès per unitat (habitualment es dóna en %) i ens serveix per comparar diverses aproximacions, per saber quina és més precisa.

    E subíndex a igual obre barra vertical V subíndex a p r o x fi subíndex menys V subíndex e x a c t e fi subíndex tanca barra vertical
E subíndex r igual fracció numerador E subíndex a entre denominador obre barra vertical V subíndex e x a c t e fi subíndex tanca barra vertical fi fracció

    Tanmateix, dels nombres amb infinites xifres no en coneixem el valor exacte i per això no podem calcular-ne l'error relatiu, sinó només una fita, és a dir podrem dir que l'error comés és menor que un cert valor. El càlcul d'aquesta fita no és únic, una forma de fer-ho és aquesta:

    Fita de l'error absolut <|Aproximació per excés- Aproximació per defecte|

    Xifres significatives

    Són els dígits que es coneixen amb precisió més un darrer dígit que s'ha aproximat o estimat. En contextos científics és important treballar amb el nombre de xifres significatives que es demanin.