Курсовая Рішення ірраціональних рівнянь
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего
от 25%

Подписываем
договор
Курсова робота
Рішення ірраціональних рівнянь
Введення
Тема моєї курсової роботи рішення ірраціональних рівнянь. Я вибрала її тому, що в навчальному курсі, цьому матеріалу присвячено мало годин, а в задачниках велика кількість прикладів присвячена саме цій темі.
Тому у вивченні «ірраціональних рівнянь» я маю на меті - дати основні визначення ірраціональним рівнянням і теоремам. Визначити які бувають види рівнянь. Розглянути правила рішення ірраціональних рівнянь.
Задачі моєї роботи - вивчити наукову й методичну літературу, підібрати й розглянути задачі для даної теми.
У моїй курсовій роботі показані рішення ірраціональних рівнянь як стандартного методу, так і не стандартного методу рішення. Я намагалася як можна доступніше охопити проблеми цієї теми. Звичайно, всі не можна врахувати в курсовій роботі, але я постараюся нижче викласти основні моменти. Я хотіла б зробити дану роботу допоміжним посібником при вивченні теми «Ірраціональні рівняння».
1. Основні визначення й теореми
Визначення 1. Рівняння - це два вираження, з'єднані знайомий рівності; у ці вираження входить одна або трохи змінних, називаних невідомими.
Приклад 1.
Приклад 2.
Визначення 2. Рівність виду
Приклад 1.
Далі розглядаємо рівняння з однієї змінної.
Визначення 3. Усяке значення змінної, при якому вираження
Приклад 1. Рівняння
Визначення 4. Вирішити рівняння - виходить, знайти множину всіх його рішень або довести, що їх немає.
Приклад 1. Рівняння
Відповідь: {4}.
Приклад 2. Рівняння
Відповідь:
Приклад 3. Рівняння
Відповідь:
Визначення 5. Тотожність (тотожна рівність) - це рівність двох виражень зі змінними, вірне при всіх припустимих значеннях вхідних у нього змінних. Тотожностями вважаються й вірні числові рівності, а також рівності, що перетворюються у вірну числову рівність для всіх числових значень букв, для яких ці вираження визначені.
Приклад 1. Рівність
Приклад 2. Рівність 2=2 тотожність.
Визначення 6. Тотожне перетворення вираження - це заміна вираження на тотожно рівне йому вираження, тобто рівне для всіх числових значень вхідних у нього змінних.
До тотожних перетворень ставляться, наприклад, приведення подібних доданків; розкладання на множники; приведення алгебраїчних дробів до загального знаменника; розкладання їх на елементарні дроби й інші.
Визначення 7. Ірраціональним називають рівняння, у якому змінна втримується під знаком радикала або під знаком введення в дробовий ступінь.
Приклад 1.
Приклад 2.
Визначення 8. Областю визначення рівняння (або областю припустимих значень змінної - ОПЗ)
Приклад 1.
Приклад 2.
Виходить, ОПЗ:
Приклад 3.
Визначення 9. Нехай дані рівняння:
Якщо кожний корінь рівняння (1) є одночасно коренем рівняння (2), то рівняння (2) називається наслідком рівняння (1). Наслідок позначається в такий спосіб:
Приклад 1.
У процесі рішення рівняння часто доводиться застосовувати такі перетворення, які приводять до рівняння, що є наслідком вихідного. Рівнянню-Наслідку задовольняють всі корені вихідного рівняння, але, крім них, рівняння-наслідок може мати й такі рішення, які не є коріннями вихідного рівняння, так звані, «сторонні» корені. Щоб виявити й відсіяти «сторонні» корінь, звичайно надходять так: всіх знайдених корінь рівняння-наслідку перевіряють підстановкою у вихідне рівняння.
Розглянемо приклади перетворень, які можуть привести до розширення ОПЗ, тобто до появи «сторонніх» корінь.
Заміна рівняння
Якщо при деякому значенні
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення.
Перевірка.
При
Відповідь:
2. Введення обох частин рівняння у квадрат
Нехай дані два рівняння
У той же час із рівності квадратів чисел не потрібне рівність цих чисел. Тому з рівняння (2) не потрібне рівняння (1). Звідси випливає, що якщо при рішенні рівняння використовувалося введення обох частин рівняння у квадрат, те потрібно повести додаткове дослідження, що дозволяє виключити «сторонні» корені, якщо вони з'явилися.
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення. Зведемо обидві частини цього рівняння у квадрат.
Перевірка.
Якщо
Якщо
Отже, рівняння має єдиний корінь: 4.
Відповідь: {4}.
3. Виконання в одній частині (або в обох частинах) рівняння тотожних перетворень, що приводять до розширення області визначення рівняння.
Якщо деяке тотожне перетворення привело до розширення області визначення рівняння, то одержуємо рівняння - наслідок. При цьому можуть існувати такі значення змінної, які є коріннями вихідного рівняння.
