Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

IDZ_VysshMatematTerehov

.pdf
Скачиваний:
76
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
8 Мб
Скачать
☆

Терехов С.В. Индивидуальные домашние задания по высшей математике

4x2

− 17xy + 4 y2

= 0

. Решим первое уравнение системы

этому имеем

 

+ y3

= 65

 

x

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

2

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 y 2 − 17 x y + 4x2 = 0 .

x 2 4

 

 

 

− 17

+ 4

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

( x = 0 и y = 0 не являются корнями системы), вводя новую неизвестную t =

 

,

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4t 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

получим

 

− 17t + 4 =

0

.

Первое уравнение ( a = 4;

b = −17; c = 4 )

 

имеет дис-

 

 

 

 

65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3 + y3 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

криминант D = 289 − 64 = 225 ;

D = 15 , следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t = 17 − 15 = 1 ;

t

2

= 17 + 15 = 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

8

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, получаем системы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

1

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

y

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

y =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

y =

 

 

 

y

=

 

 

 

y = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

4

 

 

 

 

;

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

;

4

 

;

4 ;

.

 

I x

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

3

 

 

 

3

 

 

3

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

65

 

 

 

3

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x =

 

 

 

x

 

 

 

+ y

 

= 65

x

 

+ y

 

=

65

x

 

+

 

 

=

65

 

 

 

 

 

 

x

 

= 65

 

x

 

= 64

 

x

=

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II

 

 

 

 

 

– для второй системы неизвестные

 

и

y меняются местами,

x

 

 

 

x

x3 + y3 = 65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поэтому решением этой системы будет xy == 14 .

33.Если два математических выражения соединены знаками “ ≠ ”

(не равно), “ < ” (меньше), “ ≤ ” (меньше или равно), “ > ” (больше), “≥ ”

(больше или равно), то такое математическое предложение называ-

ется неравенством.

34.Неравенства со знаками “ ≠ ”, “ < ”, “ > ” называются строгими, а

остальные – нестрогими.

35.Решением неравенства называется частное значение или область значений неизвестной, при которых неравенство становится истинным.

Классификация неравенств аналогична той, которая принята для алгебраических и трансцендентных уравнений. Прежде, чем рассмотреть методы решения некоторых неравенств, заметим, что при решении некоторых неравенств используется неравенство Ко-

ши для оценки одной из частей заданного неравенства: a + b ≥ 2 ab

(a ≥ 0, b ≥ 0) .

36. Неравенство, которое содержит только полиномы первого порядка, называется линейным (например, ax + b > 0 , a ≠ 0 , (a R,b R) ).

Линейное неравенство решается следующим образом (для определённости выбран знак “ > ”): ax+ b > 0, ax > − b . Если a > 0 , то при

30

Терехов С.В. Индивидуальные домашние задания по высшей математике

делении обеих частей неравенства на коэффициент a знак неравенства не меняется x > −b / a . Если a < 0 , то деление обеих частей неравенства на этот коэффициент сопровождается изменением знака не-

равенства на противоположный x < − ba .

Неравенства вида Pn (x) > 0 при n ≥ 2; (знак неравенства “>” вы-

бран для определённости рассуждений) решаются методом интервалов, сущность которого состоит в следующем:

–находят корни xi уравнения Pn (x) = 0 ;

–раскладывают полином Pn (x) на простые множители;

–на каждом интервале ( − ∞; x1 ),...,( xi ; xi+1 ),...( xn ; ∞ ) определяют знак полинома Pn (x) , для чего из интервала берут произвольное число q и вычисляют величину Pn (q) ;

–после чего берут знак величины Pn (q) и пишут его над данным ин-

тервалом;

– по знаку неравенства (знакам “ < ” и “ ≤ ” соответствует знак полинома “–”, а знакам “ > ” и “ ≥ ” – знак “ + ”) выбирают необходимые интервалы.

