Every number you work with in MYP mathematics belongs to one or more of the standard number sets. Understanding where a number fits helps you answer classification questions on the exam.
| Symbol | Name | Description | Examples |
|---|---|---|---|
| N | Natural numbers | The counting numbers | 1, 2, 3, 4, 5, ... |
| Z | Integers | Natural numbers, their negatives, and zero | $..., -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, ...$ |
| Q | Rational numbers | Expressible as a fraction of two integers | $7, -3, 0.5, 0.75, 0.333...$ |
| Irrational numbers | Numbers that cannot be written as a fraction of two integers | $\sqrt{2}, \sqrt{7}, \pi , e$ | |
| R | Real numbers | All rational and irrational numbers together | Every number on the number line |
Every natural number is an integer, every integer is rational, and every rational number is real:
N ⊂ Z ⊂ Q ⊂ R
A number is rational if it can be expressed as a fraction of two integers (with denominator not equal to zero).
This includes:
Examples of rational numbers:
$$7 = \frac{7}{1} \qquad \text{(integer written as fraction)}$$
$$-3 = \frac{-3}{1} \qquad \text{(negative integer)}$$
$$\frac{3}{4} = 0.75 \qquad (fraction = \text{terminating decimal })$$
$$\frac{1}{3} = 0.333... \qquad (fraction = \text{recurring decimal })$$
$$\frac{22}{7} \approx 3.142857142857... \qquad (fraction = \text{recurring decimal })$$
Numbers that cannot be written in rational form are called irrational numbers.
The decimal expansion of an irrational number goes on forever without repeating.
| Ask yourself | If YES → | If NO → |
|---|---|---|
| Is it a counting number (1, 2, 3, ...)? | N (and also Z, Q, R) | Keep checking |
| Is it a whole number or its negative (including zero)? | Z (and also Q, R) | Keep checking |
| Can it be written as a fraction of two integers? | Q (and also R) | It is irrational (still R) |
Example 1: Classify each number. State ALL sets it belongs to.
| Number | Sets | Reason |
|---|---|---|
| 5 | N, Z, Q, R | Natural number |
| $-3$ | Z, Q, R | Integer, not natural |
| $\displaystyle \frac{2}{3}$ | Q, R | Rational, not an integer |
| $\sqrt{9} = 3$ | N, Z, Q, R | Simplifies to a natural number |
| $\sqrt{5}$ | R only | Irrational (5 is not a perfect square) |
| 0 | Z, Q, R | Integer; by convention 0 is not in N |
| $\pi $ | R only | Irrational |
| $-0.75$ | Q, R | Rational (equals −3 over 4), not an integer |
A radical is a number written using the radical sign √. The expression √a is read as "the square root of a."
Some radicals simplify to rational numbers:
These are rational because the number under the radical sign is a perfect square.
Other radicals do NOT simplify to a nice fraction or terminating decimal:
These are irrational — their decimal expansions go on forever without repeating. Irrational radicals are also called surds.
| Type | Examples | Why? |
|---|---|---|
| Rational radical | $\sqrt{4}, \sqrt{9}, \sqrt{25}, \sqrt{1/4}$ | Perfect squares — simplify to a fraction |
| Irrational radical (surd) | $\sqrt{2}, \sqrt{3}, \sqrt{5}, \sqrt{7}$ | Not perfect squares — infinite non-repeating decimal |
Радикал (корень) — это способ записи числа через знак √. Главное: если под корнем полный квадрат (4, 9, 25...), результат рациональный; если нет (2, 3, 7...) — иррациональный (сурд). На экзамене часто просят определить, рациональное число или нет — именно этот признак и нужен.
The square root of a (written √a) is the positive number that, when squared, gives a.
$$\sqrt{a} \times \sqrt{a} = a \qquad \text{(where a is non-negative)}$$
Key points:
❌ Common mistake: Writing √9 = ±3. The symbol √ always means the positive root. When solving x² = 9, we get x = ±3 — but that is because there are two solutions to the equation, not because √9 has two values.
✅ Correct: √9 = 3 (always positive). If x² = 9, then x = ±√9 = ±3.
Квадратный корень √a — это ВСЕГДА положительное число. Частая ошибка на экзамене: написать √9 = ±3. Нет! √9 = 3. Знак ± появляется только когда решаешь уравнение x² = 9, потому что у уравнения два решения. Также помни: √a существует только при a ≥ 0 (в действительных числах).
