Приведите несколько способов вычислить значение выражения (sqrt(2 + sqrt(3)) + sqrt(2 - sqrt(3)))^2, обсудите, какие из них точнее и почему в рамках арифметических тождеств и рационализаций, и выберите оптимальный метод
Ответ: выражение равно 6. Способы и обсуждение. 1) Прямое раскрытие квадрата (самое простое и точное в алгебре): (2+3+2−3)2=(2+3)+(2−3)+2(2+3)(2−3)=4+24−3=4+2⋅1=6.
\bigl(\sqrt{2+\sqrt3}+\sqrt{2-\sqrt3}\bigr)^2 = (2+\sqrt3)+(2-\sqrt3)+2\sqrt{(2+\sqrt3)(2-\sqrt3)} =4+2\sqrt{4-3}=4+2\cdot1=6. (2+3+2−3)2=(2+3)+(2−3)+2(2+3)(2−3)=4+24−3=4+2⋅1=6. 2) Представление вложенных корней в более простых радикалах (полезно для упрощения подкоренных выражений): 2+3=6+22,2−3=6−22,
\sqrt{2+\sqrt3}=\frac{\sqrt6+\sqrt2}{2},\qquad \sqrt{2-\sqrt3}=\frac{\sqrt6-\sqrt2}{2}, 2+3=26+2,2−3=26−2,
откуда 2+3+2−3=262=6,(6)2=6.
\sqrt{2+\sqrt3}+\sqrt{2-\sqrt3}=\frac{2\sqrt6}{2}=\sqrt6, \qquad \bigl(\sqrt6\bigr)^2=6. 2+3+2−3=226=6,(6)2=6. 3) Метод подстановки / сопряжённых (альтернатива раскрытию квадрата): пусть a=2+3a=\sqrt{2+\sqrt3}a=2+3, b=2−3b=\sqrt{2-\sqrt3}b=2−3. Тогда a2+b2=4a^2+b^2=4a2+b2=4, ab=(2+3)(2−3)=1ab=\sqrt{(2+\sqrt3)(2-\sqrt3)}=1ab=(2+3)(2−3)=1, и (a+b)2=a2+b2+2ab=4+2⋅1=6.
(a+b)^2=a^2+b^2+2ab=4+2\cdot1=6. (a+b)2=a2+b2+2ab=4+2⋅1=6. Точность и выбор оптимального метода: - Методы 1–3 основаны на алгебраических тождествах и дают точный (аналитический) ответ без приближений; они эквивалентны по точности. - Представление через 6±22\frac{\sqrt6\pm\sqrt2}{2}26±2 (метод 2) часто удобнее для ручных вычислений и для численной устойчивости, так как даёт меньшую вложенность корней. - Численные приближения менее точны из‑за округлений и вообще не нужны здесь. Оптимальный метод: метод 1 или 2 — я выбираю метод 2 как наиболее прозрачно показывающий упрощение вложенных корней. Финальный ответ: 6\;66.
Способы и обсуждение.
1) Прямое раскрытие квадрата (самое простое и точное в алгебре):
(2+3+2−3)2=(2+3)+(2−3)+2(2+3)(2−3)=4+24−3=4+2⋅1=6. \bigl(\sqrt{2+\sqrt3}+\sqrt{2-\sqrt3}\bigr)^2
= (2+\sqrt3)+(2-\sqrt3)+2\sqrt{(2+\sqrt3)(2-\sqrt3)}
=4+2\sqrt{4-3}=4+2\cdot1=6.
(2+3 +2−3 )2=(2+3 )+(2−3 )+2(2+3 )(2−3 ) =4+24−3 =4+2⋅1=6.
2) Представление вложенных корней в более простых радикалах (полезно для упрощения подкоренных выражений):
2+3=6+22,2−3=6−22, \sqrt{2+\sqrt3}=\frac{\sqrt6+\sqrt2}{2},\qquad
\sqrt{2-\sqrt3}=\frac{\sqrt6-\sqrt2}{2},
2+3 =26 +2 ,2−3 =26 −2 , откуда
2+3+2−3=262=6,(6)2=6. \sqrt{2+\sqrt3}+\sqrt{2-\sqrt3}=\frac{2\sqrt6}{2}=\sqrt6,
\qquad
\bigl(\sqrt6\bigr)^2=6.
2+3 +2−3 =226 =6 ,(6 )2=6.
3) Метод подстановки / сопряжённых (альтернатива раскрытию квадрата):
пусть a=2+3a=\sqrt{2+\sqrt3}a=2+3 , b=2−3b=\sqrt{2-\sqrt3}b=2−3 . Тогда a2+b2=4a^2+b^2=4a2+b2=4, ab=(2+3)(2−3)=1ab=\sqrt{(2+\sqrt3)(2-\sqrt3)}=1ab=(2+3 )(2−3 ) =1, и
(a+b)2=a2+b2+2ab=4+2⋅1=6. (a+b)^2=a^2+b^2+2ab=4+2\cdot1=6.
(a+b)2=a2+b2+2ab=4+2⋅1=6.
Точность и выбор оптимального метода:
- Методы 1–3 основаны на алгебраических тождествах и дают точный (аналитический) ответ без приближений; они эквивалентны по точности.
- Представление через 6±22\frac{\sqrt6\pm\sqrt2}{2}26 ±2 (метод 2) часто удобнее для ручных вычислений и для численной устойчивости, так как даёт меньшую вложенность корней.
- Численные приближения менее точны из‑за округлений и вообще не нужны здесь.
Оптимальный метод: метод 1 или 2 — я выбираю метод 2 как наиболее прозрачно показывающий упрощение вложенных корней. Финальный ответ: 6\;66.