Пример 36. Решить квадратное неравенство 6x2 − x − 12 ≤ 0 . Решим квадратное уравнение 6x2 − x − 12 = 0 :

D = (−1)2 − 4 6 (−12) = 1 + 288 = 289 ;

D = 17 ;

x

=

1

− 17

= −

4

; x

2

=

1 + 17

=

18

=

3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

12

3

 

12

12

2

 

Разложим полином на простые множители

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

4

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6x

 

− x − 12

= 6 x +

 

 

x

−

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отложим корни x1 и x2

 

на числовой оси и определим знаки полинома на ин-

 

4

 

4

 

 

3

3

 

, после чего по знаку неравенства “ ≤ ” выби-

тервалах − ∞; −

 

, −

 

 

;

 

,

 

;∞

3

3

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

раем те интервалы, на которых знак полинома “–”:

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

знак полинома

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

–

 

 

 

 

 

 

 

 

●

 

●

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

4

 

 

 

3

 

x −

4

;

3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

2

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

Для решения квадратных неравенств, содержащих функцию y = ax2 + bx + c , также важно помнить о расположении параболы относительно оси абсцисс в зависимости от знака коэффициента a при старшей степени неизвестной x и знака дискриминанта D . При a > 0 график функции y = ax 2 + bx + c в зависимости от знака дискриминанта D = b2 − 4ac расположен относительно оси абсцисс так, как показа-

31

Терехов С.В. Индивидуальные домашние задания по высшей математике

но ниже на соответствующих рисунках (рядом с рисунками приведены решения соответствующих неравенств):

1) D < 0

а) y > 0; б) y ≥ 0; в) y < 0; г) y ≤ 0;

x

3) D > 0.

x1 x2

2) D =

x R. x R. x R.

x R.

x0

а) y > 0; б) y ≥ 0;

xв) y < 0; г) y ≤ 0;

0.

а) y > 0; x (−∞; x0 ) (x0 ;∞).

б) y ≥ 0; x R. в) y < 0; x R.

x г) y ≤ 0; x = x0 .

x(−∞; x1) (x2 ; ∞).

x(−∞; x1] [x2 ; ∞).

x(x1; x2 ).

x[x1; x2 ].

При a < 0 график функции y = ax2 + bx + c в зависимости от знака дискриминанта D расположен относительно оси абсцисс так (рядом с рисунками приведены решения соответствующих неравенств):

4) D < 0.

x

6) D > 0.

x1 x2

а) y > 0; x R.

5) D = 0.

x а) y > 0; x R.

x0

б) y ≥ 0; x R.

 

б) y ≥ 0; x = x0 .

 

 

в) y < 0; x R.

 

 

в) y < 0; x (−∞; x0 ) (x0 ;∞).

г) y ≤ 0; x R.

 

 

г) y ≤ 0; x R.

а) y > 0; x (x1; x2 ).

 

 

б) y ≥ 0; x [x1; x2 ].

 

 

x в) y < 0; x (−∞; x ) (x

2

; ∞).

 

1

 

г) y ≤ 0; x (−∞; x1] [x2 ; ∞).

Пример 37. Решить квадратное неравенство 2x2 + x + 3 < 0 .

В этом неравенстве a = 2 > 0 , а дискриминант D = 12 − 4 2 3 = −23 < 0 . Для данного неравенства реализуется вариант 1) случай в), следовательно, неравенство решений не имеет: x R .

Пример 38. Решить квадратное неравенство − x2 + 2x − 3 ≤ 0 . Для данного неравенства a = −1 < 0 , а дискриминант

D = 22 − 4 (−1) (−3) = 4 − 12 = − 8 < 0 ,

значит по варианту 4) случай г) решением неравенства является множество вещественных чисел: x R .

37. Дробно-рациональным уравнением называется уравнение, кото-

рое обязательно содержит отношение полиномов.

Для решения таких уравнений надо уметь приводить дроби к

32

Терехов С.В. Индивидуальные домашние задания по высшей математике

общему знаменателю и помнить о том, что выражения, стоящие в знаменателях дробей, не должны обращаться в 0 (см. ОДЗ).

