Как решать иррациональные уравнения. Примеры. Системы иррациональных, логарифмических и показательных уравнений

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Куединская средняя общеобразовательная школа №2»

Способы решения иррациональных уравнений

Выполнила: Егорова Ольга,

Руководитель:

Учитель

математики,

высшей квалификационной

Введение ....……………………………………………………………………………………… 3

Раздел 1. Методы решения иррациональных уравнений …………………………………6

1.1 Решение иррациональных уравнений части С……….….….……………………21

Раздел 2.Индивидуальные задания …………………………………………….....………...24

Ответы ………………………………………………………………………………………….25

Список Литературы …….…………………………………………………………………….26

Введение

Математическое образование, получаемое в общеобразовательной школе, является важнейшим компонентом общего образования и общей культуры современного человека. Практически все, что окружает современного человека – это все так или иначе связано с математикой. А последние достижения в физике, технике и информационных технологиях не оставляют никакого сомнения, что и в будущем положение вещей останется прежним. Поэтому решение многих практических задач сводится к решению различных видов уравнений, которые необходимо научиться решать. Одним из этих видов являются иррациональные уравнения.

Иррациональные уравнения

Уравнение, содержащее неизвестное (либо рациональное алгебраическое выражение от неизвестного) под знаком радикала, называют иррациональным уравнением . В элементарной математике решения иррациональных уравнений отыскивается в множестве действительных чисел.

Всякое иррациональное уравнение с помощью элементарных алгебраических операций (умножение, деление, возведение в целую степень обеих частей уравнения) может быть сведено к рациональному алгебраическому уравнению. При этом следует иметь в виду, что полученное рациональное алгебраическое уравнение может оказаться неэквивалентным исходному иррациональному уравнению, а именно может содержать "лишние" корни, которые не будут корнями исходного иррационального уравнения. Поэтому, найдя корни полученного рационального алгебраического уравнения, необходимо проверить, а будут ли все корни рационального уравнения корнями иррационального уравнения.

В общем случае трудно указать какой-либо универсальный метод решения любого иррационального уравнения, так как желательно, чтобы в результате преобразований исходного иррационального уравнения получилось не просто какое-то рациональное алгебраическое уравнение, среди корней которого будут и корни данного иррационального уравнения, а рациональное алгебраическое уравнение образованное из многочленов как можно меньшей степени. Желание получить то рациональное алгебраическое уравнение, образованное из многочленов как можно меньшей степени, вполне естественно, так как нахождение всех корней рационального алгебраического уравнения само по себе может оказаться довольно трудной задачей, решить которую полностью мы можем лишь в весьма ограниченном числе случаев.

Виды иррациональных уравнений

Решение иррациональных уравнений четной степени всегда вызывает больше проблем, чем решение иррациональных уравнений нечетной степени. При решении иррациональных уравнений нечетной степени изменение ОДЗ не происходит. Поэтому ниже будут рассматриваться иррациональные уравнения, степень которых является четной. Существует два вида иррациональных уравнений:

2..

Рассмотрим первый из них.

ОДЗ уравнения: f(x) ≥ 0. В ОДЗ левая часть уравнения всегда неотрицательна – поэтому решение может существовать только тогда, когда g(x) ≥ 0. В этом случае обе части уравнения неотрицательны, и возведение в степень 2 n дает равносильное уравнение. Мы получаем, что

Обратим внимание на то, что при этомОДЗ выполняется автоматически, и его можно не писать, а условие g(x) ≥ 0 необходимо проверять.

Примечание: Это очень важное условие равносильности. Во-первых, оно освобождает учащегося от необходимости исследовать, а после нахождения решений проверять условие f(x) ≥ 0 – неотрицательности подкоренного выражения. Во-вторых, акцентирует внимание на проверке условия g(x) ≥ 0 – неотрицательности правой части. Ведь после возведения в квадрат решается уравнение т. е. решаются сразу два уравнения (но на разных промежутках числовой оси!):

1. - там, где g(x) ≥ 0 и

2. - там, где g(x) ≤ 0.

Между тем многие, по школьной привычке находить ОДЗ, поступают при решении таких уравнений ровно наоборот:

а) проверяют, после нахождения решений, условие f(x) ≥ 0 (которое автоматически выполнено), делают при этом арифметические ошибки и получают неверный результат;

б) игнорируют условие g(x) ≥ 0 - и опять ответ может оказаться неверным.

Примечание: Условие равносильности особенно полезно при решении тригонометрических уравнений, в которых нахождение ОДЗ связано с решение тригонометрических неравенств, что гораздо сложнее, чем решение тригонометрических уравнений. Проверку в тригонометрических уравнениях даже условия g(x) ≥ 0 не всегда просто сделать.

Рассмотрим второй вид иррациональных уравнений.

. Пусть задано уравнение . Его ОДЗ:

В ОДЗ обе части неотрицательны, и возведение в квадрат дает равносильное уравнение f(x) = g(x). Поэтому в ОДЗ или

При таком способе решения достаточно проверить неотрицательность одной из функций – можно выбрать более простую.

Раздел 1. Методы решения иррациональных уравнений

1 метод. Освобождение от радикалов путем последовательного возведения обеих частей уравнения в соответствующую натуральную степень

Наиболее часто применяемым методом решения иррациональных уравнений является метод освобождения от радикалов путем последовательного возведения обеих частей уравнения в соответствующую натуральную степень. При этом следует иметь в виду, что при возведении обеих частей уравнения в нечетную степень полученное уравнение, эквивалентное исходному, а при возведении обеих частей уравнения в четную степень полученное уравнение будет, вообще говоря, неэквивалентным исходному уравнению. В этом легко убедиться, возведя обе части уравнения в любую четную степень. В результате этой операции получается уравнение , множество решений которого представляет собой объединение множеств решений: https://pandia.ru/text/78/021/images/image013_50.gif" width="95" height="21 src=">. Однако, несмотря на этот недостаток, именно процедура возведения обеих частей уравнения в некоторую (часто четную) степень является самой распространенной процедурой сведения иррационального уравнения к рациональному уравнению.

Решить уравнение:

Где - некоторые многочлены. В силу определения операции извлечения корня в множестве действительных чисел допустимые значения неизвестного https://pandia.ru/text/78/021/images/image017_32.gif" width="123 height=21" height="21">..gif" width="243" height="28 src=">.

Так как обе части 1 уравнения возводились в квадрат, может оказаться, что не все корни 2 уравнения будет являться решениями исходного уравнения, необходима проверка корней.

Решить уравнение:

https://pandia.ru/text/78/021/images/image021_21.gif" width="137" height="25">

Возводя обе части уравнения в куб, получим

Учитывая, что https://pandia.ru/text/78/021/images/image024_19.gif" width="195" height="27">(Последнее уравнение может иметь корни, которые, вообще говоря, не являются корнями уравнения ).

Возводим обе части этого уравнения в куб: . Перепишем уравнение в виде х3 – х2 = 0 ↔ х1 = 0, х2 = 1. проверкой устанавливаем, что х1 = 0 – посторонний корень уравнения (-2 ≠ 1), а х2 = 1 удовлетворяет исходному уравнению.

Ответ: х = 1.

2 метод. Замена смежной системой условий

При решении иррациональных уравнений, содержащих радикалы четного порядка, в ответах могут появится посторонние корни, выявить которые не всегда просто. Чтобы легче было выявить и отбросить посторонние корни, в ходе решений иррациональных уравнений его сразу же заменяют смежной системой условий. Дополнительные неравенства в системе фактически учитывают ОДЗ решаемого уравнения. Можно находить ОДЗ отдельно и учитывать его позднее, однако предпочтительнее применять именно смешанные системы условий: меньше опасность что-то забыть, не учесть в процессе решения уравнения. Поэтому в некоторых случаях рациональнее использовать способ перехода к смешанным системам.

Решить уравнение:

Ответ: https://pandia.ru/text/78/021/images/image029_13.gif" width="109 height=27" height="27">

Данное уравнение равносильно системе

Ответ: уравнение решений не имеет.