Example 1: Evaluate each expression.
$$(a) \sqrt{49} = 7$$
$$(b) \sqrt{1/4} = \frac{1}{2}$$
$$(c) -\sqrt{25} = -5 \qquad \text{(the minus is outside the radical)}$$
Example 2: State whether each statement is true or false, and explain why.
(a) Statement: √0 = 0. This is True because 0 × 0 = 0.
(b) Statement: √(−4) = −2. This is False because the square root of a negative number is not real.
(c) Statement: (√7)² = 7. This is True by the definition of square root.
We can locate surds on a number line using Pythagoras' theorem. The idea: if we construct a right-angled triangle whose hypotenuse has length √n, we can transfer that length onto the number line.
The method:
If n = a² + b², then a right-angled triangle with legs a and b has hypotenuse √n (by Pythagoras).
| Surd | Decomposition | Triangle legs |
|---|---|---|
| $\sqrt{2}$ | $1^{2} + 1^{2} = 2$ | 1 and 1 |
| $\sqrt{5}$ | $1^{2} + 2^{2} = 5$ | 1 and 2 |
| $\sqrt{8}$ | $2^{2} + 2^{2} = 8$ | 2 and 2 |
| $\sqrt{10}$ | $1^{2} + 3^{2} = 10$ | 1 and 3 |
| $\sqrt{13}$ | $2^{2} + 3^{2} = 13$ | 2 and 3 |
$\text{Construction steps } (for \sqrt{2}):$
Example 3: How would you construct √5 on a number line?
We need two numbers whose squares add to 5: $1^{2} + 2^{2} = 5.$
Example 4: Between which two consecutive integers does √7 lie?
Since 2² = 4 and 3² = 9, and 4 < 7 < 9, we have 2 < √7 < 3.
More precisely: √7 ≈ 2.646, so √7 is between 2 and 3, closer to 3.
Example 5: Between which two consecutive integers does √40 lie?
Since 6² = 36 and 7² = 49, and 36 < 40 < 49, we have 6 < √40 < 7.
Этот раздел показывает, что иррациональные числа — настоящие точки на числовой прямой, а не абстракция. Метод с теоремой Пифагора (построить прямоугольный треугольник с нужной гипотенузой) иногда встречается на экзамене как задача на построение. Практический навык: уметь быстро определить, между какими целыми числами лежит √n — сравни n с ближайшими полными квадратами.
We add and subtract like radicals the same way we combine like terms in algebra.
In algebra: 3x + 2x = 5x (same variable → combine coefficients).
With radicals: 3√2 + 2√2 = 5√2 (same radicand → combine coefficients).
The rule:
$$a\sqrt{n} + b\sqrt{n} = (a + b)\sqrt{n}$$
$$a\sqrt{n} - b\sqrt{n} = (a - b)\sqrt{n}$$
You can only combine radicals with the same number under the radical sign (same radicand).
❌ Common mistake: √(a + b) = √a + √b — this is WRONG! You cannot split a radical over addition or subtraction.
✅ Check: √(9 + 16) = √25 = 5, but √9 + √16 = 3 + 4 = 7. Since 5 ≠ 7, the split does not work.
Example 6: Simplify each expression.
$$(a) 3\sqrt{5} + 4\sqrt{5} = 7\sqrt{5}$$
$$(b) 5\sqrt{3} - \sqrt{3} = 4\sqrt{3}$$
$$(c) 2\sqrt{7} + 3\sqrt{7} - \sqrt{7} = 4\sqrt{7}$$
Example 7: Simplify $6\sqrt{2} - 3\sqrt{3} + 2\sqrt{2} + 5\sqrt{3}$
Group like radicals:
$$= (6\sqrt{2} + 2\sqrt{2}) + (-3\sqrt{3} + 5\sqrt{3})$$
$$= 8\sqrt{2} + 2\sqrt{3}$$
This cannot be simplified further because √2 and √3 are unlike radicals.
Example 8: Simplify $3\sqrt{5} - 2\sqrt{5} + 4\sqrt{2} - \sqrt{2}$
$$= (3\sqrt{5} - 2\sqrt{5}) + (4\sqrt{2} - \sqrt{2})$$
$$= \sqrt{5} + 3\sqrt{2}$$
Example 9: Show that $\sqrt{7 - 2} \neq \sqrt{7} - \sqrt{2}$
$$\sqrt{7 - 2} = \sqrt{5} \approx 2.236$$
$$\sqrt{7} - \sqrt{2} \approx 2.646 - 1.414 = 1.232$$
Since 2.236 ≠ 1.232, we confirm that $\sqrt{7 - 2} \neq \sqrt{7} - \sqrt{2}$
This illustrates the critical rule: you cannot distribute the radical sign over addition or subtraction.
