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根号

2023-02-09知识

首先, \sqrt a \cdot \sqrt b 与 \sqrt{a\cdot b} 表示两种不同的运算过程。我们可以从式子的结构很容易看出:前者有三个运算符号,表示 先分别开方,再相乘 ;后者有两个运算符号,表示 先相乘,再开方

① 若 a<0 ,且 b<0 ,

由于 a\cdot b>0 ,进而 \sqrt {a \cdot b} 为正实数。

而 \sqrt a=|a|\rm i 、 \sqrt b=|b| \rm i 都为纯虚数。于是,二者相乘,会在 |a||b| 之上多出一个 \rm i^2 ,故 \sqrt a \cdot \sqrt b 为负实数。

  • 以题主的问题为例:
  • \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} 的充分条件是 a\ge 0 , b\ge 0 。

    我们知道,正数有两个平方根,且互为相反数。然而,为了确保一个式子只对应一个数,习惯上只把正的平方根用根号表示。否则,求解具体问题时,我们既无法区分 1+\sqrt 5 与 1-\sqrt 5 ,也无法简要地表示哪个值需要舍掉。

    换言之,只有当 a\ge 0 时,才能保证 (\sqrt a)^2=\sqrt{a^2}=a 。否则,要么差一个负号,要么差一个虚数单位。

    于是,当 a\ge 0 , b\ge 0 时,以下的推导过程才能保证成立。

    \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}