A NÉGYZETGYÖK

AZ N-EDIK GYÖK

Az n-edik gyök fogalma

Ahogy a négyzetgyökvonás a négyzetre emelés inverz művelete, értelmezhetjük a köbre emelés, negyedik hatványra emelés stb. inverz műveleteit is. Mivel pozitív, páros egész hatványkitevő esetén a hatvány előjele nem lehet negatív, páratlan kitevő esetén azonban igen, külön kell definiálnunk a páros és páratlan kitevőjű gyököket:

Egy nem negatív a valós szám 2k-adik (k pozitív egész szám) gyökén azt a nem negatív számot értjük, amelynek 2k-adik hatványa a.

Egy a valós szám (2k+1)-edik (k pozitív egész szám) gyökén azt a számot értjük, amelynek (2k+1)-edik hatványa a.

Néhány példa:

, mert 33=27,

,

,

nincs értelmezve, mert −1<0.

Feladatok

Végezzük el az alábbi gyökvonásokat!

21.

22.

23. A változó milyen értékeire teljesülnek a következő egyenlőségek?

Megoldások 21-23

A gyökvonás azonosságai

A négyzetgyökvonás azonosságaival analóg összefüggések teljesülnek az n-edik gyökökkel való számolásra is:

I.

II.

III.

A fenti azonosságok könnyen igazolhatók a definíciók alapján.

Most megvizsgáljuk, hogy hogyan vonhatunk gyököt gyökös kifejezésből. Egy konkrét példa alapján megfogalmazzuk az állítást, majd a sejtést bebizonyítjuk. Három gyökös kifejezés értékét határozzuk meg:

Állítás:

Bizonyítás: Elsőként megállapíthatjuk, hogy mindhárom kifejezés értelmezési tartománya egyenlő. Ha n és m közül legalább az egyik páros, akkor a nem negatív szám, egyébként tetszőleges valós szám. Így elegendő belátni, hogy az egyes kifejezések nm-edik hatványai egyenlők. Az átalakítás során felhasználjuk az n-edik gyök definícióját és a hatványozás azonosságait:

Az alábbi feladatcsoportok megoldását egy-két példa segíti.

Feladatok

A gyökjel alól való kiemeléssel hozzuk egyszerűbb alakra a következő kifejezéseket! (Az egyszerűség kedvéért a változók nem negatívok.)

Példák:

a)

b)

24.

25.

26.

Megoldások 24-26

A gyökjel előtt álló kifejezéseket vigyük a gyökjel alá!

Példa:

27.

28.

29.

30.

Megoldások 27-30

A gyökvonás azonosságainak felhasználásával végezzük el a következő műveleteket!

Példák:

a) ,

b) ,

c)

31.

32.

33.

34.

35.

Megoldások 31-35

36.

37.

38.

39.

Megoldások 36-39

Az alábbi kifejezéseket írjuk fel egyetlen gyökjel segítségével!

Példa:

40.

41.

42.

Megoldások 40-42

Tört számlálójának vagy nevezőjének gyöktelenítése

Négyzetgyökös kifejezéseket tartalmazó tört számlálójának vagy nevezőjének gyöktelenítéséről már volt szó. Ritkábban, de előfordulhat, hogy n-edik gyököt tartalmazó törtre kell elvégeznünk a gyöktelenítést. Ha a gyöktelenítendő kifejezés egytagú, akkor egy egyszerű bővítéssel elérhetjük célunkat. Példaként gyöktelenítsük az tört nevezőjét: .

Két- vagy többtagú kifejezés gyöktelenítése nagyon bonyolult is lehet. Ilyenkor általában − de nem mindig− az alábbi azonosságok alkalmazhatók (esetleg többször is):

(n pozitív egész) vagy

(n páratlan).

Példaként gyöktelenítsük az tört nevezőjét: .

Feladatok

Gyöktelenítsük a nevezőket!

43.

44.

Megoldások 43-44

Hatványfüggvények, gyökfüggvények

Az R® R, (n 1-nél nagyobb egész szám) alakú függvényeket hatványfüggvényeknek nevezzük. A négyzetre emelés függvénye is hatványfüggvény. Grafikonja parabola alakú. A többi hatványfüggvény grafikonja nem parabola, még akkor sem, ha páros kitevő esetén kissé hasonló a parabolához. A 3. ábrán közös koordinátarendszerben ábrázoltuk a hatványfüggvényeket n=2, 3, 4, 5 kitevő esetén.

A páratlan hatványkitevőjű hatványfüggvények inverzei a páratlan gyökkitevőjű gyökfüggvények. Általános alakjuk: R ® R, , ahol k pozitív egész szám.

A páros gyökkitevőjű gyökfüggvények a páros hatványkitevőjű hatványfüggvényeknek a nem negatív számok halmazára való leszűkítéseinek az inverzei. Általános alakjuk: R\R ® R, , ahol k pozitív egész szám. A 4. ábrán közös koordinátarendszerben ábrázoltunk néhány gyökfüggvényt.

Egy függvény és inverze grafikonja tengelyesen szimmetrikus az y=x egyenletű egyenesre. Ezt a kapcsolatot láthatjuk az 5. és 6. ábrákon.

Megjegyzés

Már az időszámításunk előtt néhány évezreddel is születtek olyan táblázatok, amelyeket mennyiségek egymáshoz rendelésének tekinthetünk.

Descartes a függvényt mennyiségek megfeleltetéseként értelmezte. A Newton és Leibniz által felfedezett differenciálszámítás (a végtelenül kicsi, ún. infinitezimális mennyiségekkel való számolás) megkövetelte a függvényfogalom tisztázását. Néhány matematikus, aki kulcsfontosságú szerepet játszott a mai függvényfogalom kialakításában: Cauchy, Dirichlet, Cantor, Jordan, Weierstrass, Riemann.

Maga a függvény elnevezés Leibniztől származik.