Пример 39. Решить дробно-рациональное уравнение

6 − x

+

1

−

1

= 1 .

3x2 − 12

2 − x

x − 2

 

 

 

 

Разложим знаменатель первой дроби на сомножители 3x2 −12 = 3(x − 2)(x + 2) , а знаменатель второй дроби представим в виде 2 − x = −(x − 2) и в силу этого из-

меним знак перед второй дробью на противоположный, тогда становится очевидным, что знаменатель первой дроби является наименьшим общим знаменателем для всех дробей

 

6 − x

−

1

−

1

= 1;

6 − x − 6( x + 2) − 3( x 2 − 4)

= 0 .

 

3( x − 2)( x + 2)

 

x − 2

x − 2

3( x − 2)( x + 2)

 

 

 

 

 

 

 

Выпишем ОДЗ: x−2 ≠ 0

; x ≠ 2

. После приведения дробей к общему знамена-

 

x+ 2 ≠ 0

 

x ≠ −2

 

 

 

 

 

телю его можно отбросить, так как дробь равна нулю тогда и только тогда, когда числитель дроби равен нулю.

Приведём подобные члены и решим квадратное уравнение

6 − x − 6x − 12 − 3x2 − 12 = 0; 3x2 + 7x − 6 = 0. D = 49 + 72 = 121 > 0, D = 11,

x = − 7 − 11

= −3 ОДЗ;

x

2

= − 7 + 11

=

2

ОДЗ.

 

1

6

 

 

6

3

 

 

 

 

 

 

38. Иррациональным уравнением называется уравнение, содержащее корни одной или различных степеней.

При решении таких уравнений надо помнить о том, что выра-

жение, стоящее под корнем чётной степени, должно быть неотрицательным, а сам корень чётной степени не может быть равен отрицательному выражению.

Рассмотрим на примерах методы решения иррационального уравнения:

А) уединение корня и возведение обеих частей уравнения в соответствующую степень.

Пример 40. Решить иррациональное уравнение 2 x − 3 + 1− x = 2.

Данный пример иллюстрирует важность правильного нахождения ОДЗ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

2x − 3 ≥ 0

 

x ≥

 

 

 

 

;

2 .

 

 

Найдём ОДЗ:

− x ≥ 0

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ≤ 1

 

 

 

●

●

 

x

 

 

 

 

1

 

3

ОДЗ: x (−∞; 1] [

3

; ∞) !?

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запись ОДЗ в указанном виде является самой распространённой ошибкой.

Напомним, что решением системы (в том числе и неравенств) является пере-

сечение, а не объединение множеств, следовательно, в этом случае правильное ОДЗ: x R , т.е. исходное уравнение решения не имеет.

33

Терехов С.В. Индивидуальные домашние задания по высшей математике

Пример 41. Решить иррациональное уравнение x + 1 + 1 − 3x = −1.

Данный пример оттеняет тот факт, что сумма неотрицательных величин не равна отрицательному числу. Чётные радикалы x +1 ≥ 0 и 1− 3x ≥ 0 , сле-

довательно, их сумма является положительной величиной, поэтому x R . Пример 42. Решить иррациональное уравнение x − 5 + 10 − x = 3 .

Этот пример показывает важность постоянного контроля неотрицательности выражения, к которому приравнивается корень чётной степени.

Выпишем ОДЗ: x − 5 ≥ 0

;

x ≥ 5

 

 

 

10 − x ≥ 0

 

x ≤ 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

●

●

x

 

 

5

10

x [5; 10].

Оставим один из корней, например, первый x − 5 в левой части уравнения, а другой корень 10 − x перенесём в правую часть уравнения

x − 5 = 3 − 10 − x .

Возведём обе части уравнения в квадрат (опасность появления лишних кор-

ней) (

x − 5 )2 = (3 − 10 − x )2 ; x − 5 = 9 − 6 10 − x + 10 − x . Перенесём оставшийся

корень в левую часть уравнения для того, чтобы перед ним стоял знак "+", а остальные члены соберём в правой части уравнения

6 10 − x = 24 − 2 x или 3 10 − x = 12 − x .

