MateExameneProfesor de Matematică · Elena Micu
Clasa a X-a · Capitolul I · recapitulare pentru tabla digitală
Materialul este luat din lecțiile 1–5 și din pagina de fixare.
Linia:
Text:
CAPITOLUL I. MULȚIMEA NUMERELOR REALE. PUTERI ȘI RADICALI
Recapitulare
Nume și prenume elev: Clasa: Data:

Scrie în casete cu creionul tablei. Butonul Arată de sub fiecare cerință descoperă formula din lecție, după ce elevul a scris-o.

Nu mai încape în memoria calculatorului — de aici înainte scrisul nu se mai salvează.

Partea I. Teoria capitolului

Scrie în casetă, apoi compară cu formula din lecție.

Lecția 1. Radicali de ordinul $n$
1. Scrie notația radicalului de ordinul $n$ dintr-un număr real pozitiv $a > 0$, $n \geq 2$, și cele două proprietăți fundamentale.
Lecția 1, 1.1 Notație: $\sqrt[n]{a}$.   $\sqrt[n]{a} > 0$   și   $\left(\sqrt[n]{a}\right)^n = a \quad (a > 0)$. Numărul natural $n$ se numește ordinul (sau indicele) radicalului.
2. Cât este $\sqrt{x^2}$ pentru $x \in \mathbb{R}$? Scrie și forma generală cu ordinul $2k$.
Lecția 1, observații $\sqrt{x^2} = |x|, \quad (\forall)x \in \mathbb{R}$.   Mai general, dacă $x \in \mathbb{R}$ și $k \in \mathbb{N}^*$:   $\sqrt[2k]{x^{2k}} = |x|$.
3. Scrie cele trei relații fundamentale pentru radicalul de ordin impar al unui număr negativ $(a < 0)$.
Lecția 1, 1.2 $\sqrt[n]{a} < 0, \quad \left(\sqrt[n]{a}\right)^n = a \quad$ și $\quad \sqrt[n]{a} = -\sqrt[n]{-a} \quad (a < 0)$.
4. Domeniul de existență: pentru ce numere este definit radicalul de ordin par și pentru ce numere cel de ordin impar? Ce semn are rezultatul în fiecare caz?
Lecția 1, REȚINEM! Radicalul de ordin par $\left(\sqrt[2k]{a}\right)$: este definit numai pentru numere pozitive sau zero $(a \geq 0)$, iar rezultatul său este întotdeauna un număr pozitiv sau nul $\left(\sqrt[2k]{a} \geq 0\right)$.
Radicalul de ordin impar $\left(\sqrt[2k+1]{a}\right)$: este definit pentru orice număr real $(a \in \mathbb{R})$, iar rezultatul are același semn ca numărul $a$.
Lecția 2. Proprietăți ale radicalilor de ordinul $n$
5. P1. Radicalul produsului.
Lecția 2, P1 $\sqrt[n]{ab} = \sqrt[n]{a} \cdot \sqrt[n]{b}, \quad (\forall)a, b \in [0, +\infty)$. Dacă indicele $n$ este impar proprietatea este adevărată pentru orice numere reale.
6. P2. Radicalul unui raport. Spune și care sunt condițiile pentru $a$ și $b$.
Lecția 2, P2 $\sqrt[n]{\dfrac{a}{b}} = \dfrac{\sqrt[n]{a}}{\sqrt[n]{b}}, \quad (\forall)a \in [0, +\infty),\ b \in (0, +\infty)$. Condițiile $a \geq 0$, $b > 0$ sunt esențiale când $n$ este un număr par. Dacă $n$ este număr impar, proprietatea are loc pentru oricare numere $a \in \mathbb{R}$ și $b \in \mathbb{R}^*$.
7. P3. Puterea unui radical.
Lecția 2, P3 $\left(\sqrt[n]{a}\right)^m = \sqrt[n]{a^m}, \quad (\forall)a \in [0, +\infty),\ m \in \mathbb{N}^*$. Rămâne adevărată pentru $a < 0$ dacă $n$ este număr impar.
8. P4. Scoaterea unui factor de sub radical.
Lecția 2, P4 $\sqrt[n]{a^{mn} \cdot b} = a^m \cdot \sqrt[n]{b}, \quad (\forall)a \in [0, +\infty)$.