Работает точно как с переменными: 3√2 + 2√2 = 5√2, но √2 + √3 нельзя упростить (разные «подкоренные»). Главная ловушка на экзамене: √(a + b) НЕ равно √a + √b — это проверяют почти каждый год. Проверь себя: √(9+16) = √25 = 5, а √9 + √16 = 3 + 4 = 7. Не равны!
A1. Classify each radical as rational or irrational (surd):
(a) $\sqrt{36}$
(b) $\sqrt{10}$
(c) $\sqrt{1/9}$
(d) $\sqrt{50}$
A2. Evaluate (no calculator needed):
(a) $\sqrt{64}$
(b) $\sqrt{25/49}$
(c) $(\sqrt{11})^{2}$
(d) $-\sqrt{81}$
A3. Between which two consecutive integers does each surd lie?
(a) $\sqrt{3}$
(b) $\sqrt{20}$
(c) $\sqrt{50}$
(d) $\sqrt{90}$
A4. Simplify:
(a) $5\sqrt{3} + 2\sqrt{3}$
(b) $8\sqrt{5} - 3\sqrt{5}$
(c) $\sqrt{6} + 4\sqrt{6} - 2\sqrt{6}$
(d) $10\sqrt{2} - 7\sqrt{2} + \sqrt{2}$
A5. Simplify:
(a) $3\sqrt{2} + 5\sqrt{3} - \sqrt{2} + 2\sqrt{3}$
(b) $4\sqrt{7} - 2\sqrt{5} + 3\sqrt{5} - \sqrt{7}$
(c) $6\sqrt{10} + 2\sqrt{10} - 9\sqrt{10}$
A6. To construct √13 on a number line, we need two positive integers whose squares add up to 13. Find these two integers, and describe the triangle you would draw.
A7. Explain why √(9 + 16) ≠ √9 + √16 is a FALSE statement. Then find a different pair of numbers a and b where √(a + b) ≠ √a + √b.
A8. True or false? Justify each answer.
(a) $\sqrt{25} = \pm 5$
(b) $\sqrt{0} = 0$
(c) $\sqrt{2} + \sqrt{3} = \sqrt{5}$
(d) $3\sqrt{7} - 3\sqrt{7} = 0$
A9. Simplify fully:
(a) $2\sqrt{3} + 5\sqrt{2} - 3\sqrt{3} + \sqrt{2}$
(b) $7\sqrt{5} - \sqrt{5} + 4\sqrt{5}$
A10. A student writes: "√(a − b) = √a − √b for all positive a, b." Disprove this claim by choosing specific values of a and b and showing that the two sides are not equal.
A1. Определить: рациональное или иррациональное (сурд)?
(a) √36 = 6 — рациональное (корень извлекается точно).
(b) √10 — иррациональное (сурд). 10 не является точным квадратом.
(c) √(1/9) = 1/3 — рациональное.
(d) √50 — иррациональное (сурд). 50 не является точным квадратом.
Правило: √n рационально тогда и только тогда, когда n — точный квадрат (1, 4, 9, 16, 25, ...).
A2. Вычислить (без калькулятора):
(a) √64 = 8 (потому что 8² = 64)
(b) √(25/49) = √25 / √49 = 5/7
(c) (√11)² = 11 — по определению квадратного корня: (√a)² = a
(d) −√81 = −9 — знак минус стоит перед корнем, а √81 = 9
A3. Между какими двумя последовательными целыми числами находится каждый сурд?
(a) 1² = 1 и 2² = 4. Так как 1 < 3 < 4, то 1 < √3 < 2.
(b) 4² = 16, 5² = 25. 16 < 20 < 25, значит 4 < √20 < 5.
(c) 7² = 49, 8² = 64. 49 < 50 < 64, значит 7 < √50 < 8.
(d) 9² = 81, 10² = 100. 81 < 90 < 100, значит 9 < √90 < 10.
Приём: чтобы оценить √n, найди ближайшие точные квадраты слева и справа.
A4. Упростить (сложение подобных сурдов):
(a) 5√3 + 2√3 = 7√3 — складываем коэффициенты, как с переменными: 5x + 2x = 7x.
(b) 8√5 − 3√5 = 5√5
(c) √6 + 4√6 − 2√6 = (1 + 4 − 2)√6 = 3√6
(d) 10√2 − 7√2 + √2 = (10 − 7 + 1)√2 = 4√2
Важно: складывать/вычитать можно только подобные сурды (с одинаковым подкоренным выражением). √2 + √3 ≠ √5!
