Показательная и логарифмическая функции
1. Определение корня. С понятием квадратного корня из числа, а вы уже знакомы: это такое число, квадрат которого равен а. Аналогично определяется корень п-й степени из числа а, где п — произвольное натуральное число.
Определение. Корнем п-й степени из числа а называется такое число, п-я степень которого равна а.
Пример 1. Корень третьей степени из числа 27 равен 3, так как З3 = 27. Числа 2 и - 2 являются корнями шестой степени из числа 64, поскольку 26 = 64 и (- 2)6 = 64.
Согласно данному определению корень п-я степени из числа а — это решение уравнения хп = а. Число корней этого уравнения зависит от п и а. Рассмотрим функцию f (х) = хп. Как известно, на промежутке [0; ∞) эта функция при любом п возрастает и принимает все значения из промежутка [0; ∞). По теореме о корне уравнение хп = а для любого а [0; оо) имеет неотрицательный корень и притом только один. Его называют арифметическим корнем п-й степени из числа an обозначают ; число п называется показателем корня, а само число а — подкоренным выражением. Знак корня √ называют также радикалом.
Определение. Арифметическим корнем п-й степени из числа а называют неотрицательное число, п-я степень которого равна а.
При четных п функция f(x) = xn четна. Отсюда следует, что если а>0, то уравнение хп = а, кроме корня х1 = , имеет также корень х2 = - ,. Если а = 0, то корень один: х = 0; если а<0, то это уравнение корней не имеет, поскольку четная степень любого числа неотрицательна.
Итак, при четном п существуют два корня п-й степени из любого положительного числа а; корень п-й степени из числа 0 равен нулю; корней -четной степени из отрицательных чисел не существует.
При нечетных значениях п функция f(x) = xn возрастает на всей числовой прямой; ее область значений — множество всех действительных чисел. Применяя теорему о корне, находим, что уравнение хп — а имеет один корень при любом а и, в частности, при а<0. Этот корень для любого значения а (в том числе и а отрицательного) обозначают
Итак, при нечетном п существует корень п-й степени из любого числа а и притом только один.
Для корней нечетной степени справедливо равенство
В самом деле,
т.е. число —есть корень n-й степени из — а. Но такой корень при нечетном п единственный. Следовательно,
Равенство (при нечетном п) позволяет выразить корень нечетной степени из отрицательного числа через арифметический корень той же степени. Например,.
Замечание. Для любого действительного х