3 метод. Использование свойств корня n-ой степени

При решении иррациональных уравнений используются свойства корня n-ой степени. Арифметическим корнем n- й степени из числа а называют неотрицательное число, n- я степень числа которого равна а . Если n – четное(2n ), то а ≥ 0, в противном случае корень не существует. Если n – нечетное(2 n+1 ), то а – любое и = - ..gif" width="45" height="19"> Тогда:

Применяя любую из этих формул, формально (без учета указанных ограничений), следует иметь ввиду, что ОДЗ левой и правой частей каждой из них могут быть различными. Например, выражение определено при f ≥ 0 и g ≥ 0 , а выражение - как при f ≥ 0 и g ≥ 0 , так и при f ≤ 0 и g ≤ 0.

Для каждой из формул 1-5 (без учета указанных ограничений) ОДЗ правой ее части может быть шире ОДЗ левой. Отсюда следует, что преобразования уравнения с формальным использованием формул 1-5 «слева - направо» (как они написаны) приводят к уравнению, являющемуся следствием исходного. В этом случае могут появится посторонние корни исходного уравнения, поэтому обязательным этапом в решении исходного уравнения является проверка.

Преобразования уравнений с формальным использованием формул 1-5 «справа – налево» недопустимы, так как возможно суждение ОДЗ исходного уравнения, а следовательно, и потеря корней.

https://pandia.ru/text/78/021/images/image041_8.gif" width="247" height="61 src=">,

являющееся следствием исходного. Решение этого уравнения сводится к решению совокупности уравнений .

Из первого уравнения этой совокупности находим https://pandia.ru/text/78/021/images/image044_7.gif" width="89" height="27"> откуда находим . Таким образом корнями данного уравнения могут быть только числа (-1) и (-2). Проверка показывает, что оба найденных корня удовлетворяют данному уравнению.

Ответ: -1,-2.

Решите уравнение: .

Решение: на основании тождеств первое слагаемое заменить на . Заметить, что как сумма двух неотрицательных чисел левой части. «Снять» модуль и после приведения подобных членов решить уравнение. Так как , то получаем уравнение . Так как и , то и https://pandia.ru/text/78/021/images/image055_6.gif" width="89" height="27 src=">.gif" width="39" height="19 src=">.gif" width="145" height="21 src=">

Ответ: х = 4,25.

4 метод. Введения новых переменных

Другим примером решения иррациональных уравнений является способ введения новых переменных, относительно которых получается либо более простое иррациональное уравнение, либо рациональное уравнение.

Решение иррациональных уравнений путем замены уравнения его следствием (с последующей проверкой корней) можно проводить следующим образом:

1. Найти ОДЗ исходного уравнения.

2. Перейти от уравнения к его следствию.

3. Найти корни полученного уравнения.

4. Проверить, являются ли найденные корни корнями исходного уравнения.

Проверка состоит в следующем:

А) проверяется принадлежность каждого найденного корня ОДЗ исходного уравнения. Те корни, которые не принадлежат ОДЗ, являются посторонними для исходного уравнения.

Б) для каждого корня, входящего в ОДЗ исходного уравнения, проверяется, имеют ли одинаковые знаки левая и правая части каждого из уравнений, возникающих в процессе решения исходного уравнения и возводимых в четную степень. Те корни, для которых части какого-либо возводимого в четную степень уравнения имеют разные знаки, являются посторонними для исходного уравнения.

В) только те корни, которые принадлежат ОДЗ исходного уравнения и для которых обе части каждого из уравнений, возникающих в процессе решения исходного уравнения и возводимых в четную степень, имеют одинаковые знаки, проверяются непосредственной подстановкой в исходное уравнение.

Такой метод решения с указанным способом проверки позволяет избежать громоздких вычислений в случае непосредственной подстановки каждого из найденных корней последнего уравнения в исходное.

Решить иррациональное уравнение:

Множество допустимых значений этого уравнения:

Положив , после подстановки получим уравнение

или эквивалентное ему уравнение

которое можно рассматривать как квадратное уравнение относительно. Решая это уравнение, получим

Следовательно, множество решений исходного иррационального уравнения представляет собой объединение множеств решений следующих двух уравнений:

, .

Возведя обе части каждого из этих уравнений в куб, получим два рациональных алгебраических уравнения:

, .

Решая эти уравнения, находим, что данное иррациональное уравнение имеет единственный корень х = 2 (проверка не требуется, так как все преобразования равносильны).

Ответ: х = 2.

Решить иррациональное уравнение:

Обозначим 2x2 + 5x – 2 = t. Тогда исходное уравнение примет вид . Возведя обе части полученного уравнения в квадрат и приведя подобные члены, получим уравнение , являющееся следствием предыдущего. Из него находим t = 16 .

Возвращаясь к неизвестному х, получим уравнение 2x2 + 5x – 2 = 16, являющееся следствием исходного. Проверкой убеждаемся, что его корни х1 = 2 и х2 = - 9/2 являются корнями исходного уравнения.

Ответ: х1 = 2, х2 = -9/2.

5 метод. Тождественное преобразование уравнения

При решении иррациональных уравнений не следует начинать решение уравнение с возведения обеих частей уравнений в натуральную степень, пытаясь свести решение иррационального уравнения к решению рационального алгебраического уравнения. Сначала необходимо посмотреть, нельзя ли сделать какое-нибудь тождественное преобразование уравнения, которое может существенно упростить его решение.

Решить уравнение:

Множество допустимых значений данного уравнения:https://pandia.ru/text/78/021/images/image074_1.gif" width="292" height="45"> Разделим данное уравнение на .

Получим:

При а =0 уравнение решений иметь не будет; при уравнение может быть записано в виде

при данное уравнение решений не имеет, так как при любом х , принадлежащем множеству допустимых значений уравнения, выражение, стоящее в левой части уравнения, положительно;

при уравнение имеет решение

Принимая во внимание, что множество допустимых решений уравнения определяется условием , получаем окончательно:

При решением этого иррационального уравнения будет https://pandia.ru/text/78/021/images/image084_2.gif" width="60" height="19"> решением уравнения будет . При всех остальных значениях х уравнение решений не имеет.

ПРИМЕР 10:

Решить иррациональное уравнение: https://pandia.ru/text/78/021/images/image086_2.gif" width="381" height="51">

Решение квадратного уравнения системы дает два корня: х1 = 1 и х2 = 4. первый из полученных корней не удовлетворяет неравенству системы, поэтому х = 4.

Примечания.

1) Проведение тождественных преобразований позволяет обходиться без проверки.

2) Неравенство х – 3 ≥0 относится к тождественным преобразованиям, а не к области определения уравнения.

3) В левой части уравнения стоит убывающая функция, а в правой части этого уравнения расположена возрастающая функция. Графики убывающей и возрастающей функций в пересечении их областей определения могут иметь не больше одной общей точки. Очевидно, что в нашем случае х = 4 является абсциссой точки пересечения графиков.

Ответ: х = 4.

6 метод. Использование области определения функций при решении уравнений

Этот метод наиболее результативен при решении уравнений, в состав которых входят функции https://pandia.ru/text/78/021/images/image088_2.gif" width="36" height="21 src="> и найти ее область определения (f) ..gif" width="53" height="21">.gif" width="88" height="21 src=">, то нужно проверить верно ли уравнение на концах промежутка, причем, если а < 0, а b > 0, то необходима проверка на промежутках (а;0) и . Наименьшее целое число в Е(у) равно 3.

Ответ : х = 3.

8 метод. Применение производной при решении иррациональных уравнений

Чаще всего при решении уравнений с помощью метода применения производной используется метод оценки.

ПРИМЕР 15:

Решите уравнение: (1)

Решение: Так как https://pandia.ru/text/78/021/images/image122_1.gif" width="371" height="29">, или (2). Рассмотрим функцию ..gif" width="400" height="23 src=">.gif" width="215" height="49"> при всех и, следовательно, возрастает. Поэтому уравнение равносильно уравнению , имеющему корень , являющимся корнем исходного уравнения.

Ответ:

ПРИМЕР 16:

Решить иррациональное уравнение:

Область определения функции есть отрезок . Найдем наибольшее и наименьшее значение значения этой функции на отрезке . Для этого найдем производную функции f(x) : https://pandia.ru/text/78/021/images/image136_1.gif" width="37 height=19" height="19">. Найдем значения функции f(x) на концах отрезка и в точке : Значит, Но и, следовательно, равенство возможно лишь при условииhttps://pandia.ru/text/78/021/images/image136_1.gif" width="37" height="19 src=">. Проверка показывает, что число 3 – корень данного уравнения.

