В алгебре существует понятие двух видов равенств - тождества и уравнения. Тождества - это такие равенства, которые выполнимы при любых значениях букв, в них входящих. Уравнения - это тоже равенства, но выполнимы они лишь при некоторых значениях входящих в них букв.
Буквы по условию задачи обычно бывают неравноправными. Это значит, что одни из них могут принимать любые допустимые значения, называемые коэффициентами (или параметрами), другие же - их называют неизвестными - принимают значения, которые необходимо найти в процессе решения. Как правило, неизвестные величины обозначают в уравнениях буквами, последними в (x.y.z и т.д.), либо такими же буквами, но с индексом (х 1 ,х 2 , и т.д.), а известные коэффициенты - первыми буквами того же алфавита.
По количеству неизвестных выделяют уравнения с одним, двумя и несколькими неизвестными. Таким образом, все значения неизвестных, при которых решаемое уравнение превращается в тождество, называются решениями уравнений. Уравнение можно считать решенным в том случае, если найдены все его решения или доказано, что оно таковых не имеет. Задание «решить уравнение» на практике встречается часто и означает, что нужно отыскать корень уравнения.
Определение : корнями уравнения называются те значения неизвестных из области допустимых, при которых решаемое уравнение превращается в тождество.
Алгоритм решения абсолютно всех уравнений одинаков, и смысл его заключается в том, чтобы с помощью математических преобразований данное выражение привести к более простому виду.
Уравнения, которые имеют одинаковые корни, в алгебре называются равносильными.
Простейший пример: 7х-49=0, корень уравнения х=7;
х-7=0, аналогично, корень х=7, следовательно, уравнения равносильные. (В частных случаях равносильные уравнения могут совсем не иметь корней).
Если корень уравнения одновременно является корнем другого, более простого уравнения, полученного из исходного путем преобразований, то последнее называется следствием предыдущего уравнения.
Если их двух уравнений одно является следствием другого, то они считаются равносильными. Еще их называют эквивалентными. Приведенный выше пример это иллюстрирует.
Решение даже самых простых уравнений на практике нередко вызывает сложности. В результате решения можно получить один корень уравнения, два и более, даже бесконечное количество - зависит это от вида уравнений. Есть и такие, у которых нет корней, они называются неразрешимыми.
Примеры:
1) 15х -20=10; х=2. Это единственный корень уравнения.
2) 7х - y=0. Уравнение имеет бесконечное множество корней, так как у каждой переменной может быть бесчисленное количество значений.
3) х 2 = - 16. Число, возведенное во вторую степень, всегда дает положительный результат, поэтому невозможно отыскать корень уравнения. Это и есть одно из неразрешимых уравнений, о которых говорилось выше.
Правильность решения проверяется подстановкой найденных корней вместо букв и решением получившегося примера. Если тождество соблюдается, решение верное.
В математике встречаются разнообразные уравнения. Их всегда нужно решать, то есть искать все числа, которые сделают его верным равенством. Пути поиска решений определяются первоначальным видом уравнения. От него же будет зависеть и количество верных значений переменной, которые обозначаются, как корень уравнения. Это число может варьироваться от нуля до бесконечности.
Что подразумевается под уравнением и его корнем?
Из названия понятно, что оно приравнивает две величины, которые могут быть представлены числовыми или буквенными выражениями. Кроме того, они содержат еще неизвестные величины. Самое простое уравнение имеет только одну.
Видов уравнений большое количество, но понятие корня для них всегда одно и то же. Корень уравнения — это такое значение неизвестного числа, при котором уравнение принимает становится верным равенством. Бывают ситуации, когда таких чисел несколько, тогда неизвестная называется переменной.
Поиск всех возможных корней уравнения является его решением. То есть нужно выполнить ряд математических действий, которые его упрощают. А потом приводят к равенству, в котором содержится только неизвестная и какое-либо число.
В алгебре при решении уравнений можно прийти к такой ситуации, что корней не будет совсем. Тогда говорят о том, что оно неразрешимо. А в ответе такого уравнения нужно записать, что решений нет.
Но иногда бывает и противоположное. То есть в процессе многочисленных преобразований появляются посторонние корни. Они не дадут верного равенства при подстановке. Поэтому числа всегда нужно проверять, чтобы избежать ситуации с лишними корнями в ответе. Иначе уравнение не будет считаться решенным.
