首先, \sqrt a \cdot \sqrt b 與 \sqrt{a\cdot b} 表示兩種不同的運算過程。我們可以從式子的結構很容易看出:前者有三個運算子號,表示 先分別開方,再相乘 ;後者有兩個運算子號,表示 先相乘,再開方 。
① 若 a<0 ,且 b<0 ,
由於 a\cdot b>0 ,進而 \sqrt {a \cdot b} 為正實數。
而 \sqrt a=|a|\rm i 、 \sqrt b=|b| \rm i 都為純虛數。於是,二者相乘,會在 |a||b| 之上多出一個 \rm i^2 ,故 \sqrt a \cdot \sqrt b 為負實數。
\rm \sqrt{-3} \cdot \sqrt{-5}=\sqrt 3 i \cdot \sqrt 5i =\sqrt 3\cdot \sqrt 5i^2 =- \sqrt{15} ,
\sqrt{(-3)\cdot(-5)}=\sqrt{15} 。
因此, \sqrt{-3}\cdot \sqrt{-5}\ne \sqrt{(-3)\cdot (-5)} 。
② \sqrt a \cdot \sqrt b = \sqrt{a\cdot b} 的充分條件是 a\ge 0 , b\ge 0 。
我們知道,正數有兩個平方根,且互為相反數。然而,為了確保一個式子只對應一個數,習慣上只把正的平方根用根號表示。否則,求解具體問題時,我們既無法區分 1+\sqrt 5 與 1-\sqrt 5 ,也無法簡要地表示哪個值需要舍掉。
換言之,只有當 a\ge 0 時,才能保證 (\sqrt a)^2=\sqrt{a^2}=a 。否則,要麽差一個負號,要麽差一個虛數單位。
於是,當 a\ge 0 , b\ge 0 時,以下的推導過程才能保證成立。
\begin{split} \sqrt {a} \cdot \sqrt{b} \ & =\sqrt{(\sqrt {a} \cdot \sqrt{b})^2} \\ & =\sqrt{(\sqrt {a})^2 \cdot (\sqrt{b})^2} \\ & =\sqrt{a \cdot b} . \end{split}