Ответ: х = 3.

9 метод. Функциональный

На экзаменах иногда предлагают решить уравнения, которые можно записать в виде , где - это некоторая функция.

Например, некоторые уравнения: 1) 2) . Действительно, в первом случае , во втором случае . Поэтому решать иррациональные уравнения с помощью следующего утверждения: если функция строго возрастает на множестве Х и для любого , то уравнения и т. д. равносильны на множестве Х .

Решить иррациональное уравнение: https://pandia.ru/text/78/021/images/image145_1.gif" width="103" height="25"> строго возрастает на множестве R, и https://pandia.ru/text/78/021/images/image153_1.gif" width="45" height="24 src=">..gif" width="104" height="24 src="> которое имеет единственный корень Следовательно, и равносильное ему уравнение (1) также имеет единственный корень

Ответ: х = 3.

ПРИМЕР 18:

Решить иррациональное уравнение: (1)

В силу определения квадратного корня получаем, что если уравнение (1) имеет корни, то они принадлежат множеству DIV_ADBLOCK109">
. (2)

Рассмотрим функцию https://pandia.ru/text/78/021/images/image147_1.gif" width="35" height="21"> строго возрастает на этом множестве для любого ..gif" width="100" height="41"> которое имеет единственный корень Следовательно, и равносильное ему на множестве Х уравнение (1) имеет единственный корень

Ответ: https://pandia.ru/text/78/021/images/image165_0.gif" width="145" height="27 src=">

Решение: Данное уравнение равносильно смешанной системе

Зав. кафедрой математики ДВГГУ

Системы иррациональных, логарифмических и показательных уравнений

Традиционно в контрольные измерительные материалы для проведения единого государственного экзамена по математике включаются задачи позволяющие проверить умения выпускников решать различные системы уравнений. Как правило, это системы из двух уравнений с двумя переменными. Уравнения, входящие в систему могут быть как алгебраическими, в том числе иррациональными, так и трансцендентными. В рамках этой статьи рассмотрим основные методы решения систем с двумя переменными иррациональных, логарифмических и показательных уравнений.

Прежде чем непосредственно переходить к методам решения систем уравнений напомним основные определения и свойства различных функций, которые могут входить в уравнения системы.

Напомним, что два уравнения с двумя неизвестными образуют систему уравнений , если ставится задача о нахождении таких значений переменных, которые являются решениями каждого из уравнений.

Решением системы двух уравнений с двумя неизвестными называется упорядоченная пара чисел , при подстановке которых в систему вместо соответствующих переменных, получаются верные числовые равенства.

Решить систему уравнений – означает найти все ее решения.

Процесс решения системы уравнений, как и процесс решения уравнения, состоит в последовательном переходе с помощью некоторых преобразований от данной системы к более простой. Обычно пользуются преобразованиями, которые приводят к равносильной системе, в этом случае не требуется проверка найденных решений. Если же были использованы неравносильные преобразования, то обязательна проверка найденных решений.

Иррациональными называют уравнения, в которых переменная содержится под знаком корня или под знаком операции возведения в дробную степень.

Следует отметить, что

1. Все корни четной степени, входящие в уравнения, являются арифметическими. Другими словами, если подкоренное выражение отрицательно, то корень лишен смысла; если подкоренное выражение равно нулю, то корень также равен нулю; если подкоренное выражение положительно, то и значение корня положительно.

2. Все корни нечетной степени, входящие в уравнение, определены при любом действительном значении подкоренного выражения. При этом корень отрицателен, если подкоренной выражение отрицательно; равен нулю, если подкоренное выражение равно нулю; положителен, если подкоренное выражение положительно.

Функции y = https://pandia.ru/text/78/063/images/image002_247.gif" width="37" height="24 src="> являются возрастающими на своей области определения.

При решении систем иррациональных уравнений используются два основных метода: 1) возведение обеих частей уравнений в одну и туже степень; 2) введение новых переменных.

При решении систем иррациональных уравнений первым методом следует помнить, что при возведении обеих частей уравнения, содержащего корни четной степени, в одну и туже степень, получается уравнение, которое является следствием первоначального, в связи с этим, в процессе решения могут появиться посторонние корни..gif" width="161" height="61">

Решение. Чтобы избавиться от иррациональности введем новые переменные. Пусть ……………………… (1),

тогда первоначальная система примет вид: ..gif" width="92" height="59">. Возведя обе части первого уравнения в квадрат, второго – в четвертую степень, получим систему: , откуда находим:

Нетрудно убедиться в том, что найденное решение последней системы является решением исходной системы.

Ответ: (6; 5)

Пример 2. Решить систему уравнений

Решение. 1..gif" width="51" height="27">.gif" width="140" height="27 src=">………………………..(2). Введем новую переменную: положим …………………….(3) и подставим в уравнение (2), получим квадратное уравнение от переменной : ..gif" width="56" height="23 src="> является посторонним, так как через обозначили арифметический корень..gif" width="84 height=27" height="27">. Возведем обе части уравнения в квадрат и выразим : .

Подставим, полученное выражение во второе уравнение первоначальной системы: https://pandia.ru/text/78/063/images/image026_45.gif" width="147" height="24 src=">. Возведем обе части полученного уравнения в квадрат, при этом, чтобы не расширить область допустимых значений полученного уравнения, потребуем, чтобы https://pandia.ru/text/78/063/images/image028_36.gif" width="297" height="24 src=">.gif" width="65" height="23 src=">.gif" width="56" height="41 src="> является посторонним.

Найдем значение у при : https://pandia.ru/text/78/063/images/image034_32.gif" width="199" height="59 src=">

Решение. 1. Заметим, что правая часть первого уравнения должна быть неотрицательной, т. е..gif" width="225" height="24">..gif" width="48" height="21">. Подставим их во второе уравнение и найдем значения переменной :

https://pandia.ru/text/78/063/images/image041_28.gif" width="140" height="24 src=">.gif" width="39" height="20 src=">, пара (10; 5) не является решением первоначальной системы.

https://pandia.ru/text/78/063/images/image044_23.gif" width="140" height="24 src=">.gif" width="39" height="20">. Нетрудно убедиться в том, что найденная пара чисел является решением первоначальной системы.

Ответ: (-10; -5)

Для успешного решения показательных и логарифмических систем уравнений, вспомним определение и свойства логарифма.

Логарифмом числа b по основанию а, называется показатель степени, в которую нужно возвести число а, чтобы получить число b .

Основные свойства логарифмов:

1) https://pandia.ru/text/78/063/images/image047_24.gif" width="125" height="25">;

2) https://pandia.ru/text/78/063/images/image049_23.gif" width="120" height="41">;

3) https://pandia.ru/text/78/063/images/image051_23.gif" width="99 height=45" height="45">.

4) https://pandia.ru/text/78/063/images/image053_22.gif" width="93" height="24 src=">; 9)

5) https://pandia.ru/text/78/063/images/image056_20.gif" width="53" height="24 src=">;

Перечислим основные свойства показательной и логарифмической функций:

1) Область определения функции , где - всё множество действительных чисел; функции https://pandia.ru/text/78/063/images/image058_21.gif" width="77" height="21 src="> - множество положительных действительных чисел.

2) Множество значений функции - множество положительных действительных чисел; функции https://pandia.ru/text/78/063/images/image060_20.gif" width="35" height="19">обе функции возрастают; если - обе функции убывают.

Замечание. В соответствии со вторым свойством, при решении логарифмических уравнений необходимо либо выяснять область допустимых значений уравнения, либо после решения делать проверку.

Показательным называется трансцендентное уравнение, в котором неизвестное входит в показатель степени некоторых величин. При решении показательных уравнений используются два основных метода:

1) переход от уравнения ……….(1) к уравнению ;

2) введение новых переменных.

Иногда приходится применять искусственные приемы.

Первый метод решения показательных уравнений основан на следующей теореме:

Если , то уравнение равносильно уравнению .

Перечислим основные приемы сведения показательного уравнения к уравнению вида (1).

1. Приведение обеих частей уравнения к одному основанию.

2. Логарифмирование обеих частей уравнения (если они строго положительные) по одинаковому основанию.