О линейном уравнении
Оно всегда может быть преобразовано в запись следующего вида: а * х + в = 0. В нем «а» всегда не равно нулю. Чтобы понять сколько корней имеет уравнение, его потребуется решить в общем виде.
Алгоритм преобразований:
- перенести в правую часть равенства слагаемое «в», заменив его знак на противоположный;
- разделить обе части получившегося равенства на коэффициент «а».
Общий вид решения такой:
х = -в/а .
Из него ясно, что ответом будет одно число. То есть всего один корень.
Квадратное уравнение
Его общий вид: а * х 2 + в * х + с = 0 . Здесь коэффициенты являются любыми числами, кроме первого, «а», которое не может быть равным нулю. Ведь тогда оно автоматически превратится в линейное. Ответ на вопрос, сколько корней имеет уравнение, уже не будет столь однозначным, как это было в предыдущем случае.
Все будет зависеть от значения дискриминанта. Он вычисляется по формуле Д = в 2 - 4 а * с . После расчетов «Д» может получиться больше, меньше или равным нулю. В первом случае корней уравнения будет два, во втором ответом будет «корней нет», а третья ситуация даст только одно значение неизвестной.
Формулы, которые используют для нахождения корней квадратного уравнения, и содержащие дискриминант
В общем случае, когда «Д» положительное число, не равное нулю, нужно использовать такую формулу:
х 1,2 = (-в ± √Д) / (2 * а) .
Здесь всегда получится два ответа. Это связано с тем, что в исходной формуле стоит знак «плюс/минус». Он существенно изменяет значение неизвестной.
При равенстве «Д» нулю корень уравнения — это единственное число. Просто потому что квадратный корень из нуля равен нулю. А значит, прибавлять и вычитать нужно будет ноль. От этого число не изменится. Поэтому формулу корня уравнения можно записать без упоминания "Д":
х = (-в) / (2 * а).
При отрицательном значении дискриминанта извлечь из него квадратный корень не представляется возможным. Поэтому корней у такого уравнения не будет.
Замечание. Это верно для курса школьной программы, в которой не изучаются комплексные числа. Когда они вводятся, то получается, что и в этой ситуации ответов будет два.
Формулы для расчета корней квадратного уравнения, не использующие дискриминант
Речь идет о теореме Виета. Она действительна в случае, когда квадратное уравнение записывается в несколько другом виде:
х 2 + в * х + с = 0.
Тогда формула корней квадратного уравнения сводится к тому, чтобы выполнить решение двух линейных:
х 1 + х 2 = -в
и
х 1 * х 2 = с.
Оно решается за счет того, что из первого выводится выражение для одного из корней. И это значение нужно подставить во второе. Так будет найден второй корень, а потом первый.
К этому варианту всегда можно прийти от общего вида квадратного уравнения.
Достаточно только разделить все коэффициенты на «а».
Как быть, если нужно узнать наименьшее значение корня?
Решать уравнение и находить все возможные числа, которые подойдут для ответа. А потом выбрать самое малое. Это и будет наименьший корень уравнения.
Чаще всего такие вопросы встречаются в заданиях, которые имеют степень большую, чем 2, или содержат тригонометрические функции. Примером, когда нужно найти наименьший корень, может служить такое равенство:
2 х 5 + 2 х 4 - 3 х 3 - 3 х 2 + х + 1 = 0.
Чтобы найти каждое значение, которое можно назвать "корень уравнения", это равенство нужно преобразовать. Первое действие: сгруппировать его члены попарно: первый со вторым и так далее. Потом из каждой пары вынести общий множитель.
В каждой скобке останется (х + 1). Общим множителем в первой из пар будет 2 х 4 , во второй 3 х 2 . Теперь снова нужно выполнить вынесение общего множителя, которым будет являться одинаковая скобка.
После множителя (х + 1) будет стоять (2 х 4 - 3 х 2 + 1). Произведение двух множителей равняется нулю, только если один из них принимает значение, равное нулю.
Первая скобка равна нулю при х = -1. Это будет одним из корней уравнения.
Другие будут получены из уравнения, образованного второй скобкой, приравненной к нулю. Оно биквадратное. Для его решения нужно ввести обозначение: х 2 = у. Тогда уравнение существенно преобразится и примет привычный вид квадратного уравнения.
