Некоторые преобразования позволяют нам перейти от решаемого уравнения к равносильным, а также к уравнениям-следствиям, благодаря чему упрощается решение первоначального уравнения. В данном материале мы расскажем, что из себя представляют эти уравнения, сформулируем основные определения, проиллюстрируем их наглядными примерами и поясним, как именно осуществляется вычисление корней исходного уравнения по корням уравнения-следствия или равносильного уравнения.
Yandex.RTB R-A-339285-1
Понятие равносильных уравнений
Определение 1Равносильными называются такие уравнения, имеющие одни и те же корни, или же те, в которых корней нет.
Определения такого типа часто встречаются в различных учебниках. Приведем несколько примеров.
Определение 2
Уравнение f (x) = g (x) считается равносильным уравнению r (x) = s (x) , если у них одинаковые корни или у них обоих нет корней.
Определение 3
Уравнения с одинаковыми корнями считаются равносильными. Также ими считаются два уравнения, одинаково не имеющие корней.
Определение 4
Если уравнение f (x) = g (x) имеет то же множество корней, что и уравнение p (x) = h (x) , то они считаются равносильными по отношению друг к другу.
Когда мы говорим о совпадающем множестве корней, то имеем в виду, что если определенное число будет корнем одного уравнения, то оно подойдет в качестве решения и другому уравнению. Ни одно из уравнений, являющихся равносильными, не может иметь такого корня, который не подходит для другого.
Приведем несколько примеров таких уравнений.
Пример 1
Например, равносильными будут 4 · x = 8 , 2 · x = 4 и x = 2 , поскольку каждое из них имеет только один корень – двойку. Также равносильными будут x · 0 = 0 и 2 + x = x + 2 , поскольку их корнями могут быть любые числа, то есть множества их решений совпадают. Также равносильными будут уравнения x = x + 5 и x 4 = − 1 , каждое из которых не имеет ни одного решения.
Для наглядности рассмотрим несколько примеров неравносильных уравнений.
Пример 2
К примеру, таковыми будут x = 2 и x 2 = 4 , поскольку их корни отличаются. То же относится и к уравнениям x x = 1 и x 2 + 5 x 2 + 5 , потому что во втором решением может быть любое число, а во втором корнем не может быть 0 .
Определения, данные выше, подойдут и для уравнений с несколькими переменными, однако в том случае, когда мы говорим о двух, трех и более корнях, более уместно выражение «решение уравнения». Таким образом, подытожим: равносильные уравнения – это те уравнения, у которых одни и те же решения или их совсем нет.
Возьмем примеры уравнений, которые содержат несколько переменных и являются равносильными друг другу. Так, x 2 + y 2 + z 2 = 0 и 5 · x 2 + x 2 · y 4 · z 8 = 0 включают в себя по три переменных и имеют только одно решение, равное 0 , во всех трех случаях. А пара уравнений x + y = 5 и x · y = 1 равносильной по отношению друг к другу не будет, поскольку, например, значения 5 и 3 подойдут для первого, но не будут решением второго: при подстановке их в первое уравнение мы получим верное равенство, а во второе – неверное.
Понятие уравнений-следствий
Процитируем несколько примеров определений уравнений-следствий, взятых из учебных пособий.
Определение 5
Следствием уравнения f (x) = g (x) будет уравнение p (x) = h (x) при условии, что каждый корень первого уравнения будет в то же время корнем второго.
Определение 6
Если первое уравнение имеет те же корни, что и второе, то второе будет уравнением-следствием первого.
Возьмем несколько примеров таких уравнений.
Пример 3
Так, x · 2 = 32 будет следствием x − 3 = 0 , поскольку в первом есть только один корень, равный трем, и он же будет корнем второго уравнения, поэтому в контексте данного определения одно уравнение будет следствием другого. Еще один пример: уравнение (x − 2) · (x − 3) · (x − 4) = 0 будет следствием x - 2 · x - 3 · x - 4 2 x - 4 , потому что второе уравнение имеет два корня, равные 2 и 3 , которые в то же время будут корнями первого.
Из данного выше определения можно сделать вывод, что следствием любого уравнения, не имеющего корней, будет также любое уравнение. Приведем здесь некоторые другие следствия из всех сформулированных в данной статье правил:
Определение 7
- Если одно уравнение равносильно другому, то каждое из них будет следствием другого.
