20. $\frac{2}{\sqrt{3}+1}=\frac{2×(\sqrt{3}-1)}{(\sqrt{3}+1)(\sqrt{3}-1)}=\frac{2(\sqrt{3}-1)}{2}=\sqrt{3}-1.$
以上这种化简过程叫作分母有理化.$\frac{2}{\sqrt{3}+1}$还可以用以下方法化简:
$\frac{2}{\sqrt{3}+1}=\frac{3-1}{\sqrt{3}+1}=\frac{(\sqrt{3})^2-1^2}{\sqrt{3}+1}=\frac{(\sqrt{3}+1)(\sqrt{3}-1)}{\sqrt{3}+1}=\sqrt{3}-1.$
(1)请用其中一种方法化简:$\frac{4}{\sqrt{15}-\sqrt{11}}$;
(2)请直接写出$\frac{2}{\sqrt{n}+\sqrt{n-2}}(n≥2)$的结果;
(3)化简:$\frac{1}{\sqrt{3}+1}+\frac{1}{\sqrt{5}+\sqrt{3}}+\frac{1}{\sqrt{7}+\sqrt{5}}$
$+\dots+\frac{1}{\sqrt{101}+\sqrt{99}}.$
以上这种化简过程叫作分母有理化.$\frac{2}{\sqrt{3}+1}$还可以用以下方法化简:
$\frac{2}{\sqrt{3}+1}=\frac{3-1}{\sqrt{3}+1}=\frac{(\sqrt{3})^2-1^2}{\sqrt{3}+1}=\frac{(\sqrt{3}+1)(\sqrt{3}-1)}{\sqrt{3}+1}=\sqrt{3}-1.$
(1)请用其中一种方法化简:$\frac{4}{\sqrt{15}-\sqrt{11}}$;
(2)请直接写出$\frac{2}{\sqrt{n}+\sqrt{n-2}}(n≥2)$的结果;
(3)化简:$\frac{1}{\sqrt{3}+1}+\frac{1}{\sqrt{5}+\sqrt{3}}+\frac{1}{\sqrt{7}+\sqrt{5}}$
答案
20.解:(1)原式$=\frac{4(\sqrt{15}+\sqrt{11})}{(\sqrt{15}-\sqrt{11})(\sqrt{15}+\sqrt{11})}=\frac{4(\sqrt{15}+\sqrt{11})}{4}=\sqrt{15}+\sqrt{11}.$
(2)$\frac{2}{\sqrt{n}+\sqrt{n-2}}=\sqrt{n}-\sqrt{n-2}(n≥ 2).$
(3)原式$=\frac{1}{2}(\sqrt{3}-1)+\frac{1}{2}(\sqrt{5}-\sqrt{3})+\frac{1}{2}(\sqrt{7}-\sqrt{5})+\dots+\frac{1}{2}(\sqrt{101}-\sqrt{99})$
$=\frac{1}{2}(\sqrt{3}-1+\sqrt{5}-\sqrt{3}+\sqrt{7}-\sqrt{5}+\dots+\sqrt{101}-\sqrt{99})=\frac{\sqrt{101}-1}{2}.$
(2)$\frac{2}{\sqrt{n}+\sqrt{n-2}}=\sqrt{n}-\sqrt{n-2}(n≥ 2).$
(3)原式$=\frac{1}{2}(\sqrt{3}-1)+\frac{1}{2}(\sqrt{5}-\sqrt{3})+\frac{1}{2}(\sqrt{7}-\sqrt{5})+\dots+\frac{1}{2}(\sqrt{101}-\sqrt{99})$
$=\frac{1}{2}(\sqrt{3}-1+\sqrt{5}-\sqrt{3}+\sqrt{7}-\sqrt{5}+\dots+\sqrt{101}-\sqrt{99})=\frac{\sqrt{101}-1}{2}.$
解析
【分析】
本题围绕二次根式的分母有理化展开:(1)化简时利用平方差公式,给分子分母同乘分母的共轭根式$\sqrt{15}+\sqrt{11}$,消去分母的根号即可得到结果;(2)对一般形式做分母有理化,即可推导得到通用结论;(3)先利用(2)的规律把每一项拆成两个根式差的$\frac{1}{2}$的形式,观察发现拆分后中间项可以相互抵消,仅保留首尾项计算即可得到最终结果。
【解析】
(1) 对$\frac{4}{\sqrt{15}-\sqrt{11}}$进行分母有理化,给分子、分母同乘$\sqrt{15}+\sqrt{11}$:
原式$=\frac{4(\sqrt{15}+\sqrt{11})}{(\sqrt{15}-\sqrt{11})(\sqrt{15}+\sqrt{11})}=\frac{4(\sqrt{15}+\sqrt{11})}{(\sqrt{15})^2-(\sqrt{11})^2}=\frac{4(\sqrt{15}+\sqrt{11})}{15-11}=\frac{4(\sqrt{15}+\sqrt{11})}{4}=\sqrt{15}+\sqrt{11}$。
(2) 对$\frac{2}{\sqrt{n}+\sqrt{n-2}}(n≥2)$进行分母有理化,给分子、分母同乘$\sqrt{n}-\sqrt{n-2}$:
原式$=\frac{2(\sqrt{n}-\sqrt{n-2})}{(\sqrt{n}+\sqrt{n-2})(\sqrt{n}-\sqrt{n-2})}=\frac{2(\sqrt{n}-\sqrt{n-2})}{n-(n-2)}=\frac{2(\sqrt{n}-\sqrt{n-2})}{2}=\sqrt{n}-\sqrt{n-2}$。
(3) 根据(2)的结论可得变形规律:$\frac{1}{\sqrt{a+2}+\sqrt{a}}=\frac{1}{2}(\sqrt{a+2}-\sqrt{a})$,将原式各项依次变形:
