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Algebra · real student question

用乘法法則化簡 √(x³),假設變數代表非負實數。

Question

用乘法法則化簡下面的式子。假設變數代表非負實數。

x3\sqrt{x^{3}}

Step-by-step solution

  1. 先確定根式的「最簡」是什麼意思。 當根號底下再也沒有完全平方因式時,這個平方根就算化到最簡。指數 33 是奇數,整個開不出來——但其中最大的偶次部分可以。整個策略就只有這件事:把藏在 x3x^{3} 裡最大的完全平方拆出來。

  2. 把被開方數寫成完全平方乘以餘下的部分。 因為 3=2+13=2+1,

    x3=x2⋅x⟹x3=x2⋅xx^{3}=x^{2}\cdot x\qquad\Longrightarrow\qquad \sqrt{x^{3}}=\sqrt{x^{2}\cdot x}

  3. 套用根式的乘法法則。 對非負的 aa 與 bb,

    ab=a⋅b\sqrt{ab}=\sqrt{a}\cdot\sqrt{b}

    所以

    x2⋅x=x2⋅x\sqrt{x^{2}\cdot x}=\sqrt{x^{2}}\cdot\sqrt{x}

    題目裡的非負假設,正是允許這樣拆開的依據。

  4. 化簡完全平方那一項。 一般來說 x2=∣x∣\sqrt{x^{2}}=|x|,但題目已說明 x≥0x\geq 0,所以絕對值可以省略:

    x2=x\sqrt{x^{2}}=x

    因此

    x3=xx\sqrt{x^{3}}=x\sqrt{x}

  5. 確認已完全化簡,並代值檢查。 剩下的被開方數是一次方的 xx,沒有完全平方因式,工作完成。數值上,取 x=9x=9 時原式為 729=27\sqrt{729}=27,化簡式為 99=9⋅3=279\sqrt{9}=9\cdot 3=27;取 x=2x=2 時兩者都等於 8=22≈2.8284\sqrt{8}=2\sqrt{2}\approx 2.8284。

Answer

xxx\sqrt{x}

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