В правой части уравнения стоит выражение 12 − x , которое при определённых значениях неизвестной x может стать отрицательным, однако в найденном ОДЗ оно положительно. Вновь возведём обе части уравнения в квадрат

(снова возникает опасность появления посторонних корней)

(3 10 − x )2 = (12 − x )2 ; 9 (10 − x) = 144 − 24x + x2

или после преобразований

x2 − 15x + 54 = 0 ; D = (−15)2 − 4 1 54 = 225 − 216 = 9 > 0 ; D = 3 .

x = 15 − 3

= 6 ОДЗ;

x

2

= 15 + 3

= 9 ОДЗ.

1

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

Пример 43. Решить иррациональное уравнение x − x + 1 = 1.

Приведенный пример показывает опасность появления лишних корней при возведение чётных корней в соответствующую степень.

Выпишем ОДЗ: x + 1 ≥ 0 ; x ≥ −1. Уединим квадратный корень x + 1 = x − 1. За-

пишем дополнительное условие, связанное с требованием неотрицательности выражения x −1, к которому приравнивается чётный корень: x−1≥ 0; x ≥ 1. Накладывая дополнительное условие на основное ОДЗ, получим:

 

 

 

 

доп. условие

 

 

 

 

 

ОДЗ

●

●

 

 

x

-1

1

x [1;∞).

34

Терехов С.В. Индивидуальные домашние задания по высшей математике

Возведём обе части уравнения в квадрат (вновь напоминаем об опасности

появления посторонних корней):

(

x + 1 )2 = (x − 1)2 ; x + 1 = x2 − 2x + 1 ; x2 − 3x = 0 ; x(x − 3) = 0 .

Отсюда x1 = 0 ОДЗ; x2 = 3 ОДЗ.

Б) группировка применяется при наличии в заданном уравнении чётного числа корней одинаковой степени, которые собираются по частям уравнения так, чтобы после возведения в необходимую степень уравнение приобрело бы более простой вид.

Пример 44. Решить иррациональное уравнение 3x+8 − 3x + 5 = 5x − 4 − 5x − 7 .

На этом примере показана значимость предварительного анализа заданного примера для выбора правильного метода его решения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

5

 

 

 

 

3x + 8 ≥ 0; 3x + 5 ≥ 0

 

x ≥ −

 

;

x ≥ −

 

 

 

 

3

3

.

Для этого примера ОДЗ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5x − 4

≥ 0; 5x − 7

≥ 0

 

x ≥

4

 

;

 

x ≥

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

5

 

 

 

 

●

 

●

●

●

x

 

 

−

8

−

5

4

7

7

 

3

3

5

5

x

5

;∞

 

 

 

 

Проанализируем данное уравнение: группировка корней 3 x + 8 + 5 x − 7 и

3 x + 5 + 5 x − 4 приводит к тому, что при возведении в квадрат указанных

сумм получаем одинаковые выражения в обеих частях уравнения, которые

сокращаются: (

3 x + 8 + 5 x − 7 )2 = ( 5 x − 4 +

3 x + 5 )2 ;

3x + 8 + 2 3 x + 8 5 x − 7 + 5x − 7 = 5x − 4 + 2 5 x − 4 3 x + 5 + 3x + 5 ,

т.е. получаем

(3x + 8)(5x − 7) = (3x + 5)(5x − 4)

или (3x + 8)(5x − 7) = (3x + 5)(5x − 4) .

После раскрытия скобок и приведения подобных членов, получим

15x2 + 19x − 56 = 15x2 + 8x − 20 ; 19x − 8x = 56 − 20 ; 11x = 36 ; x =

36

(≈ 3,27) ОДЗ.

11

 

 

В) введение вспомогательной неизвестной для упрощения выраже-

ния, которое стоит под знаком корня, или для замены самого корня с целью изменения формы записи самого уравнения.

Пример 45. Решить иррациональное уравнение x − 2 x −1 + x + 3 − 4 x −1 =1.