- Если из двух уравнений каждое будет следствием другого, то данные уравнения будут равносильны друг другу.
- Уравнения будут равносильны по отношению друг к другу только в том случае, если каждое из них будет следствием другого.
Как найти корни уравнения по корням уравнения-следствия или равносильного уравнения
Исходя из того, что мы написали в определениях, то в случае, когда мы знаем корни одного уравнения, то нам известны и корни равносильных ему, поскольку они будут совпадать.
Если мы знаем все корни уравнения-следствия, то можем определить корни второго уравнения, следствием которого оно является. Для этого нужно только отсеять посторонние корни. О том, как это делается, мы написали отдельную статью. Советуем вам ее прочитать.
Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter
Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Новоуколовская средняя общеобразовательная школа»
Красненского района Белгородской области
Урок алгебры в 11 классе
«Применение нескольких преобразований, приводящих к уравнению-следствию»
Подготовила и провела
Учитель математики
Харьковская Валентина Григорьевна
Алгебра 11 класс
Тема: Применение нескольких преобразований, приводящих к уравнению – следствию.
Цель: создать условия для закрепления материала по теме: «Применение нескольких преобразований, приводящих к уравнению – следствию»; р азвивать самостоятельность, воспитывать грамотность речи ; формировать вычислительные навыки обучающихся; выполнить задания соответствующие уровню ЕГЭ.
Оборудование: учебник, компьютер, карточки
Тип урока: урок комплексного применения ЗУН
Ход урока
Оргмомент (Слайд 1)
Добрый день, ребята! Посмотрите на эти картинки, и выберите, какая из них вам понравилась больше всего. Я вижу, что вы как и я, пришли на урок с хорошим настроением, и думаю, оно останется таким же до конца урока. Хочу пожелать вам плодотворной работы.
Ребята, у каждого из вас на столе лежат оценочные листы, в которых вы будете оценивать себя на каждом этапе урока
Проверка домашнего задания.(Слайд 2)
Высветить на слайде решения и дети выставляют себе оценки в
листок самоконтроля. Нет ошибок – «5», если 1 ошибка – «4», 2
ошибки – «3». Если получится много детей, у которых имеются 2
ошибки, то это задание прорешать у доски.
Объявление темы урока (Слайд 3). постановка целей урока
Тему нашего урока вы видите на слайде. Как вы думаете, чем
мы будем с вами сегодня заниматься на уроке?
Ну, что же, ребята, давайте вспомним пройденный материал .
Начнем с устной работы :
Устная работа (Слайд 4)
Какие уравнения называют уравнениями-следствиями? (если любой корень первого уравнения является корнем второго, то второе уравнение называют следствием первого);
Что называют переходом к уравнению-следствию? (замену уравнения другим уравнением, которое является его следствием);
Какие преобразования приводят к уравнению-следствию? Приведите примеры. (возведение уравнения в четную степень; потенцирование логарифмического уравнения; освобождение уравнения от знаменателя; приведение подобных членов уравнения; применение формул).
Решите уравнения (Слайд 5)
(уравнения высвечиваются на экране):
1) = 6; (ответ: 36)
2) = 3; (ответ: 11)
3) = 4; (ответ: 6)
4) = - 2; (ответ: нет решений, так как левая часть уравнения принимает только неотрицательные значения)
5) = 9; (ответ: -9 и 9)
6) = -2; (ответ: нет решений, так как сумма двух
неотрицательных чисел не может быть отрицательной)
Ребята, я думаю, вы заметили, что при выполнении домашнего задания и устной работы мы с вами встретили задания, соответствующие демоверсии, спецификации и кодификатору ЕГЭ.
4.Выполнение заданий
Ребята, давайте поработаем в тетрадях:
№8.26 (а) – у доски
№8.14 (в) – у доски
Физминутка для глаз (музыка)
№8.8 (в)-у доски
№8.9-(е)-у доски
5.Самостоятельная работа (Слайд 6)
Решение самостоятельной работы (Слайд 7)
6. Домашнее задание: выполнить №8.14 (г), задание ЕГЭ В5 в вариантах 21,23,25 (Слайд 8)
7.Итоги урока (Слайд 9)
8.Рефлексия (Слайд 10)
Анкета.
1. На уроке я работал
2. Своей работой на уроке я
3. Урок для меня показался
4. За урок я
5. Мое настроение
6. Материал урока мне был
7. Как вы думаете, справитесь на экзамене с такими заданиями?
