Уравнения иррациональные и способы их решения. Иррациональные уравнения. Исчерпывающий гид

Конспект урока

«Методы решения иррациональных уравнений»

11 класс физико-математического профиля.

Зеленодольского муниципального района РТ»

Валиева С.З.

Тема урока: Методы решения иррациональных уравнений

Цель урока: 1.Изучить различные способы решения иррациональных уравнений.

1. 
   Развивать умение обобщать, правильно отбирать способы решения иррациональных уравнений.
2. 
   Развивать самостоятельность, воспитывать грамотность речи

Тип урока: семинар.
План урока:

1. 
   Организационный момент
2. 
   Изучение нового материала
3. 
   Закрепление
4. 
   Домашнее задание
5. 
   Итог урока

Ход урока
I . Организационный момент: сообщение темы урока, цели урока.

На предыдущем уроке мы рассмотрели решение иррациональных уравнений, содержащих квадратные корни, возведением их в квадрат. При этом мы получаем уравнение-следствие, что приводит иногда к появлению посторонних корней. И тогда обязательной частью решения уравнения является проверка корней. Также рассмотрели решение уравнений, используя определение квадратного корня. В этом случае проверку можно не делать. Однако при решении уравнений не всегда следует сразу приступать к «слепому» применению алгоритмов решения уравнения. 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 другие методы решения иррациональных уравнений, с которыми мы сегодня и познакомимся. Предварительно класс был разделен на 8 творческих групп, и им было дано на конкретных примерах раскрыть суть того или иного метода. Слово даем им.

Из каждой группы 1 ученик объясняет ребятам способ решения иррациональных уравнений. Весь класс слушают и конспектируют их рассказ.

1 способ. Введение новой переменной.

Решить уравнение: (2х + 3) 2 - 3

4х 2 + 12х + 9 - 3

4х 2 - 8х - 51 - 3

, t ≥0

х 2 – 2х – 6 = t 2 ;

4t 2 – 3t – 27 = 0

х 2 – 2х – 15 =0

х 2 – 2х – 6 =9;

Ответ: -3; 5.

2 способ. Исследование ОДЗ.

Решить уравнение

ОДЗ:


х = 2. Проверкой убеждаемся, что х = 2 является корнем уравнения.

3 способ. Умножение обеих частей уравнения на сопряженный множитель.

+
(умножим обе части на -
)

х + 3 – х – 8 = 5(-)

2=4, отсюда х=1. Проверкой убеждаемся, что х = 1 является корнем данного уравнения.

Решить уравнение

Пусть = u,
=v.

Получим систему:

Решим методом подстановки. Получим u = 2, v = 2. Значит,

получим х = 1.

Ответ: х = 1.

5 способ. Выделение полного квадрата.

Решить уравнение

Раскроем модули. Т.к. -1≤сos0,5x≤1, то -4≤сos0,5x-3≤-2, значит, . Аналогично,

Тогда получим уравнение

x = 4πn, nZ.

Ответ: 4πn, nZ.

6 способ. Метод оценки

Решить уравнение

ОДЗ: х 3 - 2х 2 - 4х + 8 ≥ 0, по определению правая часть -х 3 + 2х 2 + 4х - 8 ≥ 0

получим
т.е. х 3 - 2х 2 - 4х + 8 = 0. Решив уравнение разложением на множители, получим х = 2, х = -2

7 способ: Использование свойств монотонности функций.

Решить уравнение . Функции строго возрастают. Сумма возрастающих функций есть возрастающая и данное уравнение имеет не более одного корня. Подбором находим х = 1.

8 способ. Использование векторов.

Решить уравнение . ОДЗ: -1≤х≤3.

Пусть вектор
. Скалярное произведение векторов - есть левая часть. Найдем произведение их длин . Это есть правая часть. Получили
, т.е. векторы а и в – коллинеарны. Отсюда
. Возведем обе части в квадрат. Решив уравнение, получим х = 1 и х =
.

1. 
   Закрепление. (каждому ученику раздаются листы с заданиями)

Найти идею решения уравнений (1-10)

1.
(ОДЗ - )

2.
х = 2

3. х 2 – 3х +
(замена)

4. (выделение полного квадрата)

5.
(Сведение уравнения к системе с помощью введения переменной.)

6.
(умножением на сопряженное выражение)

7.
т.к.
. То данное уравнение не имеет корней.

8. Т.к. каждое слагаемое неотрицательно, приравниваем их к нулю и решаем систему.

9. 3

10. Найдите корень уравнения (или произведение корней, если их несколько) уравнения.

Письменная самостоятельная работа с последующей проверкой

решить уравнения под номерами 11,13,17,19

12. (х + 6) 2 -

14.

1. 
   Какие из этих методов используются при решении уравнений других типов?
2. 
   Какой из этих методов вам понравился больше всего и почему?