Прежде, чем записать ОДЗ, упростим уравнение путём введения новой неизвестной x − 1 = t ≥ 0 , тогда x − 1 = t 2 , x = t 2 + 1 . Подставим в уравнение x = t 2 + 1

и x − 1 = t , получим t 2 + 1− 2t + t2 + 1+ 3 − 4t = 1; t2 − 2t +1 + t2 − 4t + 4 = 1. За-

метим, что под корнями стоят полные квадраты

t2 − 2t +1= (t −1)2 и t 2 − 4t + 4 = (t − 2)2 .

Извлечение квадратных корней из этих выражений (t −1)2 = t −1 и (t − 2)2 = = t −2 , приводит к уравнению с модулями t − 1 + t − 2 = 1 , которое будет ре-

35

Терехов С.В. Индивидуальные домашние задания по высшей математике

шено ниже. Данный пример показывает, что введение новой неизвестной существенно упрощает не только форму записи уравнения, но и вид самого ОД З: x − 1 ≥ 0; x ≥ 1 также упрощается по сравнению с тем, как оно было бы запи-

x − 1 ≥ 0

 

 

 

 

 

 

сано в первоначальном виде ОДЗ: x − 2

x − 1 ≥ 0 .

 

 

 

 

 

 

− 4 x − 1

≥ 0

 

 

 

 

 

x + 3

 

 

 

 

 

Г) использование различных алгебраических формул

 

 

 

Пример 46. Решить иррациональное уравнение

x −

1

+ 1 −

1

=

x − 1 .

 

 

 

x

 

x

 

x

x ≠ 0; x− 1 ≥ 0

Запишем ОДЗ: x . Решим второе неравенство, которое после приве-

1− 1 ≥ 0

x

дения к общему знаменателю, принимает вид:

x 2 − 1

≥ 0

;

(x −1)(x +1)

≥ 0 . С учё-

том первого неравенства решение имеет вид

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

–

 

+

 

 

–

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

●

 

 

○

 

 

●

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

 

 

0

 

 

1

 

 

 

 

 

x [−1; 0) [1; ∞).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Третье неравенство после аналогичных действий принимает вид

 

 

x(x − 1) ≥ 0 ,

решение которого с учётом первого неравенства есть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

○

–

●

 

+

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

1

 

 

 

 

x (−∞; 0) [1; ∞).

 

 

 

 

 

 

x [−1;0) [1;∞). Для

Беря пересечение множеств, найдём окончательное ОДЗ:

решения уравнения воспользуемся формулой

 

(a − b)(a + b) = a2 − b2 ,

для чего

умножим обе части уравнения на выражение

 

 

x −

1

 

−

1 −

1

(здесь возникает

опасность появления посторонних корней).

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

x

− 1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

x −

+

1 −

 

 

 

x −

−

 

1

−

 

=

 

 

 

x −

−

 

1 −

 

 

 

 

 

 

 

x

x

 

 

 

x

 

x

 

 

x

 

 

 

 

 

x

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x −

1

 

1

=

x

− 1

 

x −

1

−

1 −

1

 

;

 

x − 1

−

x

− 1

 

x −

1

− 1 −

1

 

 

− 1 −

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0 ;

 

x

 

x

 

 

x

 

 

 

 

x

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x −

1) 1

−

x

 

 

x

−

x

− 1 −

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Это уравнение является распадающимся, то есть эквивалентно совокупности

x −1

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

уравнений

1

 

x −

1

−

1−

1

 

= 0

. Из первого уравнения находим x1 = 1 ОДЗ.