Его дискриминант равен Д = 1. Он больше нуля, значит корней будет два. Первый корень оказывается равным 1, второй будет 0,5. Но это значения для «у».
Нужно вернуться к введенному обозначению. х 1,2 = ± 1, х 3,4 = ± √0,5. Все корни уравнения: -1; 1; -√0,5; √0,5. Наименьший из них — -1. Это ответ.
В качестве заключения
Напоминание: все уравнения нужно проверять на то, подходит ли корень. Может быть, он посторонний? Стоит выполнить проверку предложенного примера.
Если подставить в изначально данное уравнение вместо "х" единицу, то получается, что 0 = 0. Этот корень верный.
Если х = -1, то получается такой же результат. Корень тоже подходящий.
Аналогично, при значениях "х" равных -√0,5 и √0,5 опять выходит верное равенство. Все корни подходят.
Этот пример не дал посторонних корней. Такое бывает не всегда. Вполне могло оказаться, что самое маленькое значение не подходило бы при проверке. Тогда пришлось бы выбирать из оставшихся.
Вывод: надо помнить о проверке и внимательно подходить к решению.
Способы найти корень уравнения — правила вычисления.
Уравнение – математическое выражение, содержащее одну или несколько неизвестных. Решить уравнение – значит найти такие значения аргументов, при которых достигается равенство левой и правой частей выражения (заданных функций). Найденные значения называются корнями уравнения.
В математике выделяют линейные, квадратные и кубические уравнения. Для того чтобы найти корень уравнения определенного типа используются различные методы.
Линейное уравнение
Выражение вида а*х=b называется линейным уравнением. В нем а – коэффициент при переменной, b – свободный член. При его решении может быть три случая, в которых:
- а 0. Корень в этом случае вычисляется по формуле: x=b/a. Например, дано уравнение x+3=9-2*x. Выражения с «Х» переносятся в одну сторону, а свободные члены – в другую: х+2*х=9-3, или 3*х=6. Тогда х=6/3, х=2.
- а=0, b=0. Уравнение примет вид 0*х=0. Это равенство будет верным при любом значении «Х». Значит, корнем уравнения будет любое действительное число.
- а=0, b 0. Получится выражение 0*х=b, для которого не существует корней.
Квадратное уравнение
Уравнение вида называется квадратным (а 0). «А» и «B» называются коэффициентами, а «С» – свободным членом. Количество корней зависит от значения дискриминанта, который вычисляется по формуле. В том случае, если:
- D<0 – для уравнения не существует корней.
- D=0 – есть один корень, который находится по формуле: x=-b/(2*a).
- D>0 – существует два корня, определяемые следующим образом: Например, дано уравнение 3*х2-2*х-5=0. Дискриминант D=4-4*3*(-5)=64. Будет два корня.
Кубическое уравнение
Выражение вида называется кубическим уравнением. Оно может обладать несколькими корнями, для вычисления которых нужно:
- Найти один из корней, который представляет собой делитель свободного члена «d» путем подстановки всех возможных делителей, пока левая часть выражения не станет равной нулю.
- Разделить исходное уравнение на найденный корень, в результате чего выражение будет приведено к виду квадратного.
- Найти корни полученного уравнения. Например, дано уравнение. Делители свободного члена 12 – ±2, ±3, ±4, ±6, ±12. Левая часть принимает значение, равное 0 при х=2. Значит 2 – первый корень. Затем нужно разделить исходное выражение на (х-2). Получится квадратное уравнение. Его корнями будут числа..
Другие способы
Помимо алгебраического вычисления необходимых значений можно воспользоваться:
- Бесплатным онлайн-калькулятором (allcalc.ru).
- Графическим способом, когда строится график функции, точки пересечения которого с осью «Х» будут корнями уравнения.
Сегодня мы будем тренировать навык решения задания 5 ЕГЭ — найдите корень уравнения. Будем искать корень уравнения. Рассмотрим примеры решения такого рода заданий. Но для начала, давайте вспомним — что значит — найти корень уравнения?
Это значит найти такое, зашифрованное под х число, которое мы подставим вместо x и наше уравнение будет верным равенством.