Замечание. Логарифмировать можно, вообще говоря, по любому основанию, но обычно логарифмируют по одному из оснований степеней, входящих в уравнение.

3. Разложение левой части уравнения на множители и сведение уравнения к совокупности нескольких уравнений вида (1).

Логарифмическое уравнение – это трансцендентное уравнение, в котором неизвестное входит в аргумент логарифма.

При решении логарифмических уравнений используются два основных метода:

1) переход от уравнения к уравнению вида;

2) введение новых переменных.

Замечание. Так как область определения логарифмической функции только множество положительных действительных чисел, при решении логарифмических уравнений необходимо либо находить область допустимых значений уравнения (ОДЗ), либо после нахождения решений уравнения делать проверку.

Решение простейшего логарифмического уравнения вида

https://pandia.ru/text/78/063/images/image066_13.gif" width="43" height="21 src="> - единственный корень.

Для уравнения вида https://pandia.ru/text/78/063/images/image068_13.gif" width="65" height="24">.

Пример 4. Найдите значение выражения , если пара является решением системы уравнений https://pandia.ru/text/78/063/images/image072_13.gif" width="85" height="21">.

2. Так как уравнения системы содержат логарифмы по двум разным основаниям, перейдем к одному основанию 3: ..gif" width="65" height="93">..gif" width="41 height=21" height="21">, делаем вывод что - посторонний корень. Из первого уравнения последней системы находим значение при : https://pandia.ru/text/78/063/images/image082_11.gif" width="131 height=21" height="21">

Пример 5. Найдите наибольшую сумму , если пара является решением системы уравнений https://pandia.ru/text/78/063/images/image023_49.gif" width="15" height="17"> из второго уравнения системы: ..gif" width="161" height="21">. Получили показательное уравнение от одной переменной.

Воспользуемся свойствами степени: . В уравнение входят степени с двумя разными основаниями. Стандартным приемом перехода к одному основанию является деление обеих частей уравнения на одну из степеней с наибольшим показателем..gif" width="164" height="49"> . Стандартным методом решения такого вида показательного уравнения является замена переменной. Пусть (замечаем, что на основании свойств показательной функции, значение новой переменной должно быть положительным), тогда получим уравнение https://pandia.ru/text/78/063/images/image092_10.gif" width="41" height="41">; . Решаем совокупность двух уравнений: . Получаем: ; .

Из уравнения https://pandia.ru/text/78/063/images/image023_49.gif" width="15" height="17">:

https://pandia.ru/text/78/063/images/image097_11.gif" width="68" height="41 src=">.gif" width="67" height="23 src=">. Таким образом, пары и https://pandia.ru/text/78/063/images/image083_11.gif" width="37" height="19 src="> и выберем из них наибольшую, которая очевидно равна 3.

Рассмотрим несколько примеров «комбинированных» систем уравнений в которые входят уравнения различных видов: иррациональные, логарифмические, показательные.

Пример 6. Решить систему уравнений https://pandia.ru/text/78/063/images/image072_13.gif" width="85" height="21">,

2. Преобразуем систему, воспользовавшись свойствами степени и логарифма:

https://pandia.ru/text/78/063/images/image104_9.gif" width="69" height="24 src="> (1), тогда второе уравнение системы примет вид: . Решим это дробно-рациональное уравнение, учитывая, что . Получим: ; https://pandia.ru/text/78/063/images/image023_49.gif" width="15" height="17"> через .

При https://pandia.ru/text/78/063/images/image109_8.gif" width="77" height="24 src=">.gif" width="104" height="24 src=">. Решим это уравнение: , так как должен быть положительным, то это посторонний корень; https://pandia.ru/text/78/063/images/image110_8.gif" width="49 height=41" height="41">, получаем .

При https://pandia.ru/text/78/063/images/image115_7.gif" width="65" height="24 src=">.gif" width="116" height="24 src=">. Мы уже нашли, что , следовательно равен нулю может быть только второй сомножитель произведения: https://pandia.ru/text/78/063/images/image120_7.gif" width="85" height="28">. Очевидно, что - посторонний корень. Следовательно, еще одним решением системы является пара .

Основные методы решения иррациональных уравнений - страница №1/1

Учитель: Зыкова О.Е. Конспект урока
Класс: 11 – физико-математический профиль.
Тема урока: Основные методы решения иррациональных уравнений
Тип: Урок обобщения и систематизации знаний.
Форма урока: семинар
Цели урока:
1. Систематизировать способы решения иррациональных уравнений; стимулировать учащихся к овладению рациональными приемами и методами решения, научить применять полученные знания при решении уравнений повышенного уровня сложности.

2. Развивать логическое мышление, память, познавательный интерес, продолжать формирование математической речи и графической культуры, вырабатывать умение обобщать, делать выводы.

3. Приучать к эстетическому оформлению записи в тетради и на доске, прививать аккуратность, учить умению выслушивать других и умению общаться.

Оборудование: компьютер, экран, проектор для показа презентаций, раздаточный материал по теме урока.
План урока:

Организационный момент.

Актуализация знаний.

Обобщение и систематизация способов решения иррациональных уравнений,

рассмотрение новых.

Закрепление

Итог урока

Домашнее задание

Ход урока

Организационный момент: сообщение темы урока, цели урока.

Актуализация знаний.

Вспомним, что иррациональным уравнением называется такое уравнение, в котором переменная находится под знаком радикала . Решение иррационального уравнения основывается, как правило, на сведении его к равносильному с помощью элементарных преобразований. Ранее нами были рассмотрены некоторые способы решения иррациональных уравнений: а) уединение радикала и возведение в квадрат обеих частей уравнения (иногда не один раз) б) определение области допустимых значений неизвестного.
Устная работа .

Какие из следующих уравнений являются иррациональными:

а) x + = 2; б) x =1+ x ; в)у + =2; г) =3?
Ответ: а), в), г).

Является ли число x 0 корнем уравнения:

а) = , x 0 = 4; б) = , x 0 = 2; в) = - , x 0 = 0?
Ответ: а)нет, б)да, в) нет.

Выясните, при каких значениях x имеет место равенство:

а) = ; б) =
Ответ: а) при x , б) при x .

Не решая следующих уравнений, объясните, почему каждое из них не может иметь корней:

а) + = - 2; б) + = - 4;
в) + = - 1; г) + = - 1.

Ответ: при каждом допустимом значении переменной сумма двух неотрицательных чисел не может быть равна отрицательному числу.

Найдите область определения функции:

а) у = ; б) у = + ; в) у = + .
Ответ: а) .
В заданиях Единого государственного экзамена имеется довольно много уравнений, при решении которых необходимо выбрать такой способ решения, который позволяет решить уравнения проще, быстрее. Поэтому необходимо знать и помнить и другие методы решения иррациональных уравнений, о которых мы сегодня и будем говорить: метод исключения радикалов в иррациональном уравнении, умножение на сопряженный множитель; приведение к уравнениям, содержащих абсолютную величину; графический и функциональный методы решения иррациональных уравнений; использование неравенства Коши при решении иррациональных уравнений; использование свойств уравнения вида f(f(x)) = x и др. методы.
Группа ребят подготовили задания по одному из методов решения. Они вам покажут, как их применяют, вы должны записывать решение и задавать вопросы.

Обобщение и систематизация способов решения иррациональных уравнений, рассмотрение новых.

1-й ученик.

Уравнения, в которых переменная содержится под знаком корня или возводится в дробную степень, называют иррациональным.

Рассмотрим уравнение вида Прежде всего, остановимся на области допустимых значений иррационального уравнения , под которой будем понимать множество таких значений переменной, для которых определена каждая функция, входящая в уравнение.
Например, для уравнения - = 5 областью допустимых значений служит множество решений системы неравенств то есть область допустимых значений данного уравнения есть пустое множество. Значит, уравнение решений не имеет.

Рассмотрим еще один пример – = 0. Областью допустимых значений данного уравнения служит множество решений системы неравенств то есть область допустимых значений данного уравнения есть одноэлементное множество . Непосредственная подстановка числа 2 в уравнение показывает, что 2 –его корень.

2. Как уже говорилось, основной метод решения – возведение обеих частей уравнения в степень n. При этом, если n- четное, то могут возникнуть посторонние корни. Поэтому в уравнениях необходимо делать проверку.

