Иррациональные уравнения и неравенства
Методы решения уравнений с радикалами, равносильные переходы, учет ОДЗ, метод замены переменной и иррациональные неравенства.
Иррациональным называют уравнение, в котором неизвестная переменная содержится под знаком корня (радикала). Основным методом решения является возведение обеих частей уравнения в степень, равную показателю корня. Однако возведение в четную степень (например, в квадрат) НЕ является равносильным преобразованием: из равенства f(x) = -g(x) после возведения в квадрат также получается f(x)² = g(x)². Поэтому возведение в четную степень может приводить к появлению посторонних корней, требующих обязательной проверки или равносильного перехода.
Иррациональное уравнение
Следствие возведения в квадрат
Обязательность проверки
При решении иррациональных уравнений через возведение в четную степень проверка найденных корней подстановкой в исходное уравнение — обязательная часть решения!
Уединение радикала
Возведение в степень n
Проверка корней
Чтобы решить уравнение √(f(x)) = g(x) строго без проверки корней, используют схему равносильного перехода к системе. Поскольку арифметический квадратный корень неотрицателен (√(f(x)) ≥ 0), правая часть g(x) обязана быть неотрицательной: g(x) ≥ 0. При этом условии обе части неотрицательны, и возведение в квадрат дает f(x) = g(x)². Заметим, что условие подкоренного выражения f(x) ≥ 0 выполняется автоматически, так как f(x) равно квадрату g(x)², поэтому его в систему писать не требуется!
Ограничение правой части
Экономия усилий
Никогда не требуйте f(x) ≥ 0 отдельно
Требование f(x) ≥ 0 в системе избыточно и усложняет решение. Достаточно потребовать только неотрицательности правой части: g(x) ≥ 0.
Запись условия неотрицательности g(x) ≥ 0
Возведение в квадрат
Фильтрация корней
Если уравнение содержит повторяющиеся иррациональные блоки, применяют метод введения новой переменной. Например, в уравнении x² - 3x + √(x² - 3x + 5) = 7 вводят замену t = √(x² - 3x + 5), где t ≥ 0. Тогда x² - 3x = t² - 5, и уравнение превращается в простое квадратное: (t² - 5) + t = 7 <=> t² + t - 12 = 0. Найдя допустимые t ≥ 0, возвращаются к исходной переменной x.
Замена корня
Сведение к квадратному
Ограничение на новую переменную t
Корень четной степени не может быть отрицательным. Если квадратное уравнение дало t₁ = 3 и t₂ = -4, корень t₂ = -4 сразу отбрасывается!
Выявление повторяющейся структуры
Введение переменной t ≥ 0
Обратная замена
Неравенство √(f(x)) < g(x) равносильно системе из трех условий: 1) Подкоренное выражение должно существовать: f(x) ≥ 0; 2) Правая часть должна быть строго больше нуля: g(x) > 0 (так как корень неотрицателен, он не может быть меньше неположительного числа); 3) Обе части можно возвести в квадрат: f(x) < g(x)². Все три условия должны выполняться одновременно в системе.
Корень меньше функции
ОДЗ и знак
Строгий знак g(x) > 0
Если бы g(x) ≤ 0, то неотрицательный корень √(f) не мог бы быть строго меньше неположительного числа, поэтому решений не было бы.
Запись ОДЗ f(x) ≥ 0
Запись условия g(x) > 0
Возведение в квадрат и пересечение
Неравенство √(f(x)) > g(x) распадается на совокупность двух независимых взаимоисключающих систем: 1) Если правая часть отрицательна g(x) < 0, то корень всегда больше нее, достаточно лишь чтобы подкоренное существовало: { g(x) < 0, f(x) ≥ 0 }; 2) Если правая часть неотрицательна g(x) ≥ 0, то обе части можно возвести в квадрат: { g(x) ≥ 0, f(x) > g(x)² } (условие f(x) ≥ 0 выполняется автоматически). Итоговое решение — объединение решений двух систем.
Корень больше функции
Две ветви анализа
Совокупность, а не система
Не объединяйте эти случаи в одну систему со знаком «И»! Это альтернативные варианты «ИЛИ», ответы которых складываются.
Разветвление по знаку g(x)
Решение каждой системы
Объединение множеств X = X₁ ∪ X₂
- 1. 1. Понятие иррационального уравнения и причины появления посторонних корней~5 мин
- 2. 2. Схема равносильного перехода для уравнения √(f(x)) = g(x)~5 мин
- 3. 3. Метод замены переменной в иррациональных уравнениях~5 мин
- 4. 4. Иррациональные неравенства вида √(f(x)) < g(x)~5 мин
- 5. 5. Иррациональные неравенства вида √(f(x)) > g(x)~5 мин
