2.3 Odmocniny z reálného čísla
V první kapitole jsme si připomněli pojem druhá odmocnina z reálného čísla. Nyní tyto znalosti rozšíříme definováním \(n\)-té odmocniny z reálného čísla, \(n \in \mathbb N\).
Definice
Pro libovolné \(n \in \mathbb N\) definujeme \(n\)-tou odmocninu z nezáporného reálného čísla \(a\) jako nezáporné reálné číslo \(b\), pro které platí \(b^n = a\). Značíme \(\displaystyle b = \sqrt[\large n \,]{a \;}\).
Říkáme, že "odmocněním čísla \(a\) dostaneme číslo \(b\)".
V souladu s dříve zavedeným značením budeme pro druhou odmocninu užívat zkrácený zápis \(b = \sqrt{a}\) namísto zápisu \(\displaystyle b = \sqrt[\large 2 \,]{a \;}\).
Poznámka
Z definice vyplývá, že \(n\)-tá odmocnina je definována pouze z nezáporného čísla a zároveň že \(n\)-tá odmocnina je vždy nezáporná.Příklad 2.8
a) \(\displaystyle \sqrt[\large 3 \,]{27 \;}\) | b) \(\displaystyle \sqrt[\large 4 \,]{16 \;}\) | c) \(\displaystyle \sqrt[\large 3 \,]{\frac {1} {125} \;}\) | d) \(\displaystyle \sqrt[\large 4 \,]{0,000\,1 \;}\) |
Řešení
a) \(\displaystyle \sqrt[\large 3 \,]{27 \;} = 3\), jelikož \(3^3 = 27\)
b) \(\displaystyle \sqrt[\large 4 \,]{16 \;} = 2\), jelikož \(2^4 = 16\)
c) \(\displaystyle \sqrt[\large 3 \,]{\frac {1} {125} \;} = \frac {1} {5}\),
jelikož \(\displaystyle \left(\frac {1} {5}\right)^3 = \frac {1} {125}\)
d) \(\displaystyle \sqrt[\large 4 \,]{0,000\,1 \;} = 0,1\), jelikož \((0,1)^4 = 0,000\,1\)
Pro počítání s odmocninami platí následující pravidla:
1. \(\displaystyle \sqrt[\large n \,]{a \;} \cdot \sqrt[\large n \,]{b \;} = \sqrt[\large n \,]{ab \;}\) | 2. \(\displaystyle \sqrt[\large n \,]{a_1 \;} \cdot \dots \cdot \sqrt[\large n \,]{a_m \;} = \sqrt[\large n \,]{a_1 \cdot \dots \cdot a_m \;}\) |
3. \(\displaystyle \frac {\sqrt[\large n \,]{a \;}} {\sqrt[\large n \,]{b \;}} = \sqrt[\large n \,]{\frac{\; a \;} {\; b \;} \;}\) , pro \(b \neq 0\) |
(Tvrzení 2 představuje zobecnění tvrzení 1.)
Příklad 2.9
a) \(\displaystyle \frac {\sqrt[\large 5]{96\;}} {\sqrt[\large 5 \;]{3\;} \;}\) | b) \(\displaystyle \sqrt{36\pi^4 \;}\) | c) \(\displaystyle \sqrt[\large 3 \;]{10 \;} \cdot \sqrt[\large 3 \;]{25 \;} \cdot \sqrt[\large 3 \;]{4\;}\) | d) \(\displaystyle \sqrt[\large 3 \;]{\frac {54}{125}}\) |
Řešení
a) \(\displaystyle \frac {\sqrt[\large 5 \;]{96 \;}} {\sqrt[\large 5 \;]{3 \;}} =
\sqrt[\large 5 \;]{\frac {96} {3} \;} = \sqrt[\large 5 \;]{32 \;} = 2\)
b) \(\displaystyle \sqrt{36\pi^4 \;} = \sqrt{36 \;} \cdot \sqrt {\pi^4 \;} = 6\pi^2\)
c) \(\displaystyle \sqrt[\large 3 \;]{10 \;} \cdot \sqrt[\large 3 \;]{25 \;} \cdot \sqrt[\large 3 \;]{4 \;} =
\sqrt[\large 3 \;]{10 \cdot 25 \cdot 4 \;} = \sqrt[\large 3 \;]{1 \, 000 \;} = 10\)
d) \(\displaystyle \sqrt[\large 3 \;]{\frac {54}{125} \;} = \frac {\sqrt[\large 3 \;]{54 \;}} {\sqrt[\large 3 \;]{125 \;}} =
\frac {\sqrt[\large 3 \;]{27 \;} \cdot \sqrt[\large 3 \;]{2 \;}} {5} = \frac {3 \cdot \sqrt[\large 3 \;]{2 \;}} {5}\)
V příkladu 2.9 d) jsme provedli částečné odmocnění.
