Математика · Розділ

Дійсні числа: огляд теми

Це найперша тема програми НМТ з математики: розділ «Числа і вирази» починається саме з дійсних чисел, порівняння чисел і дій з ними. Від абітурієнта вимагають розрізняти види чисел та числових проміжків, порівнювати дійсні числа, виконувати дії з ними, а також знати означення кореня \(n\)-го степеня і властивості коренів. Далі на цій сторінці зібрано опорні означення й позначення всієї теми, перелік підтем для детального розбору, загальний метод роботи із завданнями на числа і типові пастки, на яких втрачають бали.

📚 2 підтем ✍ Автор: Анастасія
Коротко

Дійсні числа – це раціональні та ірраціональні числа разом. Кожне дійсне число можна зобразити точкою на числовій осі, і навпаки: кожній точці числової осі відповідає дійсне число. Множину дійсних чисел позначають літерою \(R\). Цю тему розбирають на курсі математики KEVIN.

🔑 Головні правила теми

Натуральні числа

\(N\): числа, які використовують під час лічби, \(1, 2, 3, \ldots\)

Цілі числа

\(Z\): натуральні числа, протилежні до них та число нуль, наприклад \(-2\), \(4\), \(0\).

Раціональні числа

\(Q\): числа виду \(\dfrac{m}{n}\), де \(m \in Z\), а \(n \in N\). Наприклад \(4,5\); \(-3\); \(-7,3\).

Ірраціональні числа

нескінченні десяткові неперіодичні дроби, наприклад \(\sqrt{5}\) і \(\pi\).

Дійсні числа

\(R\): раціональні та ірраціональні разом.

Вкладеність множин

\(N \subset Z\), \(Z \subset Q\), \(Q \subset R\).

Означення арифметичного квадратного кореня

\(\sqrt{a}\) – це таке невідʼємне число, квадрат якого дорівнює \(a\). Вираз \(\sqrt{a}\) не має змісту, якщо \(a \lt 0\).

Основна тотожність

для будь-якого \(a \ge 0\) правильно, що \((\sqrt{a})^2 = a\).

Корінь із квадрата

\(\sqrt{a^2} = |a|\) для будь-якого \(a\).

Корінь з добутку

\(\sqrt{ab} = \sqrt{a} \cdot \sqrt{b}\) за умови \(a \ge 0\), \(b \ge 0\).

Корінь з дробу

\(\sqrt{\dfrac{a}{b}} = \dfrac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}}\) за умови \(a \ge 0\), \(b \gt 0\).

Рівняння

\(x^2 = m\): якщо \(m \gt 0\), корені \(x = \pm\sqrt{m}\); якщо \(m = 0\), корінь один \(x = 0\); якщо \(m \lt 0\), коренів немає.

Просте число

натуральне число, що має лише два дільники, одиницю і саме число. Найменше просте число \(2\).

Складене число

натуральне число, що має більше ніж два дільники, наприклад \(6\) має чотири дільники: \(1, 2, 3, 6\).

Взаємно прості числа

числа без спільних дільників, крім одиниці, наприклад \(65\) і \(306\).

Звʼязок НСД і НСК

якщо \(a\) і \(b\) взаємно прості, то \(НСК(a; b) = a \cdot b\), наприклад \(НСК(9; 25) = 225\).

🗺 Оберіть підтему для детального розбору

Кожна підтема — окрема сторінка з реальними завданнями НМТ, покроковим методом та шпаргалкою.

📆 План підготовки — План підготовки: як пройти тему за 3 тижні

Множини і види чисел 1

Вивчіть позначення \(N\), \(Z\), \(Q\), \(R\), навчіться визначати вид числа й порівнювати дійсні числа. Сюди ж подільність, прості та складені числа, НСД і НСК.

Корені й степені 2

Означення арифметичного квадратного кореня, тотожності \(\sqrt{a^2} = |a|\), \(\sqrt{ab} = \sqrt{a}\cdot\sqrt{b}\), \(\sqrt{\dfrac{a}{b}} = \dfrac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}}\), винесення множника з-під знака кореня та внесення під корінь.

Модуль, округлення, наближені обчислення 3

Модуль дійсного числа та його властивості, числові проміжки, правила округлення цілих чисел і десяткових дробів, обчислення з наперед заданою точністю.

Як розв'язувати завдання теми — загальний метод

  1. 1 Визначте вид числа

    Подивіться, чи можна записати число у вигляді \(\dfrac{m}{n}\), де \(m\) ціле, а \(n\) натуральне. Можна – число раціональне; не можна, і це нескінченний неперіодичний дріб – ірраціональне.