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення. Виконавши приведення подібних доданків, одержимо:
Перевірка.
Якщо
Якщо
Отже, рівняння має єдиний корінь:5.
Відповідь: {5}.
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення.
Перевірка.
Якщо
Якщо
Отже, рівняння має єдиний корінь:-2.
Якщо при рішенні рівняння ми замінили його рівнянням - наслідком, то зазначена вище перевірка є невід'ємною частиною рішення рівняння. Тому важливо знати, при яких перетвореннях дане рівняння переходить у наслідок.
Розглянемо рівняння
Виходить, рівняння (4) є наслідок рівняння (3). Ясно, що рівняння (3) і (4) рівносильні, якщо «стороннє» рівняння
Теорема 1. Якщо обидві частини рівняння помножити на
Приклад 1.
Помітимо, що подібне перетворення, тобто перехід від рівняння (4) до рівняння (3) діленням обох частин рівняння (4) на вираження
Приклад 2. Рівняння
Ділення обох частин рівняння на
Знову візьмемо рівняння (3) і зведемо обидві його частини у квадрат. Одержимо рівняння:
Приклад 3. Рівняння
Теорема 2. При піднесенні обох частин рівняння у квадрат (і взагалі в будь-який парний ступінь) виходить рівняння, що є наслідком вихідного.
Приклад 1.
При рішенні ірраціонального рівняння найчастіше намагаються замінити його більше простим, але рівносильним вихідному. Тому важливо знати рівносильні перетворення.
Визначення 10. Рівняння, що має ті самі корінь, називають рівносильними рівняннями. Рівняння, що не мають корінь, також уважають рівносильними. Іншими словами два рівняння називають рівносильними, якщо множини їхніх рішень збігаються. Рівносиль позначається в такий спосіб:
Приклад 1. Рівняння
Приклад 2. Рівняння
Приклад 3. Рівняння
Визначення 11. Нехай дані рівняння
Приклад 1.
Відзначимо, що часто множину М збігається або з ОПЗ рівняння
Є ряд теорем про рівносиль рівнянь.
Теорема 3. При піднесенні обох частин рівняння в ту саму непарний ступінь виходить рівняння, рівносильне вихідному.
Приклад 1.
Теорема 4. Якщо в рівнянні який-небудь доданок перенести з однієї частини в іншу, змінивши його знак, то вийде рівняння, рівносильне вихідному.
Приклад 1.
Теорема 5. Якщо обидві частини рівняння помножити або розділити на одне й теж відмінне від нуля число, то вийде рівняння, рівносильне вихідному.
Приклад 1.
Теорема 6. Якщо в який або частини рівняння виконати тотожні перетворення, що не міняють області визначення рівняння, то вийде рівняння, рівносильне вихідному.
У шкільній практиці при рішенні ірраціональних рівнянь найчастіше використовуються два основних методи:
1) обох частин рівняння в ту саму ступінь;
2) введення нових (допоміжних) змінних.
Ці методи будемо вважати стандартними. В обов'язковому шкільному курсі звичайно цими методами й обмежуються. Однак іноді доводиться застосовувати нестандартні методи й штучні прийоми рішення ірраціональних рівнянь.
Типова помилка при рішенні ірраціональних рівнянь полягає в тому, що школярі без додаткових пояснень використовують перетворення, що порушують рівносиль, що приводить до втрати кореня і появі «сторонніх» коренів.
При піднесенні обох частин ірраціонального рівняння в ту саму ступінь потрібне мати на увазі, що якщо ступінь - не парне число, то одержимо рівносильне рівняння, якщо ж ступінь - парне число, то одержимо рівняння - наслідок. Тому при рішенні ірраціональних рівнянь у більшості випадків необхідна перевірка знайдених рішень.
Перевірки можна уникнути, якщо вирішувати ірраціональні рівняння за допомогою рівносильних замін. Для цього корисно знать наступні теореми.
Теорема 7. Рівняння виду
Рівняння виду
Теорема 8. Рівняння виду
Рівняння виду
Далі розглянемо більш докладно типи ірраціональних рівнянь і методи їхнього рішення.
Як правило, у шкільному курсі розгляд ірраціональних рівнянь зводиться до розбору декількох нескладних прикладів. Вони в більшості випадків вирішуються введенням у квадрат лівої й правої частин рівняння. Після рішення обов'язково виконується перевірка. Не звертається увага на те, що ірраціональні рівняння можуть вирішуватися й з використанням поняття рівносиль. У даному параграфі представлені різні види ірраціональних рівнянь, які можна віднести до стандартного й вирішувати одним з наступних методів, а саме:
1) метод переходу до рівняння - наслідку з наступною перевіркою отриманих корінь;
2) метод рівносильного переходу до рівняння або до змішаної системи;
3) метод введення нової змінної.
2.1 Рівняння виду
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення. Зведемо обидві частини вихідного рівняння у квадрат.
Відповідь: {6}.