8. Домашнее задание мне кажется
активно / пассивно
доволен / не доволен
коротким / длинным
не устал / устал
стало лучше / стало хуже
понятен / не понятен
полезен / бесполезен
интересен / скучен
да/нет/не знаю
легким / трудным
интересным / неинтересным
Использованные ресурсы:
Никольский С.М., Потапов К.М., . Алгебра и начала математического анализа, 11 класс М.: Просвещение, 2010
Сборник заданий для подготовки к ЕГЭ по математике
Школьная лекция
«Равносильные уравнения. Уравнение-следствие »
Методические комментарии. Понятия равносильных уравнений, уравнений-следствий, теоремы о равносильности уравнений – это важные вопросы, связанные с теорией решения уравнений.
К 10-му классу учащиеся накопили некоторый опыт в решении уравнений. В 7-8-х классах решаются линейные и квадратные уравнения, здесь никаких неравносильных преобразований нет. Далее в 8-м и 9-ом классах решаются рациональные и простейшие иррациональные уравнения, выясняется, что в связи с освобождением от знаменателя и возведения обеих частей уравнения в квадрат могут появиться посторонние корни. Таким образом, возникает потребность для введения новых понятий: равносильность уравнений, равносильные и неравносильные преобразования уравнения, посторонние корни и проверка корней. На основе накопленного учащимися опыта решения перечисленных выше классов уравнений, возможно определить новое отношение равносильности уравнений и «открыть» вместе с учениками теоремы о равносильности уравнений.
Урок, конспект которого представлен ниже, предваряет рассмотрение тем, связанных с решением иррациональных, показательных, логарифмических и тригонометрических уравнений. Теоретический материал этого урока служит опорой при решении всех классов уравнений. На данном уроке необходимо определить понятие равносильных уравнений, уравнений-следствий, рассмотреть теоремы о преобразованиях, приводящих к таким видам уравнений. Рассматриваемый материал, как отмечалось выше, является своеобразной систематизацией знаний учащихся о преобразованиях уравнений, он отличается определенной сложностью, поэтому наиболее приемлемым типом урока является школьная лекция. Особенность этого урока в том, что поставленная на нем учебная задача (цели) решается на протяжении многих последующих уроков (выявление преобразований над уравнениями ведущих к приобретению посторонних корней и потере корней).
Каждый этап урока занимает важное место в его структуре.
На этапе актуализации учащиеся вспоминают основные теоретические положения, связанные с уравнением: что такое уравнение, корень уравнения, что значит решить уравнение, область допустимых значений (ОДЗ) уравнения. Находят ОДЗ конкретных уравнений, которые послужат на уроке опорой для «открытия» теорем.
Цель этапа мотивации – создать проблемную ситуацию, которая состоит в отыскании правильного решения предложенного уравнения.
Решение учебной задачи (операционно-познавательный этап) на представленном уроке заключается в «открытии» теорем о равносильности уравнений и их доказательстве. Основное внимание при изложении материала уделено определению равносильных уравнений, уравнений-следствий, «отысканию» теорем о равносильности уравнений.
Записи, которые делает учитель в течение урока, представлены непосредственно в конспекте. Оформление записей учащимися в тетрадях приведено в конце конспекта урока.
Конспект урока
Тема. Равносильные уравнения. Уравнение-следствие.
(Алгебра и начала анализа: Учебник для 10-11 классов общеобразовательных учреждений /Ш.А. Алимов, Ю.М. Колягин, Ю.В. Сидоров и др. – М.: Просвещение, 2003).
Цели урока. В совместной деятельности с учащимися выявить на множестве уравнений отношение равносильности, «открыть» теоремы о равносильности уравнений.
В результате ученик
знает
Определение равносильных уравнений,
Определения уравнения-следствия,
Формулировки основных теорем;
умеет
Из предложенных уравнений выбирать равносильные уравнения и уравнения-следствия,
Применять определения равносильных уравнений и уравнений-следствий в стандартных ситуациях;
понимает
Какие преобразования приводят к равносильным уравнениям или к уравнениям-следствиям,
Что существуют преобразования, в результате которых уравнение может приобрести посторонние корни,
Что в результате некоторых преобразований может произойти потеря корней.
Тип урока. Школьная лекция (2 часа).
Структура урока.
I. Мотивационно-ориентировочная часть:
Актуализация знаний,
Мотивация, постановка учебной задачи.