  2. 2 Перевірте, чи корінь взагалі має зміст

    Вираз \(\sqrt{a}\) не має змісту за \(a \lt 0\), а сама рівність \(\sqrt{a} = b\) правильна лише тоді, коли \(b \ge 0\) і \(b^2 = a\).

  3. 3 Спростіть підкореневий вираз до кінця

    Спочатку обчисліть усе під коренем, і лише потім добувайте корінь. Наприклад, щоб знайти \(\sqrt{37^2 – 12^2}\), спершу рахують \(37^2 – 12^2\), а вже з отриманого числа добувають корінь: відповідь \(35\).

  4. 4 Використайте властивості коренів

    Корінь із добутку розкладається на добуток коренів, корінь із дробу на частку коренів, а корінь із квадрата дає модуль. Ці три тотожності закривають більшість перетворень.

  5. 5 Порівнюйте числа за десятковим записом

    Ірраціональні числа, записані нескінченними неперіодичними дробами, порівнюють за тими самими правилами, що й скінченні десяткові дроби, тобто порозрядно.

  6. 6 У практичних задачах переходьте до наближень

    Для арифметичних дій дійсні числа замінюють їхніми наближеними значеннями, округленими до потрібного розряду: \(\pi \approx 3{,}1415926\).

⚠️ Типові помилки по темі

✗
\(R\) і \(Q\) - це одне й те саме

Неправильно. \(R\) позначає множину дійсних чисел, а \(Q\) множину раціональних. Раціональні є лише частиною дійсних, бо \(Q \subset R\), і поза \(Q\) лишаються всі ірраціональні числа.

✗
Нуль - це натуральне число

Неправильно. Натуральні - це числа для лічби, тобто \(1, 2, 3, \ldots\), а нуль входить лише до множини цілих чисел.

✗
\(\sqrt{a^2} = a\) завжди

Неправильно. Правильна тотожність \(\sqrt{a^2} = |a|\), і вона працює для будь-якого \(a\). Якщо \(a\) відʼємне, результат буде \(-a\), тобто додатне число: наприклад, для \(p \lt 0\) вираз \(p^3\) відʼємний, і корінь із його квадрата дорівнює \(-p^3\).

✗
Корінь можна розкласти на будь-яку дію: \(\sqrt{a+b} = \sqrt{a} + \sqrt{b}\)

Неправильно. Тотожності є лише для добутку і для дробу: \(\sqrt{ab} = \sqrt{a}\cdot\sqrt{b}\) за \(a \ge 0\), \(b \ge 0\), і \(\sqrt{\dfrac{a}{b}} = \dfrac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}}\) за \(a \ge 0\), \(b \gt 0\). Для суми й різниці такої властивості немає.

✗
Вираз \(\sqrt{a}\) має зміст за будь-якого \(a\)

Неправильно. За \(a \lt 0\) вираз \(\sqrt{a}\) змісту не має, бо арифметичний квадратний корінь за означенням невідʼємний. Саме на цьому будують завдання «для яких значень \(x\) має зміст вираз».

✗
Число \(1\) просте, бо ділиться на себе й на одиницю

Неправильно. Число \(1\) має лише один дільник, тому воно не просте і не складене. Простим є натуральне число рівно з двома дільниками, і найменше таке число \(2\).

Довший опис теми

Чому нуль не натуральне число, а ціле

Нуль не належить до натуральних чисел, бо натуральними називають числа, які використовують під час лічби: \(1, 2, 3, \ldots\) А до цілих чисел нуль належить за означенням: цілі – це натуральні числа, протилежні до них і число нуль.

Звідси випливає і вкладеність множин: будь-яке натуральне число є цілим, будь-яке ціле є раціональним, а будь-яке раціональне є дійсним. Тобто \(N \subset Z \subset Q \subset R\). Обернене неправильне: серед дійсних є числа, яких немає серед раціональних.

Чим раціональне число відрізняється від ірраціонального

Раціональне число можна подати у вигляді \(\dfrac{m}{n}\), де \(m\) ціле, а \(n\) натуральне, а ірраціональне – не можна. Префікс «ір» тут означає заперечення: ірраціональні – це саме не раціональні числа.

Є і другий, зручніший для тестів критерій: кожне раціональне число записується скінченним або нескінченним періодичним десятковим дробом, а ірраціональне – нескінченним неперіодичним. Наприклад, \(\pi \approx 3{,}1415926\): період тут не зʼявляється ніколи, тому число ірраціональне.

Скінченний дріб теж можна записати нескінченним періодичним: досить дописати праворуч нескінченну кількість нулів. Тому «скінченний» і «періодичний» у цій класифікації опиняються по один бік.