а) Если n = 2 k +1 , то уравнение = h (x ) равносильно на множестве действительных чисел уравнению g (x ) =(h (x )) 2 k +1 .

б) Если n = 2 k , то уравнение = h (x ) равносильно на множестве действительных чисел системе

Если уравнение содержит два и больше корней, то один из корней «уединяется», после чего обе части уравнения возводятся в степень n.

Решим уравнения:

Пример 1 . .
Решение
Область допустимых значений:
.

Преобразуем уравнение: . Возведем обе части этого уравнения в квадрат: ,
.

Полученное уравнение равносильно смешанной системе:

или
Ответ: x = 1.

Пример 2 . Решить уравнение и установить, при каких действительных значениях a уравнение имеет решение.
Решение
Перепишем данное уравнение так:

Возведем обе части полученного уравнения в квадрат, получим:

Снова возведем обе части последнего уравнения в квадрат, получим

Остается установить, при каких значениях a уравнение имеет решение.

Подставляя в данное уравнение вместо x выражение
получим:

Последнее равенство рассмотрим на каждом из четырех промежутков:

Если
, то равенство примет вид: и выполняется тождество. Следовательно, при
уравнение имеет решение.

Если
, то равенство примет вид: которое не выполняется при
; следовательно, при a = 0 уравнение не имеет решений.

Если
, то равенство не выполняется, так как

Если
, то равенство выполняется, так как

Итак, при
и при

При
уравнение не имеет решений.
Ответ:

1. При
уравнение имеет единственный корень

2. При
уравнение не имеет решений.
2-й ученик. (Введение новой переменной)

Замена переменной в иррациональном уравнении используется довольно часто. Она, как правило, позволяет свести данное иррациональное уравнение к рациональному или, по крайней мере, упростить его.

Пример 1. 2x 2 +3 x -3 + =30.
Решение. Пусть y= , у Тогда = у 2 - 9 и уравнение примет вид: у 2 - 9 – 3 + у = 30. Решаем его:
система равносильна совокупности двух систем:
или
Возвращаясь к исходной переменной, получим: = 6, = 36, - 27 = 0, x 1 = 3, x 2 = - 4,5. Т.к. все совершенные преобразования были равносильными, то проверять эти числа не следует.

Ответ: - 4,5; 3.
Пример 2.
.
Решение. Выражения
и
являются взаимно обратными, если они не равны нулю, т. е.
, т. е. область допустимых значений:
В самом деле:
.

Пусть
, получим смешанную систему:

система равносильна совокупности двух систем:

или
Возвращаясь к старой переменной, получим:

Это значение переменной входит в область допустимых значений и является корнем уравнения.
Ответ : 2,5.
Пример 3.

Решение.
Пусть тогда отсюда можно исключить x и получить уравнение, содержащие переменные u и v.

Из системы уравнений исключим x:

Подставляя значения в первоначальное уравнение, получим:

Приходим к системе уравнений:

Подставим значения u из второго уравнения в первое, получим:

Это биквадратное уравнение. Положим
тогда придем к квадратному уравнению:
которое имеет два корня:

не удовлетворяет условию
и является посторонним корнем. Находим:
Ответ: - 3
3-й ученик. (Выделение полного квадрата (квадрата двучлена) и приведение к уравнениям, содержащих абсолютную величину)
Пример 1.
Решение.
Область допустимых значений:

Замечаем, что под знаками корней находятся полные квадраты. Преобразуем их:

Приходим к уравнению, содержащему модули:

При
получаем уравнение
Это значение x не входит в промежуток

При
получаем уравнение
Это значение также не входит в промежуток
и не может быть корнем уравнения.

При
получаем уравнение
- не является корнем уравнения.

При
получаем
- не является корнем.

Ответ: корней нет.
Пример 2. + =1

Решение. Считая x 1, произведем замену = у, у и решим уравнение (у 2 = x -1 , тогда x = у 2 +1 ):
+ = 1 + =1 + =1
2 .
Сделаем обратную замену и решим неравенство:

4 5
Таким образом, уравнение имеет бесконечно много корней.

Ответ:
Пример 3.
Решение.
Раскроем модули. Т.к. -1 ≤ сos0,5 x ≤ 1, то -4 ≤ сos0,5x - 3 ≤ -2, значит, . Аналогично,
Тогда получим уравнение:3- - 3 + 2 = 1

cos0,5x = 1
x = 4πn, nZ.
Ответ: 4πn, nZ.
4-й ученик. (Метод исключения радикалов в иррациональном уравнении, умножением на сопряженный множитель)
Цель умножения на сопряженное выражение ясна: использовать тот факт, что произведение двух сопряженных выражений уже не содержит радикалов.
Пример 1.
Решение.
Область допустимых значений

или

Умножим обе части уравнения на выражение сопряженное левой части уравнения, т. е. на
получаем:

Таким образом, исходное уравнение равносильно системе уравнений:

сложим уравнения и получаем:
Возведем обе части полученного уравнения в квадрат, придем к линейному уравнению

Это значение входит в область допустимых значений и является корнем уравнения.

Ответ:
Пример 2.
Решение.
ОДЗ - множество всех действительных чисел т. е.
.

Преобразуем уравнение

В левой части уравнения получили неполной квадрат разности двух выражений. Умножим обе части уравнения на (
). В левой части получим сумму кубов этих выражений - корней нет.

Ответ : решений нет.
5-й ученик. (Применение неравенства Каши и свойств уравнения вида f (f (x )) = x )
Применение неравенства Коши.
При решении некоторых иррациональных уравнений иногда бывает полезно воспользоваться известным классическим неравенством Коши: для любых положительных чисел a и b справедливо неравенство:

, где знак равенства достигается тогда и только тогда, когда a = b .
Пример 1.
Решение. В силу неравенства Коши имеем:
Следовательно, левая часть неравенства не превосходит x + 1. В самом деле, сложим обе части неравенств,

получим:
Таким образом, из данного уравнения следует, что правая часть, будучи равна левой, также будет меньше или равна x + 1, т. е. значит x = 1. Это значение и является единственным решением данного уравнения.

Ответ : 1.
Применение свойств уравнения вида f(f(x)) = x
Теорема . Если y = f(x) - монотонно возрастающая функция, то уравнения
Равносильны.
Замечание . Теорема имеет обобщение. Если y = f(x) монотонно возрастает, то при любом k уравнения
и
равносильны.
Применение этой теоремы к решению иррациональных уравнений. «встречно монотонны», т.е.
возрастает, а
убывает и наоборот, то такое уравнение имеет не более одного корня.

Для выяснения монотонности той или иной функции, входящей в уравнение, можно использовать, прежде всего, свойства элементарных функций. Строгая монотонность исследуемой функции легко выясняется с помощью производной.

Рассмотрим несколько примеров.
Пример. .
Решение. Это уравнение можно попытаться решить возведением в квадрат (трижды!). Однако при этом получится уравнение четвертой степени. Попробуем угадать корень. Это сделать нетрудно:
. Теперь заметим, что левая часть уравнения – возрастающая функция, а правая – убывающая. Но это значит, что больше одного корня такое уравнение иметь не может. Итак,
– единственный корень.
Y . Итог урока:

Какие методы решения иррациональных уравнений мы рассмотрели?

Какие из этих методов используются при решении уравнений других типов?

Какой из этих методов вам понравился больше всего и почему?

YI . Домашнее задание: Из предложенных уравнений выбрать не менее 5 любых уравнений и решить их.

Методические разработки к элективному курсу

«Методы решений иррациональных уравнений»»

ВВЕДЕНИЕ

Предлагаемый элективный курс «Методы решений иррациональных уравнений» предназначен для учащихся 11 класса общеобразовательной школы и является предметно-ориентированным, направлен на расширение теоретических и практических знаний учащихся. Элективный курс построен с опорой на знания и умения, получаемые учащимися при изучении математики в средней школе.

Специфика данного курса заключается в том, что он предназначен в первую очередь для учащихся, желающих расширить, углубить, систематизировать, обобщить свои математические знания, изучить единые методы и приемы решения иррациональных уравнений. В программу включены вопросы, частично выходящие за рамки ныне действующих программ по математике и нестандартные методы, которые позволяют более эффективно решать разные задачи.