1. 
   Домашнее задание: Решить оставшиеся уравнения.

1. 
   Алгебра и начала математического анализа: учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений / С.М.Никольский, М.К.Потапов, Н.Н.Решетников, А.В.Шевкин. М: Прсвещение, 2009

1. 
   Дидактические материалы по алгебре и началам анализа для 11 класса /Б.М. Ивлев, С.М. Саакян, С.И. Шварцбурд. – М.: Просвещение, 2003.
2. 
   Мордкович А. Г. Алгебра и начала анализа. 10 – 11 кл.: Задачник для общеобразоват. учреждений. – М.: Мнемозина, 2000.
3. 
   Ершова А. П., Голобородько В. В. Самостоятельные и контрольные работы по алгебре и началам анализа для 10 – 11 классов. – М.: Илекса, 2004
4. 
   КИМы ЕГЭ 2002 – 2010 г. г

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

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.

Как уже известно (глава II, § 2), уравнение

называется иррациональным, если есть иррациональная функция от неизвестных.

При решении иррациональных уравнений и систем, в состав которых входят иррациональные уравнения, в поле действительных чисел допустимыми системами значений неизвестных считают те и только те системы действительных значений, при которых значения подкоренных выражений всех корней четной степени неотрицательны; под значениями корней четной степени подразумевают их арифметические значения, а под значениями корней нечетной степени - действительные значения этих корней. Рассмотрим алгебраические способы решения иррациональных уравнений.

1. Освобождение иррационального уравнения от радикалов путем возведения обеих его частей в одну и ту же степень. При решении иррационального уравнения этим способом, как правило, выделяют последовательно по одному радикалу (т. е. оставляют в одной части выбранный радикал, а все другие члены уравнения переносят в другую его часть) и затем обе части уравнения возводят в степень, показатель которой равен показателю выделенного радикала. Выделяют каждый раз обычно наиболее сложный радикал. Так продолжают до тех пор, пока совсем не освободятся от радикалов. В результате этого получают алгебраическое уравнение, которое является следствием заданного иррационального. Затем решают полученное алгебраическое уравнение.

В некоторых случаях (см. ниже пример 4), для того, чтобы быстрее освободиться от радикалов, целесообразно отделить не один, а сразу два радикала.

При решении иррациональных уравнений этим способом область определения уравнения может расшириться, так как при некоторых системах значений неизвестных

некоторые радикалы, входящие в заданное уравнение, могут в поле действительных чисел не иметь смысла, но эти системы значений неизвестных могут быть допустимыми для полученного алгебраического уравнения. Расширение же области определения уравнения, как известно, может привести к появлению посторонних решений, которые не будут принадлежать области определения заданного уравнения (см. пример 2, ниже).

Кроме того, возведение обеих частей уравнения в четную степень может привести также к появлению посторонних решений, которые принадлежат области определения заданного уравнения. Появление этих посторонних решений будет вызываться не расширением области определения данного уравнения, а причинами иного характера (см. пример 3, ниже).

Поэтому, найдя решения алгебраического уравнения, полученного из заданного иррационального уравнения, обязательно надо путем подстановки каждого из них в заданное уравнение проверить, какие из них ему удовлетворяют и какие являются для него посторонними.

Примеры. 1. Решить уравнение

Решение. Выделим радикал т. е. оставим его в левой части уравнения, а радикал перенесем в правую часть. Будем иметь: или после упрощений: Сократив на 2 и снова отделив радикал, будем иметь:

Возведя обе части этого уравнения в квадрат, получим:

Решениями этого уравнения являются Подстановкой в заданное уравнение убеждаемся, что каждое из этих решений удовлетворяет ему.

2. Решить уравнение

Решение. Перенеся V в правую часть уравнения будем иметь:

Возводим обе части этого уравнения в квадрат:

Возведя обе части полученного уравнения в квадрат, получаем: или после упрощений:

Отсюда Решениями этого уравнения являются:

Второе из этих решений удовлетворяет заданному уравнению, а первое - для него постороннее.

Появление постороннего решения вызывается расширением области определения уравнения. Действительно, в область определения заданного уравнения число 0 не входит, а в область определения уравнения оно входит. Значение не может быть решением заданного уравнения, потому что оно не принадлежит к его области определения.

3. Решить уравнение

Решение. Возведя обе части уравнения в квадрат, будем иметь:

Решениями этого уравнения являются Первое из этих решений удовлетворяет заданному уравнению, а второе - для него постороннее.

Появление постороннего решения вызывается не расширением области определения заданного уравнения, а тем, что уравнение не равносильно первоначальному, а лишь

выводимо из него. Оно является следствием не только заданного уравнения, но также и уравнения

Решение удовлетворяет уравнению . Решение же для этого уравнения является посторонним.