Як зрозуміти, що корінь дає раціональне число

Корінь дає раціональне число тоді, коли підкореневе число є точним квадратом. У всіх інших випадках, як-от \(\sqrt{5}\) чи \(\sqrt{7}\), результат ірраціональний і його записують знаком кореня, а не наближеним дробом.

Саме тому в підручнику окремо ставлять завдання «раціональним чи ірраціональним є дане число, і раціональне запишіть без знака кореня». Це стандартна конструкція тестового завдання: серед чотирьох варіантів три будуть точними квадратами, а один ні.

Корисно тримати в голові квадрати двоцифрових чисел: наприклад, \(64^2 = 4096\), тому \(\sqrt{4096} = 64\). Такі значення добувають за таблицею квадратів двоцифрових натуральних чисел або калькулятором, а з невеликих чисел корінь бажано добувати усно.

Окремо запамʼятайте, що добуток двох раціональних чисел – число раціональне, а сума квадратів двох цілих чисел – число ціле невідʼємне. Ці твердження підручник виносить у завдання на перевірку правильності, і вони регулярно трапляються у формулюваннях «яке з тверджень правильне».

Коли рівняння з квадратом не має коренів

Рівняння виду \(x^2 = m\) не має дійсних коренів, якщо \(m \lt 0\), бо квадрат числа не може дорівнювати відʼємному числу. Якщо \(m \ge 0\), корені є: за \(m \gt 0\) їх два, за \(m = 0\) один.

Той самий принцип працює у двочленних рівняннях \(x^n – a = 0\). За парного \(n\): якщо \(a \gt 0\), рівняння має два дійсні корені \(\sqrt[n]{a}\) і \(-\sqrt[n]{a}\); якщо \(a = 0\), один корінь \(x = 0\); якщо \(a \lt 0\), дійсних коренів немає. За непарного \(n\) корінь один за будь-якого дійсного \(a\).

Для квадратного рівняння \(ax^2 + bx + c = 0\) кількість коренів визначає дискримінант \(D = b^2 – 4ac\): за \(D \gt 0\) корені два, за \(D = 0\) один, за \(D \lt 0\) дійсних коренів немає. Це та сама логіка, лише записана через дискримінант.

Детальніше цей звʼязок розібрано на сторінках Квадратне рівняння. Дискримінант та Ірраціональні рівняння.

❓ Часті запитання про тему

Чому дійсні числа позначають літерою \(R\)

Тому що множину дійсних чисел домовилися позначати літерою \(R\), і в цій системі позначень \(N\) відповідає натуральним числам, \(Z\) цілим, \(Q\) раціональним. Плутанина зазвичай виникає саме між \(Q\) і \(R\).

Чи є \(\pi\) дійсним числом

Так. Число \(\pi\) ірраціональне, а ірраціональні числа входять до множини дійсних. Його наближене значення \(\pi \approx 3{,}1415926\) використовують у практичних обчисленнях, округлюючи до потрібного розряду.

Як записати періодичний дріб звичайним дробом

Це окрема вимога програми НМТ: перетворювати нескінченний періодичний дріб у звичайний уміють на профільному рівні. Обернений перехід простіший: щоб отримати періодичний дріб зі звичайного, досить виконати відповідне ділення.

Чи дійсні числа мають ті самі властивості дій, що й раціональні

Так. Для додавання, віднімання, множення, ділення й піднесення до степеня дійсних чисел діють усі ті самі властивості та обмеження, що й для дій із раціональними числами.

Скільки коренів має рівняння \(x^2 = m\)

Залежить від знака \(m\): за \(m \gt 0\) корені два, за \(m = 0\) один корінь \(x = 0\), за \(m \lt 0\) дійсних коренів немає, бо квадрат не буває відʼємним.

Що таке взаємно прості числа й навіщо вони в задачах на НСК

Взаємно простими називають числа, які не мають спільних дільників, крім одиниці. Для них найбільший спільний дільник дорівнює \(1\), а найменше спільне кратне дорівнює добутку самих чисел: \(НСК(9; 25) = 225\).

Чи можна на НМТ користуватися наближеними значеннями

У задачах практичного змісту дійсні числа замінюють наближеними значеннями, округленими до певного розряду, і програма прямо вимагає вміння округлювати цілі числа та десяткові дроби. Але в перетвореннях виразів працюють з точними значеннями, а не з наближеннями.

🔗 Схожі теми: з Математики

Безкоштовна консультація з експертом

Готуєтесь до НМТ з Математики? Запишіться на безкоштовну онлайн-діагностику з викладачем KEVIN — визначимо ваш рівень і складемо план підготовки.

Отримати план підготовки

Або зателефонуйте: +38 (073) 304 64 49