Большинство заданий ЕГЭ требуют от выпускников владения различными методами решения разного рода уравнений и их систем. Материал, связанный с уравнениями и системами уравнений, составляет значительную часть школьного курса математики. Актуальность выбора темы элективного курса определяется значимостью темы «Иррациональные уравнения» в школьном курсе математики и, вместе с тем, нехваткой времени на рассмотрение нестандартных методов и подходов к решению иррациональных уравнений, которые встречаются в заданиях группы «С» ЕГЭ.

Наряду с основой задачей обучения математике -обеспечение прочного и сознательного овладения учащимися системой математических знаний и умений – данный элективный курс предусматривает формирование устойчивого интереса к предмету, развитие математических способностей, повышение уровня математической культуры учащихся, создает базу для успешной сдачи ЕГЭ и продолжения обучения в ВУЗах.

Цель курса:

Повысить уровень понимания и практической подготовки при решении иррациональных уравнений;

Изучить приёмы и методы решения иррациональных уравнений;

Формировать умение анализировать, выделять главное, формировать элементы творческого поиска на основе приёмов обобщения;

Расширить знания учащихся по данной теме, совершенствовать умения и навыки решения различных задач для успешной сдачи ЕГЭ.

Задачи курса:

Расширение знаний о методах и способах решения алгебраических уравнений;

Обобщение и систематизация знаний при обучении в 10-11 классах и подготовке к ЕГЭ;

Развитие умения самостоятельно приобретать и применять знания;

Приобщение учащихся к работе с математической литературой;

Развитие логического мышления учащихся, их алгоритмической культуры и математической интуиции;

Повышение математической культуры ученика.

Программа элективного курса предполагает изучение различных методов и подходов при решении иррациональных уравнений, отработку практических навыков по рассматриваемым вопросам. Курс рассчитан на 17 часов.

Программа усложнена, превосходит обычный курс обучения, способствует развитию абстрактного мышления, расширяет область познания учащегося. Вместе с тем она сохраняет преемственность с действующими программами, являясь их логическим продолжением.

Учебно-тематический план

№п/п

Тема занятий

Кол-во часов

Решение уравнений с учетом области допустимых значений

Решение иррациональных уравнений путем возведения в натуральную степень

Решение уравнений методом введения вспомогательных переменных (метод замены)

Решение уравнения с радикалом третьей степени.

Тождественные преобразования при решении иррациональных уравнений

Нетрадиционные задачи. Задачи группы «С» ЕГЭ

Формы контроля: домашние контрольные, самостоятельные работы, рефераты и исследовательские работы.

В результате обучения данного элективного курса учащиеся должны уметь решать различные иррациональные уравнения, используя стандартные и нестандартные методы и приемы;

усвоить алгоритм решения стандартных иррациональных уравнений;
уметь использовать свойства уравнений для решения нестандартных заданий;
уметь выполнять тождественные преобразования при решении уравнений;
иметь четкое представление о темах единого государственного экзамена, об основных методах их решений;
приобрести опыт в выборе методов для решения нестандартных задач.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

Уравнения, в которых неизвестная величина находится под знаком радикала, называются иррациональными.

К простейшим иррациональным уравнениям относятся уравнения вида:

Основная идея решения иррационального уравнения состоит в сведении его к рациональному алгебраическому уравнению, которое либо равносильно исходному иррациональному уравнению, либо является его следствием. При решении иррациональных уравнений речь всегда идет об отыскании действительных корней.

Рассмотрим некоторые способы решения иррациональных уравнений.

1.Решение иррациональных уравнений с учетом области допустимых значений (ОДЗ).

Область допустимых значений иррационального уравнения состоит из тех значений неизвестных, при которых неотрицательными являются все выражения, стоящие под знаком радикала четной степени.

Иногда знание ОДЗ позволяет доказать, что уравнение не имеет решений, а иногда позволяет найти решения уравнения непосредственной подстановкой чисел из ОДЗ .

Пример1 . Решить уравнение .

Решение . Найдя ОДЗ этого уравнения, приходим к выводу, что ОДЗ исходного уравнения – одноэлементное множество . Подставив х=2 в данное уравнение, приходим к выводу, что х=2 – корень исходного уравнения.

Ответ : 2 .

Пример2.

Уравнение не имеет решений, т.к. при каждом допустимом значении переменной сумма двух неотрицательных чисел не может быть отрицательна.

Пример 3.
+ 3 =
.

ОДЗ:

ОДЗ уравнения пустое множество.

Ответ: уравнение корней не имеет.

Пример4. 3
−4
−
=−(2+
).

ОДЗ:

ОДЗ:
. Проверкой убеждаемся, что х=1 - корень уравнения.

Ответ: 1.

Докажите, что уравнение не имеет

корней.

1.
= 0.

2.
=1.

3. 5
.

4.
+
=2.

5.
=
.

Решите уравнение.

1. .

2. = 0.

3.
= 92.

4. = 0.

5.
+
+(х+3)(2005−х)=0.

2. Возведение обеих частей уравнения в натуральную степень , то есть переход от уравнения

(1)

к уравнению

. (2)

Справедливы следующие утверждения:

1) при любом уравнение (2) является следствием уравнения (1);

2) если (n – нечетное число), то уравнения (1) и (2) равносильны ;

3) если (n – четное число), то уравнение (2) равносильно уравнению

, (3)

а уравнение (3) равносильно совокупности уравнений

. (4)

В частности, уравнение

(5)

равносильно совокупности уравнений (4).

Пример 1 . Решить уравнение

.

Уравнение равносильно системе

откуда следует, что х=1 , а корень не удовлетворяет второму неравенству. При этом грамотное решение не требует проверки.

Ответ: х=1 .

Пример 2 . Решить уравнение .

Решая первое уравнение этой системы, равносильное уравнению , получим корни и . Однако при этих значениях x не выполняется неравенство , и потому данное уравнение не имеет корней.

Ответ : корней нет.

Пример 3 . Решить уравнение

Уединив первый радикал, получаем уравнение

равносильное исходному.

Возводя обе части этого уравнения в квадрат, так как они обе положительны, получаем уравнение

,

которое является следствием исходного уравнения. Возводя обе части этого уравнения в квадрат при условии, что , приходим к уравнению

.

Это уравнение имеет корни , . Первый корень удовлетворяет исходному условию , а второй – не удовлетворяет.

Ответ : х=2 .

Если уравнение содержит два и более радикалов, то их сначала уединяют, а потом возводят в квадрат.

Пример 1.

Уединив первый радикал, получим уравнение , равносильное данному. Возведем в квадрат обе части уравнения:

Выполнив необходимые преобразования, полученное уравнение возведем в квадрат

Выполнив проверку, замечаем, что

не входит в область допустимых значений.

Ответ: 8.

Ответ: 2

Ответ: 3; 1,4 .

3. Многие иррациональные уравнения решаются методом введения вспомогательных переменных.

Удобным средством решения иррациональных уравнений иногда является метод введения новой переменной, или «метод замены». Метод обычно применяется в случае, если в уравнении неоднократно встречается некоторое выражение , зависящее от неизвестной величины. Тогда имеет смысл обозначить это выражение какой-нибудь новой буквой и попытаться решить уравнение сначала относительно введенной неизвестной, а потом уже найти исходную неизвестную.

Удачный выбор новой переменной делает структуру уравнения более прозрачной. Новая переменная иногда очевидна, иногда несколько завуалирована, но «ощущается», а иногда «проявляется» лишь в процессе преобразований.

Пример 1.

Пусть
t>0, тогда

t =
,

t 2 +5t-14=0,

t 1 =-7, t 2 =2. t=-7 не удовлетворяет условию t>0, тогда

,

х 2 -2х-5=0,

х 1 =1-
, х 2 =1+
.

Ответ: 1-
; 1+
.

Пример 2. Решить иррациональное уравнение

Замена:

Обратная замена: /

Ответ:

Пример 3. Решите уравнение .

Сделаем замены: , . Исходное уравнение перепишется в виде , откуда находим, что а = 4b и . Далее, возводя обе части уравнения в квадрат, получаем: Отсюда х = 15 . Осталось сделать проверку:

- верно!

Ответ: 15.