1. \(\displaystyle \left(\, \sqrt[\Large n \,]{\large a \;}\right)^{\large z} = \sqrt[\large n \,]{\large a^{\large \, z} \;}\) | 2. \(\displaystyle \left(\, \sqrt[\Large n \,]{\large a \;}\right)^{\large n} = \sqrt[\Large n \,]{\large a^{\large \, n} \;} = \large a\) |
(Tvrzení 2 je speciální případ tvrzení 1 pro \(z = n\).)
1. \(\displaystyle \sqrt[\LARGE m \,]{\sqrt[\LARGE n \,]{\large a \;} \;} = \sqrt[\LARGE n \,]{\sqrt[\LARGE m \,]{\large a \;} \;} = \sqrt[\LARGE mn \,]{\large a \;}\) | 2. \(\displaystyle \sqrt[\LARGE np \,]{\large a^{\large mp} \;} = \sqrt[\LARGE n \,]{\large a^{\large m} \;}\) |
Příklad 2.10
a) \(\displaystyle \left(\sqrt[\large 7 \,]{\frac {\, 1 \,} {2}\;}\right)^7\) | b) \(\displaystyle \sqrt[\large 6 \,]{4^2 \;} \cdot \sqrt[\large 6 \,]{4^4 \;}\) | c) \(\displaystyle \sqrt[\large 3 \,]{\sqrt{2 \;} \;}\) | d) \(\displaystyle \sqrt[\large 6 \,]{4^9 \;}\) |
Řešení
a) \(\displaystyle \left(\sqrt[\large 7 \,]{\frac {\, 1 \,} {2} \;}\right)^7 =
\sqrt[\large 7 \,]{\left(\frac {\, 1 \,} {2}\right)^7 \;} = \frac {\, 1 \,} {2}\)
b) \(\displaystyle \sqrt[\large 6 \,]{4^2 \;} \cdot \sqrt[\large 6 \,]{4^4 \;} =
\sqrt[\large 6 \,]{4^2 \cdot 4^4 \;} =
\sqrt[\large 6 \,]{4^6 \;} = 4\)
c) \(\displaystyle \sqrt[\large 3 \,]{\sqrt{2 \;} \;} = \sqrt{\sqrt[\large 3 \,]{2 \;} \;} = \sqrt[\large 3 \cdot 2 \,]{2 \;} =
\sqrt[\large 6 \,]{2 \;}\)
d) \(\displaystyle \sqrt[\large 6 \,]{4^9 \;} = \sqrt[\large 3 \cdot 2]{4^{3 \cdot 3} \;} = \sqrt[\large 2 \,]{4^3 \;} =
\sqrt{64 \;} = 8\)
Příklad 2.11
a) \(\displaystyle \sqrt[\large 5 \,]{a \;} \cdot \sqrt{a^3 \;}\) | b) \(\displaystyle \sqrt[\large 4 \,]{a \cdot \sqrt[\large 3 \,]{a \;} \;}\) |
Řešení
a) Každou odmocninu zapíšeme ve tvaru odmocniny, kde odmocnitel je \(10\) (což je
nejmenší společný násobek čísel
\(2\) a \(5\)).