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення. У лівій частині вихідного рівняння коштує арифметичний квадратний корінь - він по визначенню ненегативний, а в правій частині - негативне число.
Отже, рівняння не має кореня.
Відповідь:
Запишемо рівносиль, за допомогою якої вирішуються рівняння даного виду.
Приклад 3. Вирішити рівняння
Рішення. Зведемо обидві частини вихідного рівняння в куб.
Відповідь: {-5}.
Запишемо рівносиль, за допомогою якої вирішуються рівняння даного виду:
2.2 Рівняння виду
Досить часто при рішенні рівнянь даного виду учні використовують наступне формулювання властивості добутку «Добуток двох співмножників дорівнює нулю, коли хоча б один з них дорівнює нулю». Помітимо, що формулювання властивості добутку повинна виглядати в такий спосіб: « добуток двох співмножників дорівнює нулю, коли хоча б один з них дорівнює нулю, а іншої при цьому має сенс».
Запишемо рівносиль, за допомогою якої вирішуються рівняння даного виду:
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення.
Відповідь: {-2;6}.
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення. У цьому випадку рівняння не має виду, зазначеного в заголовку. Отже, його необхідно перетворити. Але спочатку знайдемо ОПЗ змінної
ОПЗ:
Перетворимо рівняння до виду
При рішенні рівняння учні часто необґрунтовано ділять обидві частини рівняння на вираження, що містить невідоме (у цьому випадку, на
Вирішимо кожне рівняння із сукупності.
З огляду на, що ОПЗ:
Отже, сукупність прийме наступний вид:
Повернемося до системи:
Відповідь: {-3;6}.
2.3 Ірраціональні рівняння, які вирішуються введенням нової змінної
При рішенні різних видів рівнянь: раціональних, тригонометричних, показових часто використовується метод введення нової змінної. Нова змінна в рівняннях іноді дійсно очевидна, але іноді її важко побачити, а можна виявити тільки лише в процесі яких або перетворень. Буває корисно ввести не одну, а дві змінні. Бачимо типові випадки введення нових змінних в ірраціональних рівняннях.
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення. Уведемо нову змінну. Нехай
Виконаємо зворотну заміну.
Відповідь:{34}.
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення. Самота радикала й введення в ступінь обох частин рівняння привело б до громіздкого рівняння. У той же час, якщо виявити деяку спостережливість, то можна помітити, що дане рівняння зводитися до квадратного. Дійсно, помножимо обидві частини заданого рівняння на 2, одержимо, що
Уведемо нову змінну. Нехай
Виконаємо зворотну заміну.
Так як вихідне рівняння рівносильне рівнянню
Відповідь: {-2;3,5}.
Приклад 3. Вирішити рівняння
Рішення. Перетворимо дане рівняння.
Уведемо нову змінну. Нехай,
Виконаємо зворотну заміну.
2.4 Рівняння виду
Дані рівняння можна вирішити за допомогою основного методу рішення ірраціональних рівнянь (введення у квадрат обох частин рівняння), але іноді їх можна вирішити й іншими методами.
Розглянемо рівняння
Використовуючи, що
Таким чином, рівняння (3) є наслідком рівняння (1). Складаючи ці два рівняння й множачи отримане рівняння на а, одержимо рівняння
Зауваження. Відзначимо, що точно також доводиться, що рівняння (4) є наслідок рівняння
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення. Різниця підкореневих виражень
те рівняння
Перевіркою переконуємося, що обоє цих числа є коріннями вихідного рівняння.
Відповідь:
Зауваження. Рівняння виду
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення.
Відповідь:
Зауваження. Також рівняння виду
Приклад 3. Вирішити рівняння
Рішення. Знайдемо ОПЗ змінної х.
ОПЗ:
На ОПЗ обидві частини рівняння позитивні, тому після введення у квадрат одержимо рівняння:
Іноді рішення рівняння можна знайти, вирішуючи його на різних числових проміжках.
Для кожного
Для
Відповідь:
Приклад 4. Вирішити рівняння
Рішення. Перетворимо вихідне рівняння.
Зведемо обидві частини даного рівняння у квадрат.
Перевірка показує, що 5 є коренем вихідного рівняння.
Зауваження. Іноді значно простіше можна вирішувати рівняння виду
Виходить, вихідне рівняння, якщо має корінь, те тільки один. У цьому випадку, з огляду на, що
Приклад 5. Вирішити рівняння
Рішення. Якщо обидві частини вихідного рівняння піднести до квадрата, то вийде досить складне рівняння. Надійдемо по-іншому: перетворимо рівняння до виду:
Вирішимо нерівність системи.
Рішенням системи є множина:
Вирішимо рівняння системи.
Переконуємося, що 2 належить множині рішень нерівності (мал.1).
Зауваження. Якщо вирішувати дане рівняння введенням обох частин у квадрат, то необхідно виконати перевірку. 2 - ціле число, тому при виконанні перевірки труднощів не виникають. А що стосується значення