Пример 4 . Решить уравнение

Положив , получим существенно более простое иррациональное уравнение . Возведем обе части уравнения в квадрат: .

; ;

; ; , .

Проверка найденных значений, их подстановка в уравнение показывает, что – корень уравнения, а – посторонний корень.

Возвращаясь к исходной переменной x , получаем уравнение , то есть квадратное уравнение , решив которое находим два корня: ,. Оба корня удовлетворяют исходному уравнению.

Ответ : , .

Замена особенно полезна, если в результате достигается новое качество, например, иррациональное уравнение превращается в рациональное.

Пример 6 . Решить уравнение .

Перепишем уравнение так: .

Видно, что если ввести новую переменную , то уравнение примет вид , откуда - посторонний корень и .

Из уравнения получаем , .

Ответ : , .

Пример 7 . Решить уравнение .

Введем новую переменную , .

В результате исходное иррациональное уравнение принимает вид квадратного

,

откуда учитывая ограничение , получаем . Решая уравнение , получаем корень . Ответ : 2,5.

Задания для самостоятельного решения.

1.
+
=
.

2.
+
=.

3.
.

5.
.

4.Метод введения двух вспомогательных переменных.

Уравнения вида (здесь a , b , c , d – некоторые числа, m , n – натуральные числа) и ряд других уравнений часто удается решить при помощи введения двух вспомогательных неизвестных: и , где и последующего перехода к эквивалентной системе рациональных уравнений .

Пример 1 . Решить уравнение .

Возведение обеих частей этого уравнения в четвертую степень не обещает ничего хорошего. Если же положить , , то исходное уравнение переписывается так: . Поскольку мы ввели две новые неизвестные, надо найти еще одно уравнение, связывающее y и z . Для этого возведем равенства , в четвертую степень и заметим, что . Итак, надо решить систему уравнений

Возведением в квадрат получаем:

После подстановки имеем: или . Тогда система имеет два решения: , ; , , а система не имеет решений.

Остается решить систему двух уравнений с одним неизвестным

и систему Первая из них дает , вторая дает .

Ответ : , .

Пример 2.

Пусть

Ответ:

5. Уравнения с радикалом третьей степени.
При решении уравнений, содержащих радикалы 3-й степени, бывает полезно пользоваться сложением тождествами:

Пример 1. .
Возведём обе части этого уравнения в 3-ю степень и воспользуемся выше приведённым тождеством:

Заметим, что выражение стоящее в скобках равно 1, что следует из первоначального уравнения. Учитывая это и приводя подобные члены, получим:
Раскроем скобки, приведём подобные члены и решим квадратное уравнение. Его корни и . Если считать (по определению), что корень нечётной степени можно извлекать и из отрицательных чисел, то оба полученных числа являются решениями исходного уравнения.
Ответ: .

6.Умножение обеих частей уравнения на сопряженное одной из них выражение.

Иногда иррациональное уравнение удается решить довольно быстро, если обе его части умножить на удачно подобранную функцию. Конечно, при умножении обеих частей уравнения на некоторую функцию могут появиться посторонние решения, ими могут оказаться нули самой этой функции. Поэтому предлагаемый метод требует обязательного исследования получающихся значений.

Пример 1. Решите уравнение

Решение: Выберем функцию

Умножим обе части уравнения на выбранную функцию:

Приведем подобные слагаемые и получим равносильное уравнение

Сложим исходное уравнение и последнее, получим

Ответ: .

7.Тождественные преобразования при решении иррациональных уравнений

При решении иррациональных уравнений часто приходится применять тождественные преобразования, связанные с использованием известных формул. К сожалению, эти действия иногда столь же небезопасны, так же как возведение в четную степень, – могут приобретаться или теряться решения.

Рассмотрим несколько ситуаций, в которых эти проблемы наступают, и научимся их распознать и предотвращать.

I. Пример 1 . Решить уравнение .

Решение. Здесь применима формула .

Только необходимо задуматься о безопасности ее применения. Нетрудно видеть, что ее левая и правая части имеют разные области определения и что это равенство верно лишь при условии . Поэтому исходное уравнение равносильно системе

Решая уравнение этой системы, получим корни и . Второй корень не удовлетворяет совокупности неравенств системы и, следовательно, является посторонним корнем исходного уравнения.

Ответ: -1 .

II .Следующее опасное преобразование при решении иррациональных уравнений, определяется формулой .

Если пользоваться этой формулой слева направо, расширяется ОДЗ и можно приобрести посторонние решения. Действительно, в левой части обе функции и должны быть неотрицательны; а в правой неотрицательным должно быть их произведение.

Рассмотрим пример, где реализуется проблема с использованием формулы .

Пример 2 . Решить уравнение .

Решение. Попробуем решить это уравнение разложением на множители

Заметим, что при этом действии оказалось потерянным решение , так как оно подходит к исходному уравнению и уже не подходит к полученному: не имеет смысла при . Поэтому это уравнение лучше решать обычным возведением в квадрат

Решая уравнение этой системы, получим корни и . Оба корня удовлетворяют неравенству системы.

Ответ: , .

III .Существует еще более опасное действие – сокращение на общий множитель.

Пример 3 . Решить уравнение .

Неверное рассуждение: Сократим обе части уравнения на , получим .

Нет ничего более опасного и неправильного, чем это действие. Во-первых, подходящее решение исходного уравнения было потеряно; во-вторых, было приобретено два посторонних решения . Получается, что новое уравнение не имеет ничего общего с исходным! Приведем правильное решение.

Решение . Перенесем все члены в левую часть уравнения и разложим ее на множители

.

Это уравнение равносильно системе

которая имеет единственное решение .

Ответ: 3 .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В рамках изучения элективного курса показаны нестандартные приемы решения сложных задач, которые успешно развивают логическое мышление, умение найти среди множества способов решения тот, который комфортен для ученика и рационален. Этот курс требует от учащихся большой самостоятельной работы, способствует подготовке учащихся к продолжению образования, повышения уровня математической культуры.

В работе были рассмотрены основные методы решения иррациональных уравнений, некоторые подходы к решению уравнений высших степеней, использование которых предполагается при решении заданий ЕГЭ, а также при поступлении в ВУЗы и продолжении математического образования. Также было раскрыто содержание основных понятий и утверждений, относящихся к теории решения иррациональных уравнений. Определив самый распространённый метод решения уравнений, выявили его применение в стандартных и не стандартных ситуациях. Кроме того, были рассмотрены типичные ошибки при выполнении тождественных преобразований и способы их преодоления.

При прохождении курса учащиеся получат возможность овладеть различными методами и приемами решения уравнений, при этом научатся систематизировать и обобщать теоретические сведения, самостоятельно заниматься поиском решения некоторых проблем и в связи с этим составлять ряд задач и упражнений по данным темам. Выбор сложного материала поможет школьникам проявить себя в исследовательской деятельности.

Положительной стороной курса является возможность дальнейшего применения учащимися изученного материала при сдаче ЕГЭ, поступлении в ВУЗы.

Отрицательной стороной является то, что не каждый учащийся в состоянии овладеть всеми приемами данного курса, даже имея на то желание, ввиду трудности большинства решаемых задач.

ЛИТЕРАТУРА:

Шарыгин И.Ф. « Математика для поступающих в вузы».-3-е изд.,-М.:Дрофа, 2000.
Уравнения и неравенства. Справочное пособие./ Вавилов В.В., Мельников И.И., Олехник С.Н., Пасиченко П.И. –М.: Экзамен,1998.
Черкасов О.Ю., Якушев А.Г. «Математика: интенсивный курс подготовки к экзамену». – 8-е изд., испр. и доп. – М.:Айрис, 2003. – (Домашний репетитор)
Балаян Э.Н. Комплексные упражнения и варианты тренировочных заданий к ЕГЭ по математике. Ростов на – Дону: Изд-во «Феникс», 2004.
Сканави М.И. «Сборник задач по математике для поступающих в вузы». - М., «Высшая школа»,1998.
Игусман О.С. «Математика на устном экзамене». - М.,Айрис,1999.
Экзаменационные материалы для подготовки к ЕГЭ – 2008 – 2012.
В.В.Кочагин, М.Н.Кочагина «ЕГЭ – 2010. Математика. Репетитор» Москва «Просвещение» 2010г.
В.А.Гусев, А.Г.Мордкович «Математика. Справочные материалы» Москва «Просвещение» 1988г.