\(\displaystyle \sqrt[\large 5 \,]{a \;} \cdot \sqrt{a^3 \;} =
\sqrt[\large 5 \,\cdot \,2 \,]{a^2 \;} \cdot \sqrt[\large 2 \, \cdot \, 5 \,]{\left(a^3\right)^5 \;} =
\sqrt[\large 10 \,]{a^2 \;} \cdot \sqrt[\large 10 \,]{\left(a^3\right)^5 \;} = \sqrt[\large 10 \,]{a^2 \cdot a^{15} \;} =
\sqrt[\large 10 \,]{a^{17} \;}\)
b) \(\displaystyle \sqrt[\large 4 \,]{a \cdot \sqrt[\large 3 \,]{a \;} \;} =
\sqrt[\large 4 \,]{\sqrt[\large 3]{a^3 \;} \cdot \sqrt[\large 3 \,]{a \;}\;} =
\sqrt[\large 4 \,]{\sqrt[\large 3 \,]{a^3 \cdot a \;} \;} = \sqrt[\large 4 \,]{\sqrt[\large 3 \,]{a^4 \;} \;} =
\sqrt[\large 4 \, \cdot \, 3 \,]{a^4 \;} =
\sqrt[\large 3 \,]{a \;}\)
Poznámka
Podle definice \(n\)-té odmocniny z nezáporného reálného čísla má smysl také zápis \(\sqrt[\large 1 \,]{a^m}\) ,přičemž \(\sqrt[\large 1 \,]{a^m} = a^m\).
Usměrňování zlomku
V případě, že se ve jmenovateli zlomku vyskytuje odmocnina, upravujeme obvykle zlomek tak, aby ve jmenovateli žádné odmocniny nebyly. Tento postup se nazývá usměrňování zlomku. Zlomek usměrníme vhodným rozšířením, tedy vynásobením čitatele i jmenovatele zlomku stejným nenulovým číslem (tím se hodnota původního zlomku nezmění). Při usměrňování zlomku je někdy výhodné využít vzorec pro rozdíl druhých mocnin.

Příklad 2.12
a) \(\displaystyle \frac {3} {4 \sqrt{3 \;}}\) | b) \(\displaystyle \frac {1}{\sqrt[\large 3 \,]{7 \;}}\) | c) \(\displaystyle \frac {3} {1 - \sqrt{2 \;}}\) | d) \(\displaystyle \frac {4} {\sqrt{5 \;} + \sqrt {3 \;}}\) |
Řešení
a) \(\displaystyle \frac {3} {4 \sqrt{3 \;}} \cdot \frac {\sqrt{3 \;}} {\sqrt{3 \;}} =
\frac {3\sqrt{3 \;}} {4 \cdot 3} = \frac {\sqrt{3 \;}} {4}\)
b) \(\displaystyle \frac {1}{\sqrt[\large 3 \,]{7 \;}} \cdot
\frac {\sqrt[\large 3 \,]{7 \;} \cdot \sqrt[\large 3 \,]{7 \;}} {\sqrt[\large 3 \,]{7 \;} \cdot \sqrt[\large 3 \,]{7 \;}} =
\frac {\sqrt[\large 3 \,]{49}} {7}\)
c) \(\displaystyle \frac {3} {1 - \sqrt{2 \;}} \cdot \frac {1 + \sqrt{2 \;}} {1 + \sqrt{2 \;}} =
\frac {3\left(1 + \sqrt{2} \right)} {1^2 - \left(\sqrt{2}\right)^2} = \frac {3 \left(1 + \sqrt{2} \right)} {1 - 2} =
- \, 3\left(1 + \sqrt{2} \right)\)
Využili jsme vzorec \((a - b)(a + b) = a^2 - b^2\), kde \(a = 1\),
\(b = \sqrt{2}\).
d) \(\displaystyle \frac {4} {\sqrt{5} + \sqrt {3}} \cdot \frac {\sqrt{5} - \sqrt{3}} {\sqrt{5} - \sqrt{3}} =
\frac {4 \left(\sqrt{5} - \sqrt{3} \right)} {\left(\sqrt{5 \;} \right)^2 - \left(\sqrt{3 \;} \right)^2} =
\frac {4 \left(\sqrt{5} - \sqrt{3} \right)} {5 - 3} = \frac {4 \left(\sqrt{5} - \sqrt{3} \right)} {2} = \)
\(\displaystyle = 2 \left(\sqrt{5} - \sqrt{3} \right)\)
Využili jsme vzorec \((a + b)(a - b) = a^2 - b^2\), kde \(a = \sqrt{5}\),
\(b = \sqrt{3}\).
Cvičení k této části.