Приклад 6. Вирішити рівняння
Рішення. Знайдемо ОПЗ змінної х.
ОПЗ:
Отже,
Для будь-яких значень
Нехай
Уведемо нову змінну.
Виконаємо зворотну заміну.
Тоді
Відповідь:
Приклад 7. Вирішити рівняння
Рішення. Знайдемо ОПЗ змінної х.
ОПЗ:
Отже, що
Легко бачити, що
Розділимо обидві частини рівняння на
Перетворимо
Відповідь:
Приклад 8. Вирішити рівняння
Рішення. Перетворимо вихідне рівняння.
Зведемо обидві частини отриманого рівняння у квадрат.
Тоді
Отже, перевірка показує, що -1,2 - не є коренем вихідного рівняння, а 3 - є.
Зауваження. Дане рівняння можна вирішувати й за допомогою рівносильних переходів, але тоді його рішенні буде набагато складніше, ніж наведене вище.
Відповідь: {3}.
Приклад 9. Вирішити рівняння
Рішення. Помітимо, що всі квадратні тричлени позитивні відносно
Позначимо для стислості підкореневі вираження через
Повернемося до рівняння.
Друге рівняння сукупності рішень не має, оскільки обидва знаменники позитивні. Отже,
Зауваження. Також рішення даного рівняння можна знайти, досліджуючи його на різних числових проміжках.
Спочатку виділимо
Отже, вихідне рівняння має вигляд:
Позначимо для стислості підкореневі вираження через
Якщо
Отже, при
Якщо
Отже, при
Якщо
Отже, -1 є єдиним коренем вихідного рівняння.
Відповідь:{-1}.
Зауваження. Отже, при рішенні рівнянь із радикалами потрібне вміти користуватися кожним із цих методів і вибирати в кожному випадку оптимальний.
3. Не стандартні методи рішення ірраціональних рівнянь
Існують ірраціональні рівняння, які вважаються для школярів звичайних освітніх шкіл задачами підвищених труднощів. Для рішення таких рівнянь краще застосовувати не традиційні методи, а прийоми, які не зовсім звичні для учнів. У цій главі приводяться рішення рівнянь заснованих на графічних міркувань, властивостях функції (таких, як монотонність, обмеженість, парність), застосуванні похідній і т.д.
3.1 Застосування основних властивостей функції
3.1.1 Використання області визначення рівняння
Іноді знання області визначення рівняння дозволяє довести, що рівняння не має рішень, а іноді дозволяє знайти рішення рівняння безпосередньою підстановкою чисел з її.
Приклад 1. Вирішити рівняння
.
Рішення. Знайдемо область визначення рівняння.
ОПЗ:
.
Отже, дана система рішень не має.
Так як система рішень не має, то й дане рівняння не має корінь.
Відповідь:
.
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення. Знайдемо ОПЗ змінної х.
ОПЗ:
.
Отже,
або
.
Таким чином, рішення даного рівняння можуть перебувати серед знайдених двох чисел.
Перевіркою переконуємося, що тільки 2 є коренем вихідного рівняння.
Відповідь: {2}.
3.1.2 Використання області значень рівнянь
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення..
, отже,
, але
(права частина рівняння негативна, а ліва позитивна), значить дане рівняння не має рішень.
Відповідь:
Приклад 2. Вирішити рівняння
.
Рішення.
, те
;
;
;
;
;
;
.
Отже, ліва частина рівняння приймає ненегативне значення тільки при
. А це значить, що його коренем може бути тільки значення 5, а може трапитися, що рівняння взагалі не буде мати корінь. Для рішення цього питання виконаємо перевірку.
Перевірка показує, що 5 є коренем вихідного рівняння.
Відповідь: {5}.
3.1.3 Використання монотонності функції
Рішення рівнянь і нерівностей з використанням властивостей монотонності ґрунтується на наступних твердженнях.
1. Нехай f(x) - безперервна й строго монотонна функція на проміжку Q, тоді рівняння f(x)=c, де c - дана константа може мати не більше одного рішення на проміжку Q.
2. Нехай f(x) і g(x) - безперервні на проміжку Q функції, f(x) - строго зростає, а g(x)- строго убуває на цьому проміжку, тоді рівняння f(x)= g(x) може мати не більше одного рішення на проміжку Q.
Відзначимо, що в кожному з випадків проміжки Q можуть мати один з видів:
Приклад 1. Вирішимо рівняння
Рішення. Знайдемо ОПЗ змінної х.
ОПЗ:
.
Отже,
.
На ОПЗ функції
й
безперервні й строго убувають, отже, безперервна й убуває функція
. Тому кожне своє значення функція h(x) приймає тільки в одній крапці. Так як h(2)=2 , те 2 є єдиним коренем вихідного рівняння.
Відповідь: {2}.
3.1.4 Використання обмеженості функції
Якщо при рішенні рівняння
вдається показати, що для всіх
з деякої множини М справедливі нерівності
й
, то на множині М рівняння
рівносильне системі рівнянь:
.
Приклад 1. Вирішити рівняння
.
Рішення. Функції, що коштують у різних частинах рівняння, визначені на
. Для кожного
. Отже, дане рівняння рівносильне системі рівнянь
.
Вирішимо друге рівняння системи:
;
;
Тоді

Перевірка показує, що 0 є коренем даного рівняння, а - 1-не є.
Відповідь:{0}.
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення. Оцінимо підкореневі вираження.

Отже,
, 
Так як перший доданок лівої частини вихідного рівняння обмежено знизу одиницею, а другий доданок-3, те їхня сума обмежена знизу 4. Тоді ліва частина рівняння стає рівної правої частини рівняння при
.
Відповідь:{2}.
3.2 Застосування похідної
У вищенаведених рівняннях були розглянуті застосування деяких властивостей функції, що входять у рівняння. Наприклад, властивості монотонності, обмеженості, існування найбільшого й найменшого значень і т.д. Іноді питання про монотонність, про обмеженість і, особливо, про знаходження найбільшого й найменшого значень функції елементарними методами вимагає трудомістких і тонких досліджень, однак він істотно спрощується при застосуванні похідної. (Наприклад, не завжди можна догадатися, як і яка нерівність застосувати з «класичних»).
Розглянемо застосування похідної при рішенні рівнянь.
3.2.1 Використання монотонності функції
Надалі ми будемо користуватися наступними твердженнями:
1) якщо функція f(x) має позитивну похідну на проміжку М,
те ця функція зростає на цьому проміжку;
2) якщо функція
безперервна на проміжку
й має усередині проміжку позитивну (негативну) похідну, те ця функції зростає ( убуває) на проміжку;
3) якщо функція
має на інтервалі (а;b) тотожно рівну нулю похідну, те ця функція
є постійна на цьому інтервалі.
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення. Розглянемо функцію
.
На цьому проміжку
безперервна, усередині його має похідну:

Ця похідна позитивна усередині проміжку
. Тому функція
зростає на проміжку М. Отже, вона приймає кожне своє значення в одній крапці. А це означає, що дане рівняння має не більше одного кореня. Легко бачити, що -1 є коренем даного рівняння й по сказаному вище інших корінь не має.
Відповідь:
3.2.2 Використання найбільшого й найменшого значень функції
Справедливі наступні твердження:
найбільше (найменше) значення безперервної функції, прийняте на інтервалі
може досягатися в тих крапках інтервалу
, у яких її похідна дорівнює нулю або не існує (кожна така крапка називається критичною крапкою);
щоб знайти найбільше й найменше значення безперервної на відрізку
функції, що має на інтервалі (а;b) кінцеве число критичних крапок, досить обчислити значення функції у всіх критичних крапках, що належать інтервалу (а;b), а також у кінцях відрізка й з отриманих чисел вибрати найбільше й найменше; якщо в критичній крапці
функція безперервна, а її похідна, проходячи через цю крапку, міняє знак з «мінуса» на «плюс», то крапка
- крапка мінімуму, а якщо її похідна міняє знак з «плюса» на «мінус», те
- крапка максимуму.
Приклад 1. Вирішити рівняння
.
Рішення. Знайдемо ОПЗ змінної x.
ОПЗ:
.
Розглянемо безперервну функцію
на відрізку [2;4], де D(f)=[2;4].
Функція f(x) на інтервалі (2;4) має похідну:
, звертаються в нуль тільки при х=3.
Так як функція f(x)безперервна на відрізку [2;4], те її найбільше й найменше значення перебувають серед чисел f(3);f(2);f(4). Так як f(3)=2;f(2)=f(4)=
,
, те найбільше значення f(x) є f(3)=2.
Отже, дане рівняння має єдиний корінь: 3.
Відповідь:{3}.
4. Змішані ірраціональні рівняння й методи їхнього рішення
4.1 Ірраціональні рівняння, що містять подвійну ірраціональність
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення. Зведемо обидві частини рівняння в куб.
Зведемо обидві частини отриманого рівняння у квадрат. 
Уведемо нову змінну. Нехай
, тоді
. Одержуємо, що
. Тоді
.
Виконаємо зворотну заміну.
Або
.
Тоді
або 
Перевірка показує, що
не є коренем даного рівняння, а 1- є.
Відповідь: {1}.
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення.


Уведемо нову змінну. Нехай
. Тоді 
Тоді система прийме наступний вид:


Відповідь:
Приклад 3. Вирішити рівняння
Рішення. Уведемо нову змінну. Нехай
. Тоді
. Одержуємо, що

.
Так як.
, те дане рівняння рівносильне наступний: 
Одержуємо, що
. З огляду на, що
, те рішення:
. Отже,
.
Виконаємо зворотну заміну.
. Тоді 
Відповідь: [-4;0].
Приклад 4. Вирішити рівняння
Рішення. Перетворимо підкореневі вираження.

Повернемося до вихідного рівняння.

Останнє рівняння вирішимо методом інтервалів.
Нехай
. Одержуємо, що
.
, те на даному проміжку рівняння не має корінь.
Нехай
. Одержуємо, що
Рівність вірно. Знайдемо всі значення
з даного проміжку.
. Отже, 
Нехай
. Одержуємо, що
. Так як
, те на даному проміжку рівняння не має корінь.
Зауваження. Дане рівняння можна вирішувати, виконавши заміну змінної
. Після рішення вихідного рівняння щодо змінної
, виконавши зворотну заміну, знайдемо корінь рівняння.
Відповідь: [0;3].
Зауваження. Вираження виду
звичайно називають подвійним радикалом або складним радикалом.
Якщо підкореневе вираження являє собою повний квадрат, то можна в подвійному радикалі звільнитися від зовнішнього радикала, скориставшись рівністю
.
Перетворення подвійних радикалів.
Вправа 1. Звільнитися від зовнішнього радикала у вираженні
.
Рішення. Доданок
можна розглядати як подвоєний добуток чисел
і
або чисел
і
. Число 7 повинне бути дорівнює сумі квадратів цих чисел. Підбором знаходимо, що ця умова виконується для чисел
і
, тобто
.
Одержуємо, що

Відповідь:
.
4.2 Ірраціональні показові рівняння
Приклад 1. Вирішити рівняння
.
Рішення.
;
- рішень немає.
Відповідь:
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення.
- Рішень ні, тому що
Відповідь:
Приклад 3. Вирішити рівняння
; 
Відповідь:
.
Примі 4. Вирішити рівняння
Рішення.
; 
Уведемо нову змінну. Нехай
. Одержуємо, що
. Тоді 
Виконаємо зворотну заміну.
Або 
;
- рішень немає.
;
.
Відповідь:{3}.
Приклад 5. Вирішити рівняння
Рішення. Множина М – загальна частина (перетинання) областей існування функцій
- є всі 
На множині М функції
й
позитивні. Тому, логарифмуючи обидві частини рівняння, одержимо рівняння, рівносильне вихідному на М.



Вирішимо рівняння сукупності.
. Уведемо нову змінну. Нехай
. Одержуємо, що
. Тоді
. Виконаємо зворотну заміну.
або
. Тоді
або
.
Одержуємо, що вихідне рівняння рівносильне системі:

Відповідь:
.
Зауваження. У задачах підвищеної складності зустрічаються рівняння виду
, де
- деякі позитивні числа. Такі рівняння не є ірраціональними рівняннями, тому що не містять змінної під знаком радикала, але всі, же розберемо їхнє рішення в даному пункті.
Приклад 6. Вирішити рівняння
Рішення. Перетворимо вираження

Тоді вихідне рівняння прийме вид:
Зауваження. Можна помітити, що
, отже,
і
- взаємно обернені числа. Тоді
. Уведемо нову змінну. Нехай
, а
Одержуємо, що вихідне рівняння рівносильне наступний
. Тоді 
Виконаємо зворотну заміну.

або 
;
;
Тоді
.
; 
Тоді
Відповідь :{-2;2}.
4.3 Ірраціональні логарифмічні рівняння
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення.
; 
З огляду на, що
, дане рівняння рівносильне системі:

Відповідь:{32,75}.
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення.
. Перетворимо праву частину рівняння.


Повернемося до вихідного рівняння.
; 
Уведемо нову змінну. Нехай
. Одержуємо, що
.
Вирішимо рівняння системи.
;
.
Тоді
Повернемося до системи:
Отже, 
Виконаємо зворотну заміну:
Перевірка показує, що 1 є коренем вихідного рівняння.
Відповідь: {1}.
Приклад 3. вирішити рівняння
Рішення. Знайдемо ОПЗ змінної х.
ОПЗ:
.
На ОПЗ вихідне рівняння рівносильне рівнянню
;
; 
Уведемо нову змінну. Нехай
або 
; 
; 
Відповідь: {3;81}.
Висновок
Дана курсова робота допомогла мені навчитися вирішувати ірраціональні рівняння наступних типів: стандартного, нестандартного, показового, логарифмічні, підвищеного рівня. Застосовувати основні властивості функції, область визначення, область значення функції. Використовувати найбільше й найменше значення функції. Застосування похідної. Я вважаю, що цілі які поставлені перед виконанням курсової роботи виконані.
Література
1. Харкова О.В. Ірраціональні рівняння. – К., 2004
2. Колмогоров О.М. Алгебра й початок аналізу. – К., 2003
3. Куланін Е.Д., Норін В.П. 3000 конкурсних задач по математиці. – К., 2000
4. Гусєв В.А., Мордкович А.Д. Довідкові матеріали по математиці. – К., 2003
5. Сканаві М.М. Збірник задач по математиці. – К., 2006
Існують ірраціональні рівняння, які вважаються для школярів звичайних освітніх шкіл задачами підвищених труднощів. Для рішення таких рівнянь краще застосовувати не традиційні методи, а прийоми, які не зовсім звичні для учнів. У цій главі приводяться рішення рівнянь заснованих на графічних міркувань, властивостях функції (таких, як монотонність, обмеженість, парність), застосуванні похідній і т.д.
3.1 Застосування основних властивостей функції
3.1.1 Використання області визначення рівняння
Іноді знання області визначення рівняння дозволяє довести, що рівняння не має рішень, а іноді дозволяє знайти рішення рівняння безпосередньою підстановкою чисел з її.
Приклад 1. Вирішити рівняння
ОПЗ:
Отже, дана система рішень не має.
Так як система рішень не має, то й дане рівняння не має корінь.
Відповідь:
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення. Знайдемо ОПЗ змінної х.
ОПЗ:
Отже,
Таким чином, рішення даного рівняння можуть перебувати серед знайдених двох чисел.
Перевіркою переконуємося, що тільки 2 є коренем вихідного рівняння.
Відповідь: {2}.
3.1.2 Використання області значень рівнянь
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення..
Відповідь:
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення.
Отже, ліва частина рівняння приймає ненегативне значення тільки при
Перевірка показує, що 5 є коренем вихідного рівняння.
Відповідь: {5}.
3.1.3 Використання монотонності функції
Рішення рівнянь і нерівностей з використанням властивостей монотонності ґрунтується на наступних твердженнях.
1. Нехай f(x) - безперервна й строго монотонна функція на проміжку Q, тоді рівняння f(x)=c, де c - дана константа може мати не більше одного рішення на проміжку Q.
2. Нехай f(x) і g(x) - безперервні на проміжку Q функції, f(x) - строго зростає, а g(x)- строго убуває на цьому проміжку, тоді рівняння f(x)= g(x) може мати не більше одного рішення на проміжку Q.
Відзначимо, що в кожному з випадків проміжки Q можуть мати один з видів:
Приклад 1. Вирішимо рівняння
Рішення. Знайдемо ОПЗ змінної х.
ОПЗ:
Отже,
На ОПЗ функції
Відповідь: {2}.
3.1.4 Використання обмеженості функції
Якщо при рішенні рівняння
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення. Функції, що коштують у різних частинах рівняння, визначені на
Вирішимо друге рівняння системи:
Тоді
Перевірка показує, що 0 є коренем даного рівняння, а - 1-не є.
Відповідь:{0}.
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення. Оцінимо підкореневі вираження.
Отже,
Так як перший доданок лівої частини вихідного рівняння обмежено знизу одиницею, а другий доданок-3, те їхня сума обмежена знизу 4. Тоді ліва частина рівняння стає рівної правої частини рівняння при
Відповідь:{2}.
3.2 Застосування похідної
У вищенаведених рівняннях були розглянуті застосування деяких властивостей функції, що входять у рівняння. Наприклад, властивості монотонності, обмеженості, існування найбільшого й найменшого значень і т.д. Іноді питання про монотонність, про обмеженість і, особливо, про знаходження найбільшого й найменшого значень функції елементарними методами вимагає трудомістких і тонких досліджень, однак він істотно спрощується при застосуванні похідної. (Наприклад, не завжди можна догадатися, як і яка нерівність застосувати з «класичних»).
Розглянемо застосування похідної при рішенні рівнянь.
3.2.1 Використання монотонності функції
Надалі ми будемо користуватися наступними твердженнями:
1) якщо функція f(x) має позитивну похідну на проміжку М,
2) якщо функція
3) якщо функція
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення. Розглянемо функцію
На цьому проміжку
Ця похідна позитивна усередині проміжку
Відповідь:
3.2.2 Використання найбільшого й найменшого значень функції
Справедливі наступні твердження:
найбільше (найменше) значення безперервної функції, прийняте на інтервалі
щоб знайти найбільше й найменше значення безперервної на відрізку
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення. Знайдемо ОПЗ змінної x.
ОПЗ:
Розглянемо безперервну функцію
Функція f(x) на інтервалі (2;4) має похідну:
Так як функція f(x)безперервна на відрізку [2;4], те її найбільше й найменше значення перебувають серед чисел f(3);f(2);f(4). Так як f(3)=2;f(2)=f(4)=
Отже, дане рівняння має єдиний корінь: 3.
Відповідь:{3}.
4. Змішані ірраціональні рівняння й методи їхнього рішення
4.1 Ірраціональні рівняння, що містять подвійну ірраціональність
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення. Зведемо обидві частини рівняння в куб.
Уведемо нову змінну. Нехай
Виконаємо зворотну заміну.
Тоді
Перевірка показує, що
Відповідь: {1}.
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення.
Уведемо нову змінну. Нехай
Тоді система прийме наступний вид:
Відповідь:
Приклад 3. Вирішити рівняння
Рішення. Уведемо нову змінну. Нехай
Так як.
Одержуємо, що
Виконаємо зворотну заміну.
Відповідь: [-4;0].
Приклад 4. Вирішити рівняння
Рішення. Перетворимо підкореневі вираження.
Повернемося до вихідного рівняння.
Останнє рівняння вирішимо методом інтервалів.
Нехай
Нехай
Нехай
Зауваження. Дане рівняння можна вирішувати, виконавши заміну змінної
Відповідь: [0;3].
Зауваження. Вираження виду
Якщо підкореневе вираження являє собою повний квадрат, то можна в подвійному радикалі звільнитися від зовнішнього радикала, скориставшись рівністю
Перетворення подвійних радикалів.
Вправа 1. Звільнитися від зовнішнього радикала у вираженні
Рішення. Доданок
Одержуємо, що
Відповідь:
4.2 Ірраціональні показові рівняння
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення.
Відповідь:
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення.
- Рішень ні, тому що
Відповідь:
Приклад 3. Вирішити рівняння
Відповідь:
Примі 4. Вирішити рівняння
Рішення.
Уведемо нову змінну. Нехай
Виконаємо зворотну заміну.
- рішень немає.
Відповідь:{3}.
Приклад 5. Вирішити рівняння
Рішення. Множина М – загальна частина (перетинання) областей існування функцій
На множині М функції
Вирішимо рівняння сукупності.
Одержуємо, що вихідне рівняння рівносильне системі:
Відповідь:
Зауваження. У задачах підвищеної складності зустрічаються рівняння виду
Приклад 6. Вирішити рівняння
Рішення. Перетворимо вираження
Тоді вихідне рівняння прийме вид:
Зауваження. Можна помітити, що
Виконаємо зворотну заміну.
Тоді
Тоді
Відповідь :{-2;2}.
4.3 Ірраціональні логарифмічні рівняння
Приклад 1. Вирішити рівняння
Рішення.
З огляду на, що
Відповідь:{32,75}.
Приклад 2. Вирішити рівняння
Рішення.
Повернемося до вихідного рівняння.
Уведемо нову змінну. Нехай
Вирішимо рівняння системи.
Тоді
Повернемося до системи:
Виконаємо зворотну заміну:
Перевірка показує, що 1 є коренем вихідного рівняння.
Відповідь: {1}.
Приклад 3. вирішити рівняння
Рішення. Знайдемо ОПЗ змінної х.
ОПЗ:
На ОПЗ вихідне рівняння рівносильне рівнянню
Уведемо нову змінну. Нехай
Відповідь: {3;81}.
Висновок
Дана курсова робота допомогла мені навчитися вирішувати ірраціональні рівняння наступних типів: стандартного, нестандартного, показового, логарифмічні, підвищеного рівня. Застосовувати основні властивості функції, область визначення, область значення функції. Використовувати найбільше й найменше значення функції. Застосування похідної. Я вважаю, що цілі які поставлені перед виконанням курсової роботи виконані.
Література
1. Харкова О.В. Ірраціональні рівняння. – К., 2004
2. Колмогоров О.М. Алгебра й початок аналізу. – К., 2003
3. Куланін Е.Д., Норін В.П. 3000 конкурсних задач по математиці. – К., 2000
4. Гусєв В.А., Мордкович А.Д. Довідкові матеріали по математиці. – К., 2003
5. Сканаві М.М. Збірник задач по математиці. – К., 2006