Существуют два равноценных метода решения иррациональных уравнений с квадратными корнями:

Метод равносильных переходов (с учетом ОДЗ). При этом для правильной записи области допустимых значений, в общем случае необходимо потребовать неотрицательности всех подкоренных выражений, а также выражений, которым равны корни квадратные (если таковые можно алгебраически выразить из уравнения).

Метод перехода к уравнению-следствию (без учета ОДЗ). В этом методе обязательно требуется проверка корней подстановкой.

Честно говоря, в иррациональных уравнениях порой так сложно правильно записать ОДЗ, что даже если Вы будете пробовать это сделать, то корни всё равно лучше проверять подстановкой, особенно если корни представляют из себя целые числа.

Обратите внимание на очень частую ошибку – если Вы решаете уравнение типа:

То при записи ОДЗ необходимо требовать неотрицательность правой части, то есть накладывать условие:

Причем необходимо понимать, что данное условие нужно дополнительно добавлять в ОДЗ даже если к подобному уравнению Вы пришли уже после нескольких преобразований (возведений в квадрат), а не только в случае, когда уравнение изначально выглядело соответствующим образом.

В иррациональных уравнения особо актуально становится следующее замечание: для того чтобы произведение нескольких множителей было равно нолю, необходимо, чтобы хотя бы один их них равнялся нолю, а остальные существовали . Когда множителями являются корни, а не просто скобки как в рациональных уравнениях, то они часто могут и не существовать. Так возникают ошибки.

Если в иррациональном уравнении много корней, то крайне желательно перед возведением этого уравнения в квадрат перенести корни справа налево или наоборот так, чтобы с каждой из сторон получилась именно сумма корней, то есть заведомо положительное выражение. Если же, по каким-то причинам, Вы решили возводить в квадрат разность корней (т.е. выражение чей знак неизвестен), то будьте готовы получить несколько посторонних корней. В этом случае обязательно нужно проверить все корни подстановкой, потому что правильно записать ОДЗ уже скорее всего не получится.

Если в иррациональном уравнении имеется корень в корне, то необходимо будет несколько раз возводить это уравнение в квадрат, при этом главное понимать, что в соответствии с изложенными выше условиями, при каждом таком возведении могут получаться всё новые и новые условия для ОДЗ. В таких уравнениях при возможности лучше проверять корни подстановкой.

При решении иррациональных уравнений часто удобно использовать замену. При этом главное помнить, что после введения замены в некоторое уравнение это уравнение должно:

во-первых, стать проще;

во-вторых, больше не содержать первоначальной переменной.

Кроме того, важно не забывать выполнять обратную замену, т.е. после нахождения значений для новой переменной (для замены), записывать вместо замены то, чему она равна через первоначальную переменную, приравнивать это выражение к найденным значениям для замены и опять решать уравнения.

При решении систем иррациональных уравнений с двумя неизвестными зачастую достаточно действовать по стандартной схеме. А именно, выразить одну из переменных из одного из уравнений и подставить данное выражение вместо соответствующей переменной в другое уравнение. После чего получится некоторое иррациональное уравнение с одной неизвестной, которое затем следует решить с учетом всех правил решения иррациональных уравнений. Значение первой переменной затем нужно найти используя её выражение через уже найденную переменную.

При решении систем иррациональных уравнений с большим количеством переменных также зачастую достаточно использовать метод подстановки. Также при решении систем иррациональных уравнений часто помогает метод замены переменных. При этом нужно понимать, что после введения замены переменных в систему:

во-первых, она опять-таки должна упроститься;

во-вторых, новых переменных должно быть столько же сколько и старых;

в-третьих, система больше не должна содержать старых переменных;

в-четвёртых, нужно не забыть выполнить обратную замену.

Основные свойства степеней

При решении иррациональных уравнений необходимо помнить много свойств степеней и корней. Перечислим ниже основные из них. У математических степеней есть несколько важных свойств:

Последнее свойство выполняется только при n > 0. Ноль можно возводить только в положительную степень. Ну а основное свойство отрицательной степени записывается следующим образом:

Основные свойства математических корней

Математический корень можно представить в виде обычной степени, а затем пользоваться всеми свойствами степеней приведёнными выше. Для представления математического корня в виде степени используют следующую формулу:

Тем не менее можно отдельно выписать ряд свойств математических корней, которые основываются на свойствах степеней описанных выше:

Для арифметических корней выполняется следующее свойство (которое одновременно можно считать определением корня):

Последнее справедливо: если n – нечетное, то для любого a ; если же n – четное, то только при a больше либо равном нолю. Для корня нечетной степени выполняется также следующее равенство (из под корня нечетной степени можно выносить знак "минус"):

Так как значение корня четной степени может быть только неотрицательным , то для таких корней имеется следующее важное свойство:

Итак всегда нужно помнить, что под корнем четной степени может стоять только неотрицательное выражение, и сам корень тоже есть неотрицательное выражение. Кроме того, нужно отметить, что если используется запись со значком математического корня, то показатель степени этого корня может быть только целым числом, причем это число должно быть больше либо равно двум:

Основные свойства квадратного корня

Квадратным корнем называется математический корень второй степени:

Квадратный корень можно извлечь только из неотрицательного числа. При этом значение квадратного корня также всегда неотрицательно:

Для квадратного корня существует два важных свойства, которые важно очень хорошо запомнить и не путать:

Если под корнем стоит несколько множителей, то корень можно извлекать из каждого из них по-отдельности. При этом важно понимать, что каждый из этих множителей по-отдельности (а не только их произведение) должны быть неотрицательными:

Обратите внимание на другой случай использования последнего свойства. Если под корнем квадратным имеется произведение двух отрицательных величин (т.е. по итогу величина положительная, а значит корень существует), то этот корень раскладывается на множители следующим образом:

Назад

Вперёд

Как успешно подготовиться к ЦТ по физике и математике?

Для того чтобы успешно подготовиться к ЦТ по физике и математике, среди прочего, необходимо выполнить три важнейших условия:

Изучить все темы и выполнить все тесты и задания приведенные в учебных материалах на этом сайте. Для этого нужно всего ничего, а именно: посвящать подготовке к ЦТ по физике и математике, изучению теории и решению задач по три-четыре часа каждый день. Дело в том, что ЦТ это экзамен где мало просто знать физику или математику, нужно еще уметь быстро и без сбоев решать большое количество задач по разным темам и различной сложности. Последнему научиться можно только решив тысячи задач.

Выучить все формулы и законы в физике, и формулы и методы в математике . На самом деле, выполнить это тоже очень просто, необходимых формул по физике всего около 200 штук, а по математике даже чуть меньше. В каждом из этих предметов есть около десятка стандартных методов решения задач базового уровня сложности, которые тоже вполне можно выучить, и таким образом, совершенно на автомате и без затруднений решить в нужный момент большую часть ЦТ. После этого Вам останется подумать только над самыми сложными задачами.

Посетить все три этапа репетиционного тестирования по физике и математике. Каждый РТ можно посещать по два раза, чтобы прорешать оба варианта. Опять же на ЦТ, кроме умения быстро и качественно решать задачи, и знания формул и методов необходимо также уметь правильно спланировать время, распределить силы, а главное правильно заполнить бланк ответов, не перепутав ни номера ответов и задач, ни собственную фамилию. Также в ходе РТ важно привыкнуть к стилю постановки вопросов в задачах, который на ЦТ может показаться неподготовленному человеку очень непривычным.

Успешное, старательное и ответственное выполнение этих трех пунктов позволит Вам показать на ЦТ отличный результат, максимальный из того на что Вы способны.

Нашли ошибку?

Если Вы, как Вам кажется, нашли ошибку в учебных материалах, то напишите, пожалуйста, о ней на почту. Написать об ошибке можно также в социальной сети (). В письме укажите предмет (физика или математика), название либо номер темы или теста, номер задачи, или место в тексте (страницу) где по Вашему мнению есть ошибка. Также опишите в чем заключается предположительная ошибка. Ваше письмо не останется незамеченным, ошибка либо будет исправлена, либо Вам разъяснят почему это не ошибка.