9. P5. Amplificarea și simplificarea unui radical.
Lecția 2, P5 $\sqrt[n]{a^m} = \sqrt[nk]{a^{mk}}, \quad (\forall)a \in [0, +\infty),\ k \in \mathbb{N}^*$  (amplificarea)
$\sqrt[nk]{a^{mk}} = \sqrt[n]{a^m}, \quad (\forall)a \in [0, +\infty),\ k \in \mathbb{N}^*$  (simplificarea)
10. P6. Compunerea radicalilor.   P7. Compararea radicalilor.
Lecția 2, P6 și P7 $\sqrt[m]{\sqrt[n]{a}} = \sqrt[mn]{a}, \quad (\forall)a \in [0, +\infty)$.
Dacă $a, b \in [0, +\infty)$ atunci $\sqrt[n]{a} \leq \sqrt[n]{b} \Leftrightarrow a \leq b$.
11. Introducerea factorilor sub radical și înmulțirea a doi radicali de ordine diferite.
Lecția 2, Operații cu radicali, 5 și 7 $a\sqrt[n]{b} = \sqrt[n]{a^n \cdot b}$  (introducerea factorilor sub radical)
$\sqrt[m]{a}\sqrt[n]{b} = \sqrt[mn]{a^n b^m}$.
12. Cât este $\sqrt[n]{a^n b}$ dacă $a, b \in \mathbb{R}$? Discută după paritatea ordinului.
Lecția 2, observații $\sqrt[n]{a^n b} = \begin{cases} a\sqrt[n]{b}, & n \text{ impar} \\ |a|\sqrt[n]{b}, & n = \text{ par},\ b \geq 0 \end{cases}$
Dacă $a < 0$, $b \geq 0$, atunci $a\sqrt[2n]{b} = -\sqrt[2n]{a^{2n}b}$.
13. Ce proprietate specială are adunarea radicalilor? Și care este media geometrică a $n$ numere pozitive?
Lecția 2, observații În ceea ce privește adunarea radicalilor nu există proprietăți speciale ale acesteia. Trebuie remarcat ca $\sqrt[n]{a + b} \neq \sqrt[n]{a} + \sqrt[n]{b}$.
Media geometrică a $n$ numere pozitive: $m_g = \sqrt[n]{a_1 \cdot a_2 \cdot \ldots \cdot a_n}$.
Lecția 4. Puterea cu exponent rațional
14. Definiția puterii cu exponent rațional pozitiv. Ce condiție are baza?
Lecția 4, definiție (1) Fie $a \geq 0$ și $r \in \mathbb{Q}_+$. Dacă $r = \dfrac{m}{n}$, unde $m, n \in \mathbb{N}^*$, atunci $a^r = a^{\frac{m}{n}} = \sqrt[n]{a^m}$.
15. Definiția puterii cu exponent rațional negativ. Ce condiție are baza acum?
Lecția 4, definiție (6) Fie $a > 0$ un număr real strict pozitiv și $r \in \mathbb{Q}_-$. Atunci $a^r = \dfrac{1}{a^{-r}}$.
16. Scrie cele cinci identități a)–e) din teorema proprietăților puterilor cu exponent rațional.
Lecția 4, teoremă Fie $a, b \in \mathbb{R}$, $a > 0$, $b > 0$ și $r, s \in \mathbb{Q}$.
a) $a^r \cdot a^s = a^{r+s}$    b) $\dfrac{a^r}{a^s} = a^{r-s}$    c) $\left(a^r\right)^s = a^{r \cdot s}$
d) $(a \cdot b)^r = a^r \cdot b^r$    e) $\left(\dfrac{a}{b}\right)^r = \dfrac{a^r}{b^r}$
17. Monotonia în raport cu exponentul și poziția față de numărul 1 — punctele f) și g).
Lecția 4, teoremă f) și g) f) Dacă $a > 1$, atunci $a^r < a^s \Longleftrightarrow r < s$. Dacă $0 < a < 1$, atunci $a^r < a^s \Longleftrightarrow r > s$.
g) Dacă $a > 1$: $a^r > 1$ pentru $r > 0$, respectiv $0 < a^r < 1$ pentru $r < 0$. Dacă $0 < a < 1$: $0 < a^r < 1$ pentru $r > 0$, respectiv $a^r > 1$ pentru $r < 0$.