II. Операционно-познавательная часть:
Решение учебно-исследовательской задачи (цели урока).
III. Рефлексивно-оценочная часть:
Подведение итогов урока,
Выдача домашнего задания.
Ход урока
I . Мотивационно-ориентировочная часть.
Сегодня на уроке поговорим об уравнении, но тему пока записывать не будем. Вспомним основные понятия, связанные с уравнением. Прежде всего, что такое уравнение?
(Уравнение – это аналитическая запись задачи нахождения значений аргументов, при которых значения одной функции равны значениям другой функции).
Какие еще понятия связаны с уравнением?
(Корень уравнения и что значит решить уравнение. Корень уравнения – это число, при подстановке которого в уравнение получается верное числовое равенство. Решить уравнение – найти все его корни или установить, что их нет).
Что называется ОДЗ уравнения?
(Множество всех чисел, при которых имеют одновременно смысл функции, стоящие в левой и правой частях уравнения).
Найдите ОДЗ следующих уравнений.
6)
.
На доске записано решение уравнения
Что представляет собой процесс решения уравнения?
(Выполнение преобразований, приводящих данное уравнение к уравнению более простого вида, т.е. такого уравнения, нахождение корней которого не представляется трудным).
Верно, т.е. происходит последовательность
упрощений от уравнения
к уравнению
и т.д. к
.
Проследим, что происходит с корнями
уравнения на каждом этапе преобразований.
В представленном решении получены два
корня уравнения
.
Проверьте, являются ли числа они и числа
и
корнями исходного уравнения
.
(Числа
,
и
являются корнями исходного уравнения,
а
- нет).
Значит, в процессе решения эти корни
были потеряны. В целом же выполненные
преобразования привели к потере двух
корней
и приобретению постороннего корня
.
Как можно избавиться от посторонних корней?
(Сделать проверку).
Допустима ли потеря корней? Почему?
(Нет, т.к. решить уравнение – это найти все его корни).
Как же избежать потери корней?
(Наверное, при решении уравнения не выполнять преобразования, которые ведут к потере корней).
Итак, чтобы процесс решения уравнения приводил к верным результатам, что важно знать при выполнении преобразований над уравнениями?
(Наверное, знать, какие преобразования над уравнениями сохраняют корни, какие приводят к потере корней или приобретению посторонних корней. Знать, какими преобразованиями их можно заменить, чтобы потери или приобретения корней не было).
Вот этим мы и займемся на этом уроке. Как бы вы сформулировали цель предстоящей деятельности на сегодняшнем уроке?
(Выявить преобразования над уравнениями, которые сохраняют корни, приводят к потере корней или приобретению посторонних корней. Знать, какими преобразованиями их можно заменить, чтобы потери или приобретения корней не было).
II . Операционно-познавательная часть.
Обратимся снова к уравнению, записанному на доске. Проследим, на каком этапе и в результате каких преобразований, были потеряны два корня и появился посторонний. (Учитель справа от каждого уравнения - проставляет числа).
Назовите уравнения, имеющие один и тоже набор (множество) корней.
(Уравнения
,
,
,
и
,).
Такие уравнения называются равносильными. Попытайтесь сформулировать определение равносильных уравнений.
(Уравнения, имеющие одно и тоже множество корней, называются равносильными).
Запишем определение.
Определение
1. Уравнения
и
называются равносильными, если множества
их корней совпадают.
Необходимо отметить, что уравнения не имеющие коней, также являются равносильными.
Для обозначения равносильных уравнений можно использовать символ «». Процесс решения уравнения , используя новое понятие, можно отразить так:
Таким образом, переход от данного уравнения к равносильному не влияет на множество корней получающегося уравнения.
А какие основные преобразования выполняли при решении линейных уравнений?
(Раскрытие скобок; перенос слагаемых из одной части уравнения в другую, изменяя знак на противоположный; прибавление к обеим частям уравнения выражения, содержащее неизвестную).
Менялись ли при этом их корни?
На основе одного из этих преобразований, а именно: перенос слагаемых из одной части уравнения в другую, меняя при этом знак на противоположный, в 7-м классе сформулировали свойство уравнений. Сформулируйте его, применив новое понятие.
(Если какой-нибудь член уравнения перенести из одной части уравнения в другую с противоположным знаком, то получится уравнение, равносильное данному).
Какое еще свойство уравнения вы знаете?
(Обе части уравнения