Например, 3x=9 — это уравнение, а 3 . 3=9 — это уже верное равенство. То есть в данном случае, мы вместо x подставили число 3 — получили верное выражение или равенство, это означает, что мы решили уравнение, то есть нашли данное число x=3, которое превращает уравнение в верное равенство.
Вот этим мы и займемся — будем находить корень уравнения.
Задание 1 — найдите корень уравнения 2 1-4x =32
Это показательное уравнение. Оно решается следующим образом — нужно чтобы и слева, и справа от знака «равно» была степень с одинаковым основанием.
Слева у нас основание степени 2, а справа — степени нет вовсе. Но мы знаем, что 32 — это 2 в пятой степени. То есть, 32=2 5
Таким образом, наше уравнение будет выглядеть так: 2 1-4х =2 5
Слева и справа у нас основания степени одинаковы, значит, чтобы у нас было равенство, должны быть равны и показатели степени:
Получаем обыкновенное уравнение. Решаем обычным способом — все неизвестные оставляем слева, а известные переносим вправо, получим:
Делаем проверку: 2 1-4(-1) =32
Мы нашли корень уравнение. Ответ: х=-1.
Самостоятельно найдите корень уравнения в следующих заданиях:
б) 2 1-3х =128
Задание 2 — найдите корень уравнения
Уравнение решаем аналогично — путем приведения левой и правой частей уравнения к одному основанию степени. В нашем случае — к основанию степени 2.
Используем следующее свойство степени:
По этому свойству мы получим для правой части нашего уравнения:
Если равны основания степени, значит, равны и показатели степени:
Ответ: х=9.
Сделаем проверку — подставим найденное значение х в исходное уравнение — если мы получим верное равенство, значит, мы решили уравнение правильно.
Мы нашли корень уравнения правильно.
Задание 3 — найдите корень уравнения
Заметим, что справа у нас стоит 1/8, а 1/8 — это
Тогда наше уравнение запишется в виде:
Если основания степени равны, значит, равны и показатели степени, получим простое уравнение:
Ответ: х=5. Проверку сделайте самостоятельно.
Задание 4 — найдите корень уравнения log 3 (15-х)=log 3 2
Это уравнение решается также как и показательное. Нам нужно, чтобы основания логарифмов слева и справа от знака «равно» были одинаковыми. Сейчас они одинаковы, значит, приравниваем те выражения, которые стоят под знаком логарифмов:
Ответ: х=13
Задание 5 — найдите корень уравнения log 3 (3-x)=3
Число 3 — это log 3 27. Чтобы было понятно внизу нижним индексом под знаком логарифма стоит число которое возводится в степень, в нашем случае 3, под знаком логарифма стоит число, которое получилось при возведении в степень — это 27, а сам логарифм — это показатель степени, в которую нужно возвести 3, чтобы получить 27.
Смотрите на картинке:
Таким образом, любое число можно записать в виде логарифма. В данном случае очень удобно записать число 3 в виде логарифма с основанием 3. Получим:
log 3 (3-x)=log 3 27
Основания логарифмов равны, значит, равны и числа, стоящие под знаком логарифма:
Сделаем проверку:
log 3 (3-(-24))=log 3 27
log 3 (3+24)= log 3 27
log 3 27=log 3 27
Ответ: x=-24.
Найдите корень уравнения. Задание 6.
log 2 (x+3)=log 2 (3x-15)
Проверка: log 2 (9+3)=log 2 (27-15)
log 2 12=log 2 12
Ответ: x=9.
Найдите корень уравнения. Задание 7.
log 2 (14-2x)=2log 2 3
log 2 (14-2x)=log 2 3 2
Проверка: log 2 (14-5)=2log 2 3
log 2 9=2log 2 3
log 2 3 2 =2log 2 3
2log 2 3=2log 2 3
Ответ: x=2,5
Подготовьтесь к ЕГЭ и к ОГЭ -посмотрите предыдущие темы и .
Уравнения в математике так же важны, как глаголы в русском языке. Без умения находить корень уравнения сложно утверждать, что ученик усвоил курс алгебры. К тому же для каждого их вида существуют свои особенные пути решения.
Что это такое?
Уравнение - это два произвольных выражения, содержащих переменные величины, между которыми поставлен знак равенства. Причем количество неизвестных величин может быть произвольным. Минимальное количество - одна.