În cuvinte: dintre două puteri cu aceeași bază supraunitară este mai mare puterea cu exponentul mai mare; dintre două puteri cu aceeași bază pozitivă subunitară este mai mare puterea cu exponentul mai mic.
Lecția 5. Puterea cu exponent real
18. Aproximările zecimale prin lipsă și prin adaos de ordin $n$ pentru $x > 0$: cum se obțin și ce încadrare dau?
Lecția 5, 1.1 Aproximarea prin lipsă $x_n'$ este trunchierea lui $x$ la primele $n$ zecimale: $x_n' = a_0, a_1 a_2 \ldots a_n$. Aproximarea prin adaos: $x_n'' = x_n' + \dfrac{1}{10^n} = a_0, a_1 a_2 \ldots (a_n + 1)$.
Încadrarea strictă: $x_n' \leq x < x_n''$, iar $x_n'' - x_n' = 10^{-n}$.
19. Cum se aproximează un număr negativ $x < 0$, pornind de la aproximările modulului său?
Lecția 5, 1.2 Dacă $a = -x = |x| > 0$ și $a_n' \leq a < a_n''$, atunci $-a_n'' < x \leq -a_n'$. Prin urmare: aproximarea prin lipsă a lui $x$ este opusa aproximării prin adaos a lui $a$, adică $x_n' = -a_n''$; aproximarea prin adaos a lui $x$ este opusa aproximării prin lipsă a lui $a$, adică $x_n'' = -a_n'$.
20. Definiția puterii cu exponent real, în cele două cazuri de bază. Cât este $1^x$ și cât $a^0$?
Lecția 5, 2.1 Pentru $a > 1$: există un unic număr real $y > 0$, notat $a^x$, astfel încât $a^{x_n'} \leq a^x < a^{x_n''},\ (\forall)\, n \in \mathbb{N}$.
Pentru $0 < a < 1$: $a^x$ este unicul număr real $y > 0$ care satisface $a^{x_n''} < a^x \leq a^{x_n'},\ (\forall)\, n \in \mathbb{N}$.
Cazurile particulare: $1^x = 1$ pentru orice $x \in \mathbb{R}$, iar $a^0 = 1$.
21. Monotonia funcției exponențiale și consecința pentru inecuații, în ambele cazuri de bază.
Lecția 5, 3.1 Pentru $a > 1$ funcția este strict crescătoare pe $\mathbb{R}$: $(\forall)\, x_1, x_2 \in \mathbb{R},\ x_1 < x_2 \iff a^{x_1} < a^{x_2}$; la trecerea de la puteri la exponenți, sau invers, sensul inegalității se păstrează.
Pentru $0 < a < 1$ funcția este strict descrescătoare pe $\mathbb{R}$: $(\forall)\, x_1, x_2 \in \mathbb{R},\ x_1 < x_2 \iff a^{x_1} > a^{x_2}$; sensul inegalității se inversează.

Partea a II-a. Exerciții

Exercițiile sunt cele din pagina de fixare (T1.1–T12.2) și din lecțiile 4 și 5.

1. Introducerea factorilor sub radical
T1.1. Introduceți factorii sub radical:  a) $4\sqrt[3]{2}$;  b) $\dfrac{3}{2}\sqrt{2}$;  c) $-5\sqrt{3}$;  d) $-2\sqrt[4]{3}$.
T1.2. Introduceți factorii algebrici sub radical:  a) $a^2\sqrt[3]{a}$;  b) $xy^2\sqrt{x}$  ($x > 0$);  c) $a\sqrt{-a}$  ($a < 0$).
T1.3. Arătați că dacă $x < 0$, atunci $x^3\sqrt{y} = -\sqrt{x^6 y}$ pentru orice $y > 0$.
2. Scoaterea factorilor de sub radical
T2.1. Scoateți factorii de sub radical:  a) $\sqrt{108}$;  b) $\sqrt[3]{-686}$;  c) $\sqrt[4]{3^5 \cdot 2^7}$;  d) $\sqrt[5]{-96}$.
T2.2. Scoateți factorii algebrici de sub radical (specificând semnul factorilor ieșiți):  a) $\sqrt{49x^3 y^2}$ pentru $x > 0, y < 0$;  b) $\sqrt[4]{x^4 y^5}$ pentru $x < 0, y > 0$.