1−

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

x

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

Терехов С.В. Индивидуальные домашние задания по высшей математике

Второе уравнение перепишем в виде:

 

x −

1

−

1−

1

= x . Рассмотрим это урав-

нение в системе с исходным уравнением

 

 

x

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x −

1

−

1 −

1

= x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

x

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x −

+

1 −

=

x − 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Складывая уравнения, получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 x −

1

= x +

x − 1

; 2

x −

1

= x −

1

+ 1

;

 

 

1

− 2

x −

1

+ 1

= 0 .

x

x

x

x

x −

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

Введём замену

x − 1

= t ≥ 0 , тогда уравнение приобретает вид t2 − 2 t +1= 0 или

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

(t − 1)2 = 0 t = 1 – удовлетворяет условию t ≥ 0 . Следовательно, x −

1

= 1 или

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

x −

= 1 x2 − x − 1 = 0 . Решим это квадратное уравнение:

 

 

 

 

 

 

x

 

D = (−1)2 − 4 1 (−1) = 5 > 0 ;

 

D = 5 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

= 1−

5 (≈ −0,62) ОДЗ ;

x3 = 1+

2

5 (≈ 1,62) ОДЗ.

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

39. Математические предложения, которые содержат

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

f (x), f (x) ≥

0

,

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− f

(x), f (x) <

0

 

 

 

называются уравнениями (неравенствами) с модулем.

Абсолютная величина любого выражения принимает только неотрицательные значения ( f (x) ≥ 0 ), поэтому при решении уравне-

ний и неравенств с модулем следует помнить о том, что f (x) не

может быть меньше или равным отрицательному выражению. Из определения модуля следует, что корни уравнения f (x) = 0 разбивают числовую ось на интервалы, на которых функция f (x) принимает либо положительные (на таких интервалах f (x) заменяется на f (x) ), либо отрицательные значения (на таких интервалах f (x) за-

меняется на отрицательное выражение − f (x) ). Таким образом, методическая схема решения уравнения (неравенства) с модулем сле-

дующая:

–решают уравнение f (x) = 0 ;

–корнями этого уравнения разбивают числовую ось на интервалы

(обычно правый конец интервала включается в интервал);

–на каждом интервале в зависимости от знака f (x) модуль этой

функции меняют на выражение f (x) или − f (x) ;

37

Терехов С.В. Индивидуальные домашние задания по высшей математике

– в каждой области решают исходное уравнение (неравенство) с модулем, в котором модуль f (x) заменён на соответствующее вы-

ражение;

– найденное решение проверяется на принадлежность к рассматриваемому интервалу, для которого получено это решение (для неравенств ищется область пересечения множества решений с исследуемым интервалом).

Пример 47. Решить уравнение с модулем 3x − 4 = −5 .

Модуль любого выражения не может быть равен отрицательному чи-

слу, поэтому решением данного уравнения является x R . Пример 48. Решить уравнение с модулем 2x + 4 = 6 .

Решаем уравнение 2x + 4 = 0; x = −2 . Данное значение неизвестной делит числовую ось на две области, в которых определим знак функции f (x) = 2x + 4 . Для этого из каждого интервала возьмем произвольное число x0 и вычислим значение f (x0 ) , обращая внимание не на полученное значение функции, а на его знак. Если значение функции f (x0 ) > 0 , то на этом интервале в исходное уравнение вместо f (x) подставляем f (x) , в противном случае – (− f (x)) . На

каждом интервале решаем исходное уравнение и проверяем принадлежность полученного решения к интервалу, на котором решалось уравнение.

I

 

 

− ∞ < x ≤ −2

− 2 II

− 2 < x < ∞

x

 

 

f (−3) = 2 (−3) + 4 = −2 < 0.

 

 

 

f (0) = 2 0 + 4 = 4 > 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x + 4

 

= −(2x + 4) = −2x − 4;

 

 

 

2x + 4

 

= 2x + 4;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 2x − 4 = 6; − 2x = 10; x = −5 (I )

 

2x + 4 = 6;

2x = 2; x = 1 (II ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 49. Решить уравнение с модулем 3 − x = 5 + 2x .

Справа стоит выражение, которое должно быть неотрицательным,

поэтому возникает дополнительное условие отбора вещественных корней:

5 + 2x ≥ 0 или x ≥ −5 / 2 .

