什么是分母有理化?
分母有理化是一种代数技巧,指通过改写分式,使分母中不再含有根号(平方根)。虽然像 \(1/\sqrt{2}\) 这样的写法本身完全正确,但标准的化简形式应为 \(\sqrt{2}/2\)。本计算器可处理两种常见情形:单根号分母 \(a/\sqrt{b}\),以及二项式(共轭式)分母 \(a/(c+\sqrt{d})\)。
如何使用本计算器
先选择分母类型。对于简单情形,输入分子 a 以及根号下的数值 b。对于共轭式情形,则输入 a、有理部分 c,以及根号下的数值 d。工具会给出有理化后的分母,以及整个表达式的精确小数值,方便你核对手算结果。
公式详解
对于单个根号,将分子和分母同时乘以 \(\sqrt{b}\):由于 \(\sqrt{b}\cdot\sqrt{b} = b\),分母便化为整数 \(b\),结果为 \(a\sqrt{b}/b\)。
$$\frac{a}{\sqrt{b}} = \frac{a\,\sqrt{b}}{b}$$对于二项式分母,则乘以共轭式 \(c-\sqrt{d}\)。利用平方差公式 \((c+\sqrt{d})(c-\sqrt{d}) = c^{2} - d\),根号相互抵消,分母随之化为有理数 \(c^{2} - d\)。
$$\frac{a}{c + \sqrt{d}} = \frac{a\left(c - \sqrt{d}\right)}{c^{2} - d}$$
例题演示
以 \(6/(1+\sqrt{3})\) 为例。其共轭式为 \(1-\sqrt{3}\),新的分母为 \(1^{2} - 3 = -2\)。因此表达式等于
$$\frac{6(1-\sqrt{3})}{-2} = -3(1-\sqrt{3}) = 3\sqrt{3} - 3 \approx 2.196$$计算器会自动返回这一小数值。
常见问题
为什么要进行有理化? 它能得到一种标准形式,便于比较、相加和批改;在过去,这也让手工估算小数更为简便。
如果 \(c^{2} - d\) 是负数怎么办? 没有问题——分母仍然是有理数,只是符号会翻转,正如上面的例题所示。
\(b\) 必须是完全平方数吗? 不必。如果 \(b\) 恰好是完全平方数,那就没有根号需要消去;但对任意正数 \(b\),该方法同样适用。