T2.3. Simplificați expresia $E(a) = \sqrt{a^2 - 6a + 9}$ pentru:  a) $a \geq 3$;  b) $a < 3$.
3. Aducerea la același ordin și ordonarea radicalilor
T3.1. Aduceți la același ordin radicalii:  a) $\sqrt[3]{5}$ și $\sqrt[4]{3}$;  b) $\sqrt{3}$, $\sqrt[3]{4}$ și $\sqrt[6]{10}$.
T3.2. Ordonați crescător numerele: $x = 2\sqrt[3]{5}$, $y = 3\sqrt[3]{2}$ și $z = \sqrt[3]{40}$.
T3.3. Comparați numerele $a = \sqrt[3]{7}$ și $b = \sqrt{3}$.
4. Tehnici de comparare și inegalități fără extragerea rădăcinii
T4.1. Fără a extrage rădăcinile, comparați numerele:  a) $x = \sqrt{7} + \sqrt{10}$ și $y = \sqrt{5} + \sqrt{12}$;  b) $a = 3\sqrt{2} - 2\sqrt{3}$ și $b = \sqrt{17} - \sqrt{11}$.
T4.2. Demonstrați inegalitatea $\sqrt{15} - \sqrt{14} < \sqrt{13} - \sqrt{12}$.
T4.3. Comparați numerele $A = \dfrac{8}{\sqrt{10} - \sqrt{2}}$ și $B = \dfrac{6}{3 - \sqrt{3}}$.
5. Încadrarea între întregi și partea întreagă
T5.1. Determinați partea întreagă a numerelor:  a) $\sqrt{500}$;  b) $\sqrt[3]{500}$;  c) $-\sqrt{105}$.
T5.2. Determinați numărul de elemente din mulțimea $Z = \{x \in \mathbb{Z} \mid x - 2 < -\sqrt{5} < x + 2\}$.
6. Calcul cu expresii cu radicali și operații algebrice
T6.1. Calculeați:  a) $\sqrt[3]{8 \cdot 27 \cdot 64}$;  b) $\sqrt[4]{\dfrac{4096}{81}}$;  c) $\left(\sqrt[6]{\left(\dfrac{2}{3}\right)^4}\right)^9$.
T6.2. Simplificați expresia: $E = \sqrt[3]{16} + 2\sqrt[3]{2} - \sqrt[3]{250}$.
7. Domeniul de existență al expresiilor cu radicali
T7.1. Determinați domeniul de existență $D \subset \mathbb{R}$ pentru:  a) $\sqrt{3x - 12}$;  b) $\sqrt{x^2 - 5x + 6}$;  c) $\sqrt[6]{-x^2 + 4x - 3}$.
T7.2. Determinați mulțimea de existență a expresiei $E(x) = \sqrt{\dfrac{x^3 - 8}{x^3 + 8}}$.
8. Identități algebrice, modul și ecuații cu radicali
T8.1. Rezolvați în $\mathbb{R}$ ecuațiile:  a) $\sqrt{(x-3)^2} = 3 - x$;  b) $\sqrt[3]{(x-1)^3} = x - 1$;  c) $\sqrt{(2x-1)^6} = (1 - 2x)^3$.
T8.2. Rezolvați ecuația $\sqrt{(x+2)^2} = \sqrt{(x-4)^2}$.
9. Raționalizarea numitorilor fracțiilor
T9.1. Raționalizați numitorii:  a) $\dfrac{4}{\sqrt{8}}$;  b) $\dfrac{2}{\sqrt{3} + 1}$;  c) $\dfrac{1}{\sqrt{5} + \sqrt{2} - \sqrt{3}}$.
T9.2. Raționalizați numitorul fracției $\dfrac{1}{\sqrt[3]{9} - \sqrt[3]{6} + \sqrt[3]{4}}$.
10. Radicali dubli (descompunerea radicalilor suprapuși)
T10.1. Aplicați formula radicalilor dubli pentru a simplifica:  a) $\sqrt{5 + 2\sqrt{6}}$;  b) $\sqrt{11 - 2\sqrt{30}}$.
T10.2. Arătați că numărul $N = \sqrt{7 - 4\sqrt{3}} + \sqrt{7 + 4\sqrt{3}}$ este un număr natural.
