Căn bậc n

Trong toán học, căn bậc Bản mẫu:Mvar của một số Bản mẫu:Mvar là một số Bản mẫu:Mvar, mà lũy thừa bậc Bản mẫu:Mvar của Bản mẫu:Mvar sẽ bằng Bản mẫu:Mvar:

$r^n=x$

trong đó Bản mẫu:Mvar là bậc của căn. Căn bậc của hai được gọi là căn bậc hai, căn bậc của ba được gọi là căn bậc ba. Các bậc cao hơn được gọi theo đúng tên số thứ tự, căn bậc bốn, căn bậc mười hai..v.v.

Phép tính căn bậc Bản mẫu:Mvar của một số được gọi là khai căn hay căn thức.

Ví dụ:

• 2 là căn bậc hai của 4, bởi $2^2=4$
• -2 cũng là căn bậc hai của 4, bởi $(-2{)}^2=4$

Một số thực hoặc số phức có căn Bản mẫu:Mvar của bậc Bản mẫu:Mvar. Trong khi căn của 0 không có sự khác biệt (tất cả đều bằng 0), căn bậc Bản mẫu:Mvar của bất cứ số thực hay số phức nào khác đều khác biệt nhau. Nếu Bản mẫu:Mvar là số chẵn và số dưới căn là số thực và số dương, một căn của nó là số dương và một căn là số âm, các số còn lại là số phức nhưng không phải số thực; nếu Bản mẫu:Mvar là số chẵn và số dưới căn là số thực và âm, không có căn nào của nó là số thực. Nếu Bản mẫu:Mvar là số lẻ và số dưới căn là số thực, một căn của nó sẽ là số thực và cùng dấu với số dưới căn, trong khi các căn khác không phải số thực.

Trong vi tích phân, căn được biểu diễn dưới dạng lũy thừa, trong đó số mũ là một phân số:

$\sqrt[n]{x^m}$ = $x^{\frac{m}{n}}$

Định nghĩa và ký hiệu

Căn bậc n của một số Bản mẫu:Mvar, với Bản mẫu:Mvar là số nguyên dương, là một số Bản mẫu:Mvar với số mũ Bản mẫu:Mvar bằng Bản mẫu:Mvar:

$r^n=x⟺\sqrt[n]{x}=r$

Tất cả các số thực dương Bản mẫu:Mvar có một căn dương duy nhất, được viết là $\sqrt[n]{x}$. Với Bản mẫu:Mvar bằng 2 ta gọi đó là căn bậc hai và không cần phải viết Bản mẫu:Mvar. Căn Bản mẫu:Mvar có thể biểu diễn dưới dạng lũy thừa là Bản mẫu:Mvar^1/n.

Với Bản mẫu:Mvar là giá trị chẵn, các số dương có cả căn Bản mẫu:Mvar âm, trong khi các số âm không có căn Bản mẫu:Mvar thực nào. Với Bản mẫu:Mvar là giá trị lẻ, tất cả các số âm Bản mẫu:Mvar có một căn Bản mẫu:Mvar âm thực. Ví dụ, -2 có căn bậc 5, $\sqrt[5]{-2}=-1.148698354\dots$ nhưng -2 không có căn bậc sáu thực.

Tất cả các số Bản mẫu:Mvar khác không, dù là số thực hay số phức, có Bản mẫu:Mvar căn số phức Bản mẫu:Mvar khác nhau, bao gồm căn dương và căn âm. Căn bậc Bản mẫu:Mvar của 0 bằng 0.

Với phần lớn các số, căn bậc Bản mẫu:Mvar là một số vô tỉ, ví dụ:

$\sqrt{2}=1.414213562\dots$

Tất cả các căn bậc Bản mẫu:Mvar của số nguyên, hoặc của bất cứ một số đại số nào, đều thuộc đại số.

Các mã ký tự cho các biểu tượng căn là

Đọc	Ký hiệu	Unicode	ASCII	URL	HTML (others)
Căn bậc hai	√	U+221A	√	%E2%88%9A	√
Căn bậc ba	∛	U+221B	∛	%E2%88%9B
Căn bậc bốn	∜	U+221C	∜	%E2%88%9C

Căn bậc hai

Bản mẫu:Chính Căn bậc hai của một số Bản mẫu:Mvar là một số Bản mẫu:Mvar, mà khi bình phương, sẽ bằng Bản mẫu:Mvar:

$r^2=x.$

Tất cả các số thực dương có hai căn bậc hai, một số dương và một số âm. Ví dụ, căn bậc hai của 25 là 5 và -5. Căn bậc hai dương được gọi là căn bậc hai chính hoặc căn bậc hai số học hoặc căn bậc hai dương (principal square root), được biểu diễn bằng một ký hiệu căn: $\sqrt{25}=5.$