$\frac{1}{\sqrt{3}+1}=\frac{1}{2}(\sqrt{3}-1)$,$\frac{1}{\sqrt{5}+\sqrt{3}}=\frac{1}{2}(\sqrt{5}-\sqrt{3})$,$\frac{1}{\sqrt{7}+\sqrt{5}}=\frac{1}{2}(\sqrt{7}-\sqrt{5})$,……,$\frac{1}{\sqrt{101}+\sqrt{99}}=\frac{1}{2}(\sqrt{101}-\sqrt{99})$。
代入原式得:
原式$=\frac{1}{2}(\sqrt{3}-1)+\frac{1}{2}(\sqrt{5}-\sqrt{3})+\frac{1}{2}(\sqrt{7}-\sqrt{5})+\dots+\frac{1}{2}(\sqrt{101}-\sqrt{99})$
提取公因式$\frac{1}{2}$,合并括号内的项后中间项相互抵消:
$=\frac{1}{2}(\sqrt{3}-1+\sqrt{5}-\sqrt{3}+\sqrt{7}-\sqrt{5}+\dots+\sqrt{101}-\sqrt{99})=\frac{1}{2}(\sqrt{101}-1)=\frac{\sqrt{101}-1}{2}$。
【答案】
(1) $\sqrt{15}+\sqrt{11}$;(2) $\sqrt{n}-\sqrt{n-2}(n≥2)$;(3) $\frac{\sqrt{101}-1}{2}$
【知识点】
分母有理化,平方差公式,裂项相消求和
【点评】
本题是二次根式运算的典型题型,核心是掌握分母有理化的方法,通过找规律将复杂的多项求和转化为抵消简化的形式,能够很好地考察运算能力和规律探究能力。
【难度系数】
0.7
本题围绕二次根式的分母有理化展开:(1)化简时利用平方差公式,给分子分母同乘分母的共轭根式$\sqrt{15}+\sqrt{11}$,消去分母的根号即可得到结果;(2)对一般形式做分母有理化,即可推导得到通用结论;(3)先利用(2)的规律把每一项拆成两个根式差的$\frac{1}{2}$的形式,观察发现拆分后中间项可以相互抵消,仅保留首尾项计算即可得到最终结果。
【解析】
(1) 对$\frac{4}{\sqrt{15}-\sqrt{11}}$进行分母有理化,给分子、分母同乘$\sqrt{15}+\sqrt{11}$:
原式$=\frac{4(\sqrt{15}+\sqrt{11})}{(\sqrt{15}-\sqrt{11})(\sqrt{15}+\sqrt{11})}=\frac{4(\sqrt{15}+\sqrt{11})}{(\sqrt{15})^2-(\sqrt{11})^2}=\frac{4(\sqrt{15}+\sqrt{11})}{15-11}=\frac{4(\sqrt{15}+\sqrt{11})}{4}=\sqrt{15}+\sqrt{11}$。
(2) 对$\frac{2}{\sqrt{n}+\sqrt{n-2}}(n≥2)$进行分母有理化,给分子、分母同乘$\sqrt{n}-\sqrt{n-2}$:
原式$=\frac{2(\sqrt{n}-\sqrt{n-2})}{(\sqrt{n}+\sqrt{n-2})(\sqrt{n}-\sqrt{n-2})}=\frac{2(\sqrt{n}-\sqrt{n-2})}{n-(n-2)}=\frac{2(\sqrt{n}-\sqrt{n-2})}{2}=\sqrt{n}-\sqrt{n-2}$。
(3) 根据(2)的结论可得变形规律:$\frac{1}{\sqrt{a+2}+\sqrt{a}}=\frac{1}{2}(\sqrt{a+2}-\sqrt{a})$,将原式各项依次变形:
$\frac{1}{\sqrt{3}+1}=\frac{1}{2}(\sqrt{3}-1)$,$\frac{1}{\sqrt{5}+\sqrt{3}}=\frac{1}{2}(\sqrt{5}-\sqrt{3})$,$\frac{1}{\sqrt{7}+\sqrt{5}}=\frac{1}{2}(\sqrt{7}-\sqrt{5})$,……,$\frac{1}{\sqrt{101}+\sqrt{99}}=\frac{1}{2}(\sqrt{101}-\sqrt{99})$。
代入原式得:
原式$=\frac{1}{2}(\sqrt{3}-1)+\frac{1}{2}(\sqrt{5}-\sqrt{3})+\frac{1}{2}(\sqrt{7}-\sqrt{5})+\dots+\frac{1}{2}(\sqrt{101}-\sqrt{99})$
提取公因式$\frac{1}{2}$,合并括号内的项后中间项相互抵消:
$=\frac{1}{2}(\sqrt{3}-1+\sqrt{5}-\sqrt{3}+\sqrt{7}-\sqrt{5}+\dots+\sqrt{101}-\sqrt{99})=\frac{1}{2}(\sqrt{101}-1)=\frac{\sqrt{101}-1}{2}$。
【答案】
(1) $\sqrt{15}+\sqrt{11}$;(2) $\sqrt{n}-\sqrt{n-2}(n≥2)$;(3) $\frac{\sqrt{101}-1}{2}$
【知识点】
分母有理化,平方差公式,裂项相消求和
【点评】
本题是二次根式运算的典型题型,核心是掌握分母有理化的方法,通过找规律将复杂的多项求和转化为抵消简化的形式,能够很好地考察运算能力和规律探究能力。
【难度系数】
0.7
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