Решить его - это значит узнать, есть ли корень уравнения. То есть число, которое превращает его в верное равенство. Если его нет, то ответом является утверждение, что «корней нет». Но может быть и противоположное, когда ответом является множество чисел.
Какие виды уравнений существуют?
Линейное. Оно содержит переменную, степень которой равна единице.
- Квадратное. Переменная стоит со степенью 2, или преобразования приводят к появлению такой степени.
- Уравнение высшей степени.
- Дробно-рациональное. Когда переменная величина оказывается в знаменателе дроби.
- С модулем.
- Иррациональное. То есть такое, которое содержит алгебраический корень.
Как решается линейное уравнение?
Оно является основным. К такому виду стремятся привести все остальные. Так как у него найти корень уравнения достаточно просто.
- Сначала нужно выполнить возможные преобразования, то есть раскрыть скобки и привести подобные слагаемые.
- Перенести все одночлены с переменной величиной в левую часть равенства, оставив свободные члены в правой.
- Привести подобные члены в каждой части решаемого уравнения.
- В получившемся равенстве в левой его половине будет стоять произведение коэффициента и переменной, а в правой - число.
- Осталось найти корень уравнения, разделив число справа, на коэффициент перед неизвестной.
Как найти корни квадратного уравнения?
Сначала его нужно привести к стандартному виду, то есть раскрыть все скобки, привести подобные слагаемые и перенести все одночлены в левую часть. В правой части равенства должен остаться только ноль.
- Воспользуйтесь формулой для дискриминанта. Возведите в квадрат коэффициент перед неизвестной со степенью «1». Перемножьте свободный одночлен и число перед переменной в квадрате с числом 4. Из полученного квадрата вычтите произведение.
- Оцените значение дискриминанта. Он отрицательный - решение закончено, так как у него корней нет. Равен нулю - ответом будет одно число. Положительный - два значения у переменной.
Как решить кубическое уравнение?
Сначала найдите корень уравнения x. Он определяется методом подбора из чисел, которые являются делителями свободного члена. Этот способ удобно рассмотреть на конкретном примере. Пусть уравнение имеет вид: х 3 - 3х 2 - 4х + 12 = 0.
Его свободный член равен 12. Тогда делителями, которые требуется проверить, будут положительные и отрицательные числа: 1, 2, 3, 4, 6 и 12. Перебор можно закончить уже на числе 2. Оно дает верное равенство в уравнении. То есть его левая часть оказывается равной нулю. Значит число 2 - это первый корень кубического уравнения.
Теперь необходимо разделить исходное уравнение на разность переменной и первого корня. В конкретном примере это (х - 2). Несложное преобразование приводит числитель к такому разложению на множители: (х - 2)(х + 2)(х - 3). Одинаковые множители числителя и знаменателя сокращаются, а оставшиеся две скобки при раскрытии дают простое квадратное уравнение: х 2 - х - 6 = 0.
Здесь найдите два корня уравнения по принципу, описанному в предыдущем разделе. Ими оказываются числа: 3 и -2.
Итого, у конкретного кубического уравнения получилось три корня: 2, -2 и 3.
Как решаются системы линейных уравнений?
Здесь предложен метод исключения неизвестных. Он заключается в том, чтобы выразить одну неизвестную через другую в одном уравнении и подставить это выражение в другое. Причем решением системы из двух уравнений с двумя неизвестными всегда является пара переменных величин.
Если в них переменные обозначены буквами х 1 и х 2 , то можно из первого равенства вывести, к примеру, х 2 . Потом оно подставляется во второе. Проводится необходимое преобразование: раскрытие скобок и приведение подобных членов. Получается простое линейное уравнение, корень которого вычислить легко.
Теперь возвратитесь к первому уравнению и найдите корень уравнения x 2 , используя получившееся равенство. Эти два числа являются ответом.
Для того чтобы быть уверенным в полученном ответе, рекомендуется всегда делать проверку. Ее не обязательно записывать.
Если решается одно уравнение, то каждый из его корней нужно подставить в исходное равенство и получить одинаковые числа в обеих его частях. Все сошлось - решение верное.
При работе с системой корни необходимо подставлять в каждое решение и выполнять все возможные действия. Получается верное равенство? Значит решение правильное.
Загрузка...