Дальше действуем согласно вышеописанной методике: 3 − x = 0; x = 3 . Учиты-

вая область допустимых значений неизвестной величины, в этом примере получим следующие области:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

доп. условие

 

5

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

 

I

−

≤ x ≤ 3

 

3 II

 

 

 

 

 

 

3< x < ∞

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

3 − x

= 3 − x;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 (I )

 

 

 

3 − x

 

= −(3 − x) = x − 3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 − x = 5 + 2x; 3x = −2; x = −

 

x − 3 = 5 + 2x; x = −8 (II ).

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 50. Решить уравнение с модулем

 

 

t − 1

 

+

 

t − 2

 

= 1.

 

 

 

 

 

 

Решая уравнения t − 1 = 0 (t1 = 1)

и t − 2 = 0 (t2 = 2) , находим точки, которые раз-

бивают числовую ось на три интервала (см. рис. на следующей странице).

Обращаем внимание на тот факт, что решением уравнения в области II явля-

38

Терехов С.В. Индивидуальные домашние задания по высшей математике

ется интервал, а само уравнение сводится к тождеству. При решении не-

равенств с модулем можно использовать вышеизложенный подход, при этом в каждой области находят пересечение полученного решения с областью, в которой решалось неравенство.

I

 

 

 

 

− ∞ < t ≤ 1

1 II

1 < t ≤ 2

2 III

 

2 < t < ∞

t

 

 

t − 1

 

= −(t − 1) = 1 − t.

 

 

t − 1

 

= t − 1.

 

 

 

t − 1

 

= t − 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t − 2

 

= −(t − 2) = 2 − t.

 

 

t − 2

 

= −(t − 2) = 2 − t.

 

 

 

t − 2

 

= t − 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − t + 2 − t = 1; − 2t = −2;

 

t − 1 + 2 − t = 1; 1 ≡ 1.

 

t − 1 + t − 2 = 1; 2t = 4;

 

t = 1 (I ).

 

t (1; 2]

 

 

t = 2 (III ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Другой способ состоит в том, что

f (x)

 

> g(x)

f (x) > g(x)

;

 

 

 

 

 

f (x) < −g(x)

 

f (x) < g(x) f (x) < g(x) f (x) > −g(x)

g(x) ≥ 0

(символ “ ” означает взаимную эквивалентность).

Пример 51. Решить неравенство с модулем 3x − 4 ≥ 2x − 1.

Еще раз обращаем внимание на тот факт, что при знаках неравенств “ > ” и “ ≥ ” не надо выписывать дополнительного условия отбора вещественных ре-

шений неравенства с модулем. Решим эквивалентную неравенству с модулем

3x − 4

 

≥ 2x − 1 совокупность неравенств 3x − 4 ≥ 2x − 1

; x ≥ 3

; x ≥ 3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

3x − 4 ≤ −(2x − 1)

5x ≤ 5

x ≤ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

●

●

 

x

 

 

1

3

 

x (−∞; 1] [3; ∞) .

40. Математическое выражение, содержащее показательную, логарифмическую или тригонометрические функции называется транс-

цендентным уравнением (неравенством).

А. Для успешного решения показательных уравнений и неравенств необходимо усвоить свойства функции y = a x (a > 0, a ≠ 1, a R) :

1) a x > 0 , x R (квантор “ ” означает для всех);

2)если 0 < a < 1 , то функция убывает x R ;

3)если a > 1 , то функция возрастает x R ;

4) a0 =1, a ≠ 0 ; 5) a1 = a ; 6) 1x =1 ; 7) (a x ) y = a x y ; 8) a x a y = a x + y ;

9)

a x

 

x− y

; 10)

 

x

x

x

;

11)

ax

a x

; 12)

 

x

 

y

x = y; 13) a

− x

 

1

;

 

=a

 

a

 

b = (a b)

 

 

=

 

 

a

 

= a

 

 

=

 

 

a y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bx

b

 

 

 

 

 

 

 

 

a x

 

14) aloga b=b – основное показательно-логарифмическое тождество.

При решении таких уравнений и неравенств применяют следующие

методы:

а) уравнения, сводящиеся за счёт преобразований к виду af (x) =b(b≠a):

39

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]