A5. Упростить (несколько разных сурдов):
(a) 3√2 + 5√3 − √2 + 2√3 = (3 − 1)√2 + (5 + 2)√3 = 2√2 + 7√3
Группируем: отдельно √2 и отдельно √3.
(b) 4√7 − 2√5 + 3√5 − √7 = (4 − 1)√7 + (−2 + 3)√5 = 3√7 + √5
(c) 6√10 + 2√10 − 9√10 = (6 + 2 − 9)√10 = −√10
A6. Чтобы построить √13 на числовой прямой, нужны два положительных целых числа, сумма квадратов которых равна 13.
2² + 3² = 4 + 9 = 13 ✓
Строим прямоугольный треугольник с катетами 2 и 3. По теореме Пифагора гипотенуза = √(4 + 9) = √13.
Затем с помощью циркуля переносим длину гипотенузы на числовую прямую.
A7. Объяснить, почему √(9 + 16) ≠ √9 + √16 — это ИСТИННОЕ утверждение.
√(9 + 16) = √25 = 5
√9 + √16 = 3 + 4 = 7
5 ≠ 7, значит утверждение верно: корень суммы НЕ равен сумме корней.
Другой пример: a = 1, b = 3. √(1 + 3) = √4 = 2, а √1 + √3 ≈ 1 + 1.732 = 2.732 ≠ 2.
Важно: √(a + b) ≠ √a + √b — это одна из самых частых ошибок! Корень НЕ «раскрывается» через сложение.
A8. Верно или нет?
(a) «√25 = ±5» — Неверно. √25 = 5 (только положительное значение). Символ √ означает главный (неотрицательный) корень.
(b) «√0 = 0» — Верно. 0 × 0 = 0.
(c) «√2 + √3 = √5» — Неверно. √2 ≈ 1.414, √3 ≈ 1.732, сумма ≈ 3.146. А √5 ≈ 2.236. Корень суммы ≠ сумма корней.
(d) «3√7 − 3√7 = 0» — Верно. Подобные члены вычитаются: a − a = 0.
A9. Упростить:
(a) 2√3 + 5√2 − 3√3 + √2 = (2 − 3)√3 + (5 + 1)√2 = −√3 + 6√2
(b) 7√5 − √5 + 4√5 = (7 − 1 + 4)√5 = 10√5
A10. Опровергнуть утверждение «√(a − b) = √a − √b для всех положительных a, b».
Берём a = 9, b = 4:
2.236 ≠ 1, значит утверждение ложно.
Вывод: корень НЕ распределяется ни по сложению, ни по вычитанию. Корень распределяется только по умножению и делению: √(ab) = √a × √b и √(a/b) = √a / √b.
A1.
(a) Rational (√36 = 6)
(b) Irrational (surd)
(c) Rational (√(1/9) = 1/3)
(d) Irrational (surd)
A2.
(a) 8
(b) $\displaystyle \frac{5}{7}$
(c) 11
(d) $-9$
A3.
(a) $1 < \sqrt{3} < 2$
(b) $4 < \sqrt{20} < 5$
(c) $7 < \sqrt{50} < 8$
(d) $9 < \sqrt{90} < 10$
A4.
(a) $7\sqrt{3}$
(b) $5\sqrt{5}$
(c) $3\sqrt{6}$
(d) $4\sqrt{2}$
A5.
(a) $2\sqrt{2} + 7\sqrt{3}$
(b) $3\sqrt{7} + \sqrt{5}$
(c) $-\sqrt{10}$
A6. 2² + 3² = 4 + 9 = 13. Draw a right-angled triangle with legs 2 and 3; the hypotenuse is √13.
A7. This is actually a TRUE statement: √(9 + 16) = √25 = 5 and √9 + √16 = 3 + 4 = 7, so 5 ≠ 7 confirms √(9 + 16) ≠ √9 + √16. For another example: a = 1, b = 3 gives √4 = 2 but √1 + √3 ≈ 1 + 1.732 = 2.732 ≠ 2.
A8.
(a) False — √25 = 5 (positive only)
(b) True — 0 × 0 = 0
(c) False — √2 + √3 ≈ 3.146, but √5 ≈ 2.236
(d) True — like terms cancel to 0
A9.
(a) $-\sqrt{3} + 6\sqrt{2}$
(b) $10\sqrt{5}$
A10. For example, let a = 9, b = 4. Then √(9 − 4) = √5 ≈ 2.236, but √9 − √4 = 3 − 2 = 1. Since 2.236 ≠ 1, the claim is false.