4. Решить уравнение

Решение. Перенесем радикалы в одну часты

Возведя обе части этого уравнения в квадрат, получим:

или после упрощений:

Проверка показывает, что удовлетворяет заданному уравнению.

2. Сведение иррационального уравнения к смешанной рациональной системе путем введения новых неизвестных.

Совокупность одного или нескольких уравнений вида

и одного или нескольких неравенств вида

называют смешанной системой, если ставится требование установить, какие системы значений неизвестных удовлетворяют одновременно всем этим уравнениям и неравенствам. Система значений неизвестных, удовлетворяющая всем уравнениям и неравенствам смешанной системы, называется решением смешанной системы. Решить смешанную систему - это значит установить, имеет ли она решения, или нет, и если имеет, то найти все их.

Теорема. Всякое иррациональное уравнение

(кликните для просмотра скана)

Так как в уравнении (1) при любой допустимой системе значений неизвестных радикал четной степени обозначает арифметическое значение корня, а нечетной степени - единственное действительное значение корня, то вспомогательные неизвестные могут принимать только действительные значения и, кроме того,

Присоединим неравенства к системе (2). Получим смешанную рациональную систему

(см. скан)

Докажем теперь, что решение иррационального уравнения (1) сводится к решению смешанной рациональной системы (3).

Действительно, если есть решение уравнения (1), то

есть решение смешанной системы (3).

Наоборот, если система действительных чисел является решением смешанной системы (3), то

Кроме того, так как то является арифметическим значением корня степени из

Аналогично действительное число является единственным действительным значением Корня степени из т. е.

Из соотношений (4), (5) и (6) вытекает, что

и, следовательно, система чисел является решением уравнения (1).

Из сказанного вытекает, что для решения уравнения (1) достаточно найти все решения смешанной системы (3). Системы значений неизвестных входящие в состав найденных решений системы (3), будут решениями уравнения (1), причем ими исчерпываются все решения уравнения (1). Если окажется, что смешанная система (3) несовместна, то и уравнение (1) не имеет решений. В рассмотренном случае в состав иррационального уравнения

входили лишь простые радикалы. Если левая часть иррационального уравнения содержит радикалы, подкоренные выражения которых в свою очередь содержат радикалы, но операция извлечения корня выполняется конечное число раз, то путем последовательного введения вспомогательных неизвестных решение такого уравнения также сводится к решению смешанной рациональной системы.

Примеры. 1. Решить уравнение:

Решение. Предположив, что

составляем смешанную рациональную систему

Подставив во второе уравнение вместо получим систему, равносильную системе (7):

Из второго уравнения системы (8) вычтем по частям третье уравнение, что дает уравнение с целыми коэффициентами:

Непосредственная проверка показывает, что делитель 2 свободного члена удовлетворяет уравнению, т. е. уравнение (9) имеет решение Поэтому уравнение (9) можно записать так:

и, следовательно,

Решениями уравнения (10) являются и Следовательно, уравнение (9) в поле действительных чисел имеет только одно решение Это решение удовлетворяет неравенству

Подставив значение в уравнения находим значения а именно:

Таким образом, смешанная рациональная система (7) имеет единственное решение Отсюда вытекает, что заданное иррациональное уравнение имеет в поле действительных чисел также единственное решение

2. Решить уравнение

Решение. Положив

составим смешанную рациональную систему

Решив первое уравнение относительно и подставив найденное значение в третье уравнение, получим смешанную систему, равносильную системе (11):

Подставив из второго и четвертого уравнений значения в третье уравнение (12), получим систему, равносильную системе (12):

Возведя обе части третьего уравнения системы (13) в квадрат, получим систему, которая является следствием системы (13):

Из трех последних уравнений этой системы получаем: или после упрощений:

Очевидно, что может быть решением заданного уравнения, так как и никакая система значений не может удовлетворять третьему уравнению системы заданному уравнению удовлетворяет. Следовательно, заданное иррациональное уравнение имеет в поле действительных чисел единственное решение

Иногда при решении иррационального уравнения целесообразно способ введения новых неизвестных комбинировать со способом возведения обеих частей уравнения в степень.

Пример. Решить уравнение

Решение. Предположив, что будем иметь:

Уравнение (15) заменим смешанной системой

Отделив во втором уравнении системы (16) радикал и возведя обе части уравнения в квадрат, получим: или после упрощений:

Отсюда Оба эти решения удовлетворяют уравнению и неравенству Подставив значения в первое уравнение системы (16), получим следующие два уравнения:

Следовательно, смешанная система (16) имеет четыре решения:

и, значит уравнение (15) также имеет четыре решения, а именно:

Искусственные приемы. В практике решения иррациональных уравнений иногда с успехом применяют отдельные, так называемые искусственные приемы. Рассмотрим некоторые из них на примерах.

