Юрченко.Е.

Нестандартные способы решения уравнений.

Иррациональные уравнения.

Уравнение, содержащее неизвестное (либо рациональное алгебраическое выражение от неизвестного) под знаком радикала, называют иррациональным уравнением.

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.

Рассмотрим некоторые нестандартные способы решения иррациональных уравнений:

- Cпособ введения новых неизвестных.

-Умножение на сопряжённое выражение.

-Переход к модулю.

-Использование свойств функции:

• Область определения функции (ОДЗ)

• Область значения функции

• Свойство ограниченности функции (метод оценок)

• Свойство монотонности

• Использование суперпозиций функций

Cпособ введения новых неизвестных.

            Пример 1. 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 .

В заключение заметим, что 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.

Умножение на сопряжённое выражение.

Воспользуемся формулой

Пример 1:

Умножим обе части уравнения на сопряжённое выражение:

Проверка показывает, что число является корнем.

Ответ:

Переход к модулю.

Для этого метода воспользуемся тождеством:

Пример 2. Решить уравнение .

Решение. При первом же взгляде на это уравнение возникает мысль избавиться от корня с помощью "преобразования" .

Но это неверно, так как при отрицательных значениях x оказывалось бы, что .

Необходимо запомнить формулу . Уравнение теперь легко решается

.

Ответ. .

Пример 3:

Рассмотрим случаи:

Если , то , тогда

тогда

Если , тогда ,а

2=6( ложно)

Если , тогда , а

Ответ: -3;3

Использование свойств функции:

Область определения функции (ОДЗ)

Иногда нахождение области определения функций, входящих в уравнение, существенно облегчает его решение.

Пример 4:

ОДЗ: ОДЗ: x=0 и x=1

Проверка показывает, что только x=1 является корнем.

Ответ:

Пример 5:

, тогда

Тогда невозможно.

Ответ: корней нет.

Область значений функции

Пример 5:

Данное уравнение не имеет решений, так как его левая часть- функция может принимать только неотрицательные значения.

Ответ: корней нет

Пример 6:

Учитывая то, что левая часть уравнения – функция может принимать только неотрицательные значения, решим неравенство:

неравенство решений не имеет, тогда и исходное уравнение тоже.

Ответ: корней нет

Свойство ограниченности функции (метод оценок)

Этот способ применим в том случае, когда подкоренные выражения представляют собой квадратный трехчлен, не раскладывающийся на линейные множители. Поэтому целесообразно оценить левую и правую части уравнения.

Свойство ограниченности функции (метод оценок)

Если и , то

Пример 7:

Заметим, что , т.е. , а

Проверка показывает, что это значение является и корнем второго уравнения.

Ответ:

Свойство монотонности

Пусть - функция, возрастающая (убывающая) на некотором промежутке I. Тогда уравнение имеет на промежутке I не более одного корня.

Пусть - функция, возрастающая на некотором промежутке I , а функция - убывающая на этом промежутке. Тогда уравнение имеет на промежутке I. не более одного корня

Пример 15: .

Рассмотрим функции и .

монотонно возрастает, а - убывает, следовательно, уравнение имеет не более одного корня.

Значение корня легко найти подбором:

Ответ:

Пример 8:

Функция возрастает на своей области определения, как сумма двух возрастающих функций, следовательно, уравнение имеет не более одного корня. Так как , то - единственный корень .

Ответ: