ГДЗ: Упражнение 162 - § 9 (Иррациональные уравнения) - (Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы, Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна)
Выяснить с помощью графиков, сколько корней имеет уравнение:
1)
\( \sqrt{x-6} = -x^2 \)
Ответ
Решение:
Шаг 1: Рассмотрим функции \( y = \sqrt{x-6} \) и \( y = -x^2 \). Корни уравнения - это абсциссы точек пересечения их графиков.
Шаг 2: Находим область определения для \( y = \sqrt{x-6} \): \( x-6 \ge 0 \), то есть \( x \ge 6 \). В этой области \( y \ge 0 \).
Шаг 3: Анализируем функцию \( y = -x^2 \). Это парабола, ветви которой направлены вниз, а вершина находится в начале координат. Для \( x \ge 6 \) значения функции \( y = -x^2 \) отрицательны (\( y \le -36 \)).
Шаг 4: Поскольку функция \( y = \sqrt{x-6} \) принимает только неотрицательные значения (\( y \ge 0 \)), а функция \( y = -x^2 \) принимает только отрицательные значения (\( y < 0 \)) в общей области определения (\( x \ge 6 \)), графики не пересекаются.
Ответ: Уравнение не имеет корней, так как левая часть неотрицательна, а правая - отрицательна в области определения.
2)
\( \sqrt{x} = (x-1)^2 \)
Ответ
Решение:
Шаг 1: Рассмотрим функции \( y = \sqrt{x} \) и \( y = (x-1)^2 \). Корни уравнения - это абсциссы точек пересечения их графиков.
Шаг 2: Функция \( y = \sqrt{x} \) определена при \( x \ge 0 \). Это ветвь параболы, открытая вправо.
Шаг 3: Функция \( y = (x-1)^2 \) - это парабола, смещенная на 1 вправо, с вершиной в точке \( (1, 0) \).
Шаг 4: Проанализируем пересечения в области \( x \ge 0 \):
При \( x = \phi^2 \approx 2.618^2 \approx 6.85 \).
Шаг 5: Используем графическое представление. График \( y = \sqrt{x} \) начинается в \( (0,0) \) и медленно растет. График \( y = (x-1)^2 \) проходит через \( (0,1) \), \( (1,0) \), \( (2,1) \), \( (3,4) \). Изобразив графики, видно, что они пересекаются в двух точках. Один корень находится между 0 и 1, а другой - больше 1.
Ответ: Уравнение имеет два корня.
3)
\( \sqrt{x+1} = x^2 - 7 \)
Ответ
Решение:
Шаг 1: Рассмотрим функции \( y = \sqrt{x+1} \) и \( y = x^2 - 7 \).
Шаг 2: Функция \( y = \sqrt{x+1} \) определена при \( x \ge -1 \). \( y \ge 0 \).
Шаг 3: Функция \( y = x^2 - 7 \) - это парабола, смещенная на 7 вниз, с вершиной в \( (0, -7) \).
Шаг 4: График \( y = \sqrt{x+1} \) начинается в \( (-1, 0) \). График \( y = x^2 - 7 \) для \( x \ge -1 \) идет от \( (-1, -6) \) вверх.
Шаг 5: Сравнивая поведение функций (корень медленно растет, парабола растет быстро), и найдя одну точку пересечения \( x=3 \), и учитывая, что \( y = x^2 - 7 \) очень быстро обгоняет \( y = \sqrt{x+1} \), можно заключить, что есть только одна точка пересечения.
Ответ: Уравнение имеет один корень (\( x=3 \)).
4)
\( x^3 - 1 = \sqrt{x} + 1 \)
Ответ
Решение:
Шаг 1: Рассмотрим функции \( y = x^3 - 1 \) и \( y = \sqrt{x} + 1 \).
Шаг 2: Функция \( y = \sqrt{x} + 1 \) определена при \( x \ge 0 \). \( y \ge 1 \).
Шаг 3: Функция \( y = x^3 - 1 \) - это кубическая парабола, смещенная на 1 вниз, проходящая через \( (0, -1) \) и \( (1, 0) \).
Шаг 4: Проанализируем пересечения в области \( x \ge 0 \):
Шаг 5: График \( y = x^3 - 1 \) начинает расти медленнее, чем \( y = \sqrt{x} + 1 \) вблизи \( x=0 \), но из-за кубической степени он очень быстро обгоняет корень. Должно быть только одно пересечение. (При \( x \approx 1.55 \) происходит пересечение).
Ответ: Уравнение имеет один корень.
Что применять при решении
Определение иррационального уравнения
Уравнения, в которых неизвестное находится под знаком корня, называются иррациональными уравнениями.
При возведении обеих частей уравнения \( f(x) = g(x) \) в натуральную степень \( n \) получается уравнение \( (f(x))^n = (g(x))^n \), которое является следствием данного уравнения.
Из \( f(x) = g(x) \) следует \( (f(x))^n = (g(x))^n \), где \( n \in \mathbb{N} \).
Посторонние корни и проверка
При возведении обеих частей уравнения в натуральную степень могут появиться посторонние корни, особенно при возведении в четную степень. Поэтому проверка найденных корней подстановкой в исходное уравнение обязательна.
Для уравнения \( \sqrt{6-x} = x \), возведение в квадрат дает \( 6-x = x^2 \), которое имеет корни \( x_1=2 \) и \( x_2=-3 \). Корень \( x_2=-3 \) является посторонним.
Условие равносильности
Если обе части уравнения \( f(x) = g(x) \) неотрицательны на множестве X, то уравнение \( f(x) = g(x) \) равносильно уравнению \( (f(x))^n = (g(x))^n \) при \( n \in \mathbb{N} \).
Если \( f(x) \ge 0 \) и \( g(x) \ge 0 \), то \( \sqrt{f(x)} = g(x) \) равносильно системе \( \begin{cases} f(x) = (g(x))^2 \\ g(x) \ge 0 \end{cases} \).
Создать проектГотовый файл Word. Оплата после того, как увидите работу.
Уведомление об авторском праве и цитировании
ВНИМАНИЕ: Представленные фрагменты из учебных материалов
используются исключительно в научно-образовательных целях в объеме,
оправданном поставленной целью.
Данное использование осуществляется в рамках, установленных законодательством об авторском праве
(в частности, нормами о свободном использовании произведения для образовательных целей).
В соответствии с законодательством, автор и источник заимствования
указаны для каждого используемого фрагмента.