а) Решить уравнение

Решение. Умножим обе части уравнения на множитель сопряженный с левой его частью. Будем иметь:

или после преобразований:

Сложив по частям уравнения (17) и (18), получим:

Оба решения удовлетворяют заданному уравнению, в чем легко убедиться путем подстановки их в уравнение,

б) Решить уравнение

Решение. Возьмем тождество

и запишем его так:

Равенство (20) выполняется при любых значениях в частности и при значениях удовлетворяющих уравнению (19). Поэтому если мы в левой части тождества (20) заменим второй его множитель являющийся левой частью уравнения (19), выражением то получим уравнение

которому будут удовлетворять все решения уравнения (19).

Уравнение (21) является, таким образом, следствием уравнения (19), и, следовательно, решения уравнения (19) следует искать среди решений уравнения (21). Уравнение (21) запишем так:

Отсюда видно, что уравнение (21) распадается на два уравнения:

Из изложенного выше вытекает, что решения уравнения (19) надо искать среди решений уравнения (22) и решений уравнения (23). Решением уравнения (22) является Это решение удовлетворяет и заданному уравнению (19). Для нахождения других решений уравнения (19) сложим по частям уравнения (19) и (23). Получим уравнение

которому будут удовлетворять все решения уравнения (19), отличные от решения

Решение иррациональных уравнений.

В этой статье мы поговорим о способах решения простейших иррациональных уравнений.

Иррациональным уравнением называется уравнение, которое содержит неизвестное под знаком корня.

Давайте рассмотрим два вида иррациональных уравнений , которые очень похожи на первый взгляд, но по сути сильно друг от друга отличаются.

(1)

(2)

В первом уравнении мы видим, что неизвестное стоит под знаком корня третьей степени. Мы можем извлекать корень нечетной степени из отрицательного числа, поэтому в этом уравнении нет никаких ограничений ни на выражение, стоящее под знаком корня, ни на выражение, стоящее в правой части уравнения. Мы можем возвести обе части уравнения в третью степень, чтобы избавиться от корня. Получим равносильное уравнение:

При возведении правой и левой части уравнения в нечетную степень мы можем не опасаться получить посторонние корни.

Пример 1 . Решим уравнение

Возведем обе части уравнения в третью степень. Получим равносильное уравнение:

Перенесем все слагаемые в одну сторону и вынесем за скобки х:

Приравняем каждый множитель к нулю, получим:

Ответ: {0;1;2}

Посмотрим внимательно на второе уравнение: . В левой части уравнения стоит квадратный корень, который принимает только неотрицательные значения. Поэтому, чтобы уравнение имело решения, правая часть тоже должна быть неотрицательной. Поэтому на правую часть уравнения накладывается условие:

Title="g(x)>=0"> - это условие существования корней .

Чтобы решить уравнение такого вида, нужно обе части уравнения возвести в квадрат:

(3)

Возведение в квадрат может привести к появлению посторонних корней, поэтому нам надо уравнения:

Title="f(x)>=0"> (4)

Однако, неравенство (4) следует из условия (3): если в правой части равенства стоит квадрат какого-то выражения, а квадрат любого выражения может принимать только неотрицательные значения, следовательно левая часть тоже должна быть неотрицательна. Поэтому условие (4) автоматически следует из условия (3) и наше уравнение равносильно системе:

Title="delim{lbrace}{matrix{2}{1}{{f(x)=g^2{(x)}} {g(x)>=0} }}{ }">

Пример 2 . Решим уравнение:

.

Перейдем к равносильной системе:

Title="delim{lbrace}{matrix{2}{1}{{2x^2-7x+5={(1-x)}^2} {1-x>=0} }}{ }">

Решим первое уравнение системы и проверим, какие корни удовлетворяют неравеству.

Неравеству title="1-x>=0">удовлетворяет только корень

Ответ: x=1

Внимание! Если мы в процессе решения возводим обе части уравнения в квадрат, то нужно помнить, что могут появиться посторонние корни. Поэтому либо нужно переходить к равносильной системе, либо в конце решения СДЕЛАТЬ ПРОВЕРКУ: найти корни и подставить их в исходное уравнение.

Пример 3 . Решим уравнение:

Чтобы решить это уравнение, нам также нужно возвести обе части в квадрат. Давайте в этом уравнении не будем заморачиваться с ОДЗ и условием существования корней, а просто в конце решения сделаем проверку.

Воозведем обе части уравнения в квадрат:

Перенесем слагаемое, содержащее корень влево, а все остальные слагаемые вправо:

Еще раз возведем обе части уравнения в квадрат:

По тереме Виета:

Сделаем проверку. Для этого подставим найденные корни в исходное уравнение. Очевидно, что при правая часть исходного уравнения отрицательна, а левая положительна.

При получаем верное равенство.