11. Sume telescopice și identități sumative cu radicali
T11.1. Calculeați suma: $S = \dfrac{1}{\sqrt{2} + 1} + \dfrac{1}{\sqrt{3} + \sqrt{2}} + \cdots + \dfrac{1}{\sqrt{100} + \sqrt{99}}$.
T11.2. Determinați $n \in \mathbb{N}$ astfel încât $\dfrac{1}{1 + \sqrt{2}} + \dfrac{1}{\sqrt{2} + \sqrt{3}} + \cdots + \dfrac{1}{\sqrt{n-1} + \sqrt{n}} = 9$.
12. Probleme de numărare, numere raționale și probabilități
T12.1. Determinați câte elemente din mulțimea $B = \{\sqrt[3]{1}, \sqrt[3]{2}, \sqrt[3]{3}, \ldots, \sqrt[3]{1000}\}$ sunt numere raționale.
T12.2. Care este probabilitatea ca alegând un număr din mulțimea $M = \{\sqrt{1}, \sqrt{2}, \ldots, \sqrt{100}\}$, acesta să fie un număr natural par?
13. Puterea cu exponent rațional (Lecția 4)
L4.1. Să se calculeze valoarea expresiei: $E = 5^{\frac{4}{5}} \cdot 25^{-0,4} \cdot 5^{\frac{1}{2}}$.
Lecția 4, Exercițiul 1 $-0,4 = -\dfrac{4}{10} = -\dfrac{2}{5}$ și $25 = 5^2$, deci $25^{-0,4} = 5^{-\frac{4}{5}}$. Atunci $E = 5^{\frac{4}{5} - \frac{4}{5} + \frac{1}{2}} = 5^{\frac{1}{2}} = \sqrt{5}$.
L4.2. Să se calculeze valoarea numărului: $F = \left(2^9\right)^{\frac{1}{18}} \cdot \left(6^{\frac{3}{4}}\right)^{\frac{8}{3}}$.
Lecția 4, Exercițiul 2 $\left(2^9\right)^{\frac{1}{18}} = 2^{\frac{1}{2}} = \sqrt{2}$,   $\left(6^{\frac{3}{4}}\right)^{\frac{8}{3}} = 6^2 = 36$, deci $F = 36\sqrt{2}$.
L4.3. Să se aducă la forma cea mai simplă expresia algebrică ($x > 0$, $y > 0$): $E(x, y) = \dfrac{\left(x^{\frac{1}{2}} \cdot \sqrt[3]{y^4}\right)^{\frac{1}{8}}}{(yx)^{\frac{2}{3}} \cdot \sqrt[6]{y^{-2}}}$.
Lecția 4, Exercițiul 3 $E(x, y) = x^{-\frac{29}{48}} \cdot y^{-\frac{1}{6}} = \dfrac{1}{\sqrt[48]{x^{29}} \cdot \sqrt[6]{y}}$.
L4.4. Să se compare numerele $A = 3^{\frac{2}{3}}$ și $B = 9^{\frac{1}{4}}$.
Lecția 4, Exercițiul 4 $B = 3^{\frac{1}{2}}$; cum $\dfrac{2}{3} = \dfrac{4}{6} > \dfrac{3}{6} = \dfrac{1}{2}$ și baza $3 > 1$, rezultă $A > B$.
14. Puterea cu exponent real (Lecția 5)
L5.1. Determinați aproximările zecimale prin lipsă și prin adaos de ordin $n = 0, 1, 2, 3$ pentru numerele reale: a) $x = \sqrt5 \approx 2,23606\ldots$, folosind metoda trunchierii; b) $x = -\sqrt2 \approx -1,41421\ldots$, folosind metoda opuselor.
Lecția 5, Problema 1 a) $n = 0$: $x_0' = 2$, $x_0'' = 3$; $n = 1$: $x_1' = 2,2$, $x_1'' = 2,3$; $n = 2$: $x_2' = 2,23$, $x_2'' = 2,24$; $n = 3$: $x_3' = 2,236$, $x_3'' = 2,237$.
b) $n = 0$: $x_0' = -2$, $x_0'' = -1$; $n = 1$: $x_1' = -1,5$, $x_1'' = -1,4$; $n = 2$: $x_2' = -1,42$, $x_2'' = -1,41$; $n = 3$: $x_3' = -1,415$, $x_3'' = -1,414$.
