24. 小明在学习了二次根式后,发现一些含根号的式子可以写成另一个式子的平方,如$3+2\sqrt{2}=1+2\sqrt{2}+2=(1+\sqrt{2})^2$。善于思考的小明进行了以下探索:设$a+b\sqrt{2}=(m+n\sqrt{2})^2$(其中$a,b,m,n$均为整数),则有$a+b\sqrt{2}=m^2+2n^2+2mn\sqrt{2}$,所以$a=m^2+2n^2$,$b=2mn$。这样小明就找到了一种把部分$a+b\sqrt{2}$的式子化为平方式的方法。
请仿照小明的方法探索并解决下列问题:
(1)当$a,b,m,n$均为正整数时,若$a+b\sqrt{3}=(m+n\sqrt{3})^2$,用含$m,n$的式子分别表示$a,b$的值;
(2)试把$7+4\sqrt{3}$化成一个完全平方式。
请仿照小明的方法探索并解决下列问题:
(1)当$a,b,m,n$均为正整数时,若$a+b\sqrt{3}=(m+n\sqrt{3})^2$,用含$m,n$的式子分别表示$a,b$的值;
(2)试把$7+4\sqrt{3}$化成一个完全平方式。
答案
解:
(1) 把等式右边展开:
$(m+n\sqrt{3})^2 = m^2 + 2mn\sqrt{3} + 3n^2 = (m^2 + 3n^2) + 2mn\sqrt{3}$
因为$a+b\sqrt{3}=(m+n\sqrt{3})^2$,且$a,b,m,n$均为正整数,对应等式两边的有理部分和无理部分相等,可得:
$a = m^2 + 3n^2$,$b = 2mn$。
(2) 设$7+4\sqrt{3}=(m+n\sqrt{3})^2$,由(1)的结论可得:
$\begin{cases}m^2 + 3n^2 = 7\\2mn = 4\end{cases}$
由$2mn=4$得$mn=2$,结合$m,n$为正整数,解得$m=2$,$n=1$,代入验证得$2^2+3×1^2=7$,符合条件。
因此$7+4\sqrt{3}=(2+\sqrt{3})^2$。
(1) 把等式右边展开:
$(m+n\sqrt{3})^2 = m^2 + 2mn\sqrt{3} + 3n^2 = (m^2 + 3n^2) + 2mn\sqrt{3}$
因为$a+b\sqrt{3}=(m+n\sqrt{3})^2$,且$a,b,m,n$均为正整数,对应等式两边的有理部分和无理部分相等,可得:
$a = m^2 + 3n^2$,$b = 2mn$。
(2) 设$7+4\sqrt{3}=(m+n\sqrt{3})^2$,由(1)的结论可得:
$\begin{cases}m^2 + 3n^2 = 7\\2mn = 4\end{cases}$
由$2mn=4$得$mn=2$,结合$m,n$为正整数,解得$m=2$,$n=1$,代入验证得$2^2+3×1^2=7$,符合条件。
因此$7+4\sqrt{3}=(2+\sqrt{3})^2$。
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