Nested Radicals and Algebraic Identities
Rumus Dasar Aljabar dan Identitas
- Tiga rumus identitas dasar aljabar yang digunakan dalam penyederhanaan bentuk kuadrat dan perkalian aljabar:
- Kuadrat Penjumlahan: (a+b)2=a2+2ab+b2
- Kuadrat Pengurangan: (a−b)2=a2−2ab+b2
- Selisih Dua Kuadrat: a2−b2=(a+b)(a−b)
Bentuk Umum Penyederhanaan Akar Bersarang (Nested Radicals)
- Bentuk umum penyederhanaan akar bersarang didasarkan pada identitas kuadrat:
- (a+b)±2ab=a±b, dengan syarat a>b≥0
- Soal 12: Penyederhanaan 8+27
- Cari dua bilangan yang jika dijumlahkan bernilai 8 dan jika dikalikan bernilai 7. Bilangan tersebut adalah 7 dan 1 (7+1=8 dan 7×1=7).
- 8+27=7+1=7+1
- Soal 13: Penyederhanaan 5−24
- Ubah 24 ke dalam bentuk 2k: 24=4×6=26.
- Persamaan menjadi 5−26.
- Cari dua bilangan yang jika dijumlahkan bernilai 5 dan jika dikalikan bernilai 6. Bilangan tersebut adalah 3 dan 2 (3+2=5 dan 3×2=6).
- 5−26=3−2
- Soal 14: Penyederhanaan 13+160
- Ubah 160 ke dalam bentuk 2k: 160=4×40=240.
- Persamaan menjadi 13+240.
- Cari dua bilangan yang jika dijumlahkan bernilai 13 dan jika dikalikan bernilai 40. Bilangan tersebut adalah 8 dan 5 (8+5=13 dan 8×5=40).
- 13+240=8+5=22+5
- Soal 15: Penyederhanaan 18−65
- Ubah 65 ke dalam bentuk 2k: 65=2×35=232×5=245.
- Persamaan menjadi 18−245.
- Cari dua bilangan yang jika dijumlahkan bernilai 18 dan jika dikalikan bernilai 45. Bilangan tersebut adalah 15 dan 3 (15+3=18 dan 15×3=45).
- 18−245=15−3=3(5−1)
- Soal 16: Penyederhanaan 15+102
- Ubah 102 ke dalam bentuk 2k: 102=2×52=252×2=250.
- Persamaan menjadi 15+250.
- Cari dua bilangan yang jika dijumlahkan bernilai 15 dan jika dikalikan bernilai 50. Bilangan tersebut adalah 10 dan 5 (10+5=15 dan 10×5=50).
- 15+250=10+5=5(2+1)
- Soal 17: Penyederhanaan Bentuk Pecahan Akar Bersarang 7+485−3
- Sederhanakan penyebut terlebih dahulu: 7+48=7+212.
- Dua bilangan yang jika dijumlahkan bernilai 7 dan dikalikan bernilai 12 adalah 4 dan 3.
- 7+212=4+3=2+3.
- Pecahan berubah menjadi: 2+35−3.
Evaluasi Nilai Bentuk Aljabar Kuadrat dan Rasionalisasi
- Soal 18: Evaluasi Nilai p2−q2 dari Bentuk Akar
- Diketahui nilai p=2+5 dan q=2−5.
- Tentukan nilai dari p2−q2.
- Langkah 1: Gunakan identitas selisih dua kuadrat p2−q2=(p+q)(p−q).
- Langkah 2: Hitung nilai penjumlahan (p+q):
- p+q=(2+5)+(2−5)=4
- Langkah 3: Hitung nilai pengurangan (p−q):
- p−q=(2+5)−(2−5)=2+5−2+5=25
- Langkah 4: Kalikan kedua hasil tersebut untuk memperoleh nilai akhir:
- p2−q2=(p+q)(p−q)=4×25=85
Aplikasi Geometri: Permasalahan Tangga dan Dinding
Deret Teleskopik Akar Kuadrat
- Soal 20: Penjumlahan Deret Rasionalisasi Akar
- Bentuk Deret:
- 1+21+2+31+3+41+⋯+48+491
- Metodologi Rasionalisasi Suku Umum n+n+11:
- Kalikan pembilang dan penyebut dengan bentuk sekawan n−n+1:
- n+n+11×n−n+1n−n+1=n−(n+1)n−n+1=−1n−n+1=n+1−n
- Penjabaran Seluruh Suku Deret:
- Suku ke-1: 2−1
- Suku ke-2: 3−2
- Suku ke-3: 4−3
- Suku ke-48: 49−48
- Eliminasi Suku Saling Menghilangkan (Telescoping Sum):
- S=(2−1)+(3−2)+(4−3)+⋯+(49−48)
- Semua suku tengah saling menghilangkan sehingga menyisakan suku awal dan suku akhir:
- S=−1+49=−1+7=6
- Formulasi Alternatif Ringkas:
- −11−49=−11−7=−1−6=6
Rasionalisasi dan Penyederhanaan Ekspresi Bentuk Akar
- Soal 21: Penyederhanaan Ekspresi Perkalian dan Pembagian Akar
- Soal: Penyederhanaan dari bentuk 3+5(2+3)⋅4⋅(2−3)
- Langkah 1: Gunakan identitas (a+b)(a−b)=a2−b2 untuk menyederhanakan perkalian pembilang:
- (2+3)(2−3)=22−(3)2=4−3=1
- Pembilang menjadi 1×4=4
- Langkah 2: Tuliskan pecahan yang telah disederhanakan pembilangnya:
- 3+54
- Langkah 3: Rasionalisasikan penyebut pecahan dengan mengalikan sekawannya (3−5):
- 3+54×3−53−5=32−(5)24(3−5)=9−54(3−5)=44(3−5)=3−5
Persamaan Akar Tak Hingga (Infinite Nested Radical)
- Soal 22: Menentukan Nilai dari Persamaan Akar Bersarang Tak Hingga
- Bentuk Persamaan:
- 12+12+12+…=p
- Langkah 1: Kuadratkan kedua ruas persamaan untuk menghilangkan akar terluar:
- (12+12+12+…)2=p2
- 12+12+12+…=p2
- Langkah 2: Substitusikan pemisalan variabel awal p ke dalam bentuk akar tak hingga yang tersisa:
- 12+p=p2
- Langkah 3: Susun menjadi persamaan kuadrat dalam bentuk baku ap2+bp+c=0:
- p2−p−12=0
- Langkah 4: Faktorkan persamaan kuadrat tersebut:
- (p−4)(p+3)=0
- Langkah 5: Tentukan akar-akar persamaan kuadratnya:
- p−4=0⇒p=4
- p+3=0⇒p=−3
- Langkah 6: Pemilihan nilai yang valid:
- Nilai dari bentuk akar utama (principal square root) selalu non-negatif (p≥0).
- Oleh karena itu, nilai p=−3 tidak memenuhi (ditolak).
- Solusi akhir yang memenuhi adalah p=4.