L5.2. Comparați următoarele perechi de numere reale, folosind proprietățile de monotonie: a) $2^{\sqrt3}$ și $2^{\sqrt5}$; b) $\left(\dfrac12\right)^{\sqrt2}$ și $\left(\dfrac12\right)^{1,41}$; c) $\left(\sqrt2 - 1\right)^3$ și $\left(\sqrt2 - 1\right)^{\pi}$.
Lecția 5, Problema 2 a) Baza $2 > 1$, funcția este crescătoare; din $\sqrt3 < \sqrt5$ rezultă $2^{\sqrt3} < 2^{\sqrt5}$.
b) Baza $\dfrac12 < 1$, funcția este descrescătoare; din $\sqrt2 \approx 1,4142 > 1,41$ rezultă $\left(\dfrac12\right)^{\sqrt2} < \left(\dfrac12\right)^{1,41}$.
c) Baza $\sqrt2 - 1 \approx 0,414 < 1$, funcția este descrescătoare; din $3 < \pi$ rezultă $\left(\sqrt2 - 1\right)^3 > \left(\sqrt2 - 1\right)^{\pi}$.
L5.3. Simplificați expresiile algebrice: a) $E_1 = \dfrac{3^{\sqrt{12}} \cdot 9^{1-\sqrt3}}{27^{-\frac{1}{\sqrt3}}}$; b) $E_2 = \left(5^{\sqrt2 - 1}\right)^{\sqrt2 + 1} \cdot 25^{-\frac12}$.
Lecția 5, Problema 3 a) $E_1 = \dfrac{3^{2\sqrt3} \cdot 3^{2 - 2\sqrt3}}{3^{-\sqrt3}} = 3^{2 + \sqrt3}$.   b) $E_2 = 5^{(\sqrt2 - 1)(\sqrt2 + 1)} \cdot 5^{-1} = 5^0 = 1$.
L5.4. Rezolvați în $\mathbb{R}$ inecuațiile exponențiale fundamentale: a) $5^{2x-1} \geq 125$; b) $\left(\dfrac25\right)^{3x+1} < \left(\dfrac{4}{25}\right)^{x-2}$; c) $2^{x^2 - 5x + 6} \leq 1$.
Lecția 5, Problema 4 a) $2x - 1 \geq 3 \Longrightarrow S = [2, +\infty)$.   b) baza subunitară: $3x + 1 > 2x - 4 \Longrightarrow S = (-5, +\infty)$.   c) $x^2 - 5x + 6 \leq 0 \Longrightarrow S = [2, 3]$.
L5.5. Rezolvați în $\mathbb{R}$ inecuația cu dublă încadrare:   $\dfrac19 \leq 3^{x^2 - 2x - 1} \leq 27$.
Lecția 5, Problema 5 Din $-2 \leq x^2 - 2x - 1 \leq 3$: prima inecuație dă $(x-1)^2 \geq 0$, adevărată pentru orice $x$; a doua dă $x^2 - 2x - 4 \leq 0$. Deci $S = \left[1 - \sqrt5,\ 1 + \sqrt5\right]$.
L5.6. Determinați mulțimea soluțiilor reale ale inecuației:   $4^x - 3 \cdot 2^{x+1} + 8 > 0$.
Lecția 5, Problema 6 Cu substituția $t = 2^x > 0$: $t^2 - 6t + 8 > 0$, deci $t \in (0, 2) \cup (4, +\infty)$. Revenind, $S = (-\infty, 1) \cup (2, +\infty)$.
L5.7. Rezolvați inecuația exponențială cu bază subunitară și fracții raționale:   $\left(\dfrac12\right)^{\frac{x+1}{x-1}} \geq 4$.
Lecția 5, Problema 7 Baza fiind subunitară, $\dfrac{x+1}{x-1} \leq -2 \iff \dfrac{3x - 1}{x - 1} \leq 0$. Din tabelul de semn, $S = \left[\dfrac13,\ 1\right)$.

Bibliografie: Burtea, M., & Burtea, G. (2005). Matematică. Manual pentru clasa a X-a. Trunchi comun + Curriculum diferențiat (M1). Carminis.