Do bình phương của tất cả các số thực là một số thực dương nên các số âm không có căn bậc hai thực sự. Tuy nhiên, mọi số âm có hai căn bậc hai ảo. Ví dụ, căn bậc hai của -25 là Bản mẫu:Mvar và Bản mẫu:Mvar, với Bản mẫu:Mvar đại diện cho căn bậc hai của -1.^(*)

Căn bậc ba⁽¹⁾

Bản mẫu:Chính Căn bậc ba của một số Bản mẫu:Mvar là một số Bản mẫu:Mvar mà khi lũy thừa bậc ba, sẽ bằng Bản mẫu:Mvar:

$r^3=x.$

Mọi số thực Bản mẫu:Mvar có duy nhất một căn bậc ba thực, được viết là $\sqrt[3]{x}$. Ví dụ:

$\sqrt[3]{8}=2\text{và}\sqrt[3]{-8}=-2.$

Mọi số thực có thêm hai căn bậc ba phức.

Tính chất

Mọi số thực dương (a,b>o) có một căn bậc Bản mẫu:Mvar dương, quy luật các phép tính như sau:

$\sqrt[n]{ab}=\sqrt[n]{a}\sqrt[n]{b},$

$\sqrt[n]{\frac{a}{b}}=\frac{\sqrt[n]{a}}{\sqrt[n]{b}}.$

Sử dụng dạng mũ $x^{1/n}$ cũng giúp khử số mũ và số căn.

$\sqrt[n]{a^m}={\left(a^m\right)}^{\frac{1}{n}}=a^{\frac{m}{n}}.$

Vấn đề cũng có thể xảy ra khi tính căn bậc Bản mẫu:Mvar của số âm và số phức. Ví dụ:

$\sqrt[3]{-1}\times \sqrt[3]{-1}=-1$

trong khi

$\sqrt[3]{-1\times -1}=1$

Dạng giản lược của biểu thức căn

Một biểu thức căn được coi là giản lược nếu

1. Không có nhân tử nào của số dưới căn được viết thành số mũ lớn hơn hoặc bằng số n
2. Không có phân số dưới dấu căn
3. Không có căn số ở mẫu số

Ví dụ, để biểu diễn biểu thức căn $\sqrt{\frac{32}{5}}$ dưới dạng giản lược, chúng ta có thể tiến hành như sau. Đầu tiên, tìm một số chính phương dưới dấu căn và bỏ ra ngoài.

$\sqrt{\frac{32}{5}}=\sqrt{\frac{16\cdot 2}{5}}=4\sqrt{\frac{2}{5}}$

Tiếp theo, có một phân số dưới dấu căn, chúng ta có thể thay đổi như sau:

$4\sqrt{\frac{2}{5}}=\frac{4\sqrt{2}}{\sqrt{5}}$

Cuối cùng, chúng ta bỏ căn số khỏi mẫu số như sau:

$\frac{4\sqrt{2}}{\sqrt{5}}=\frac{4\sqrt{2}}{\sqrt{5}}\cdot \frac{\sqrt{5}}{\sqrt{5}}=\frac{4\sqrt{10}}{5}$

Khi ta có mẫu số với các số vô tỉ, ta có thể tìm một nhân tử để nhân cả tử số lẫn mẫu số nhằm giản lược biểu thức. Ví dụ, sử dụng phân tích nhân tử tổng của hai số có lũy thừa bậc ba:

$\frac{1}{\sqrt[3]{a}+\sqrt[3]{b}}=\frac{\sqrt[3]{a^2}-\sqrt[3]{ab}+\sqrt[3]{b^2}}{(\sqrt[3]{a}+\sqrt[3]{b})(\sqrt[3]{a^2}-\sqrt[3]{ab}+\sqrt[3]{b^2})}=\frac{\sqrt[3]{a^2}-\sqrt[3]{ab}+\sqrt[3]{b^2}}{a+b}.$

Chuỗi vô hạn

Căn thức hay căn có thể biểu diễn dưới dạng chuỗi vô hạn:

$(1+x{)}^{s/t}=\sum _{n=0}^{\mathrm{\infty }}\frac{\prod _{k=0}^{n-1}(s-kt)}{n!t^n}{x}^n$^(**)

với $|x|<1$. Biểu thức này được rút ra từ chuỗi nhị thức.

Tham khảo

https://pheptinh.com/khai-can-bac-n.html

Chú thích

Bản mẫu:Tham khảo(*) Trong số thực, không tồn tại căn bậc hai của $-a$.

(**) Ký hiệu $!$ chỉ giai thừa.

(1) Căn bậc ba: Căn bậc ba của số a sao cho x³ = a. Ký hiệu căn bậc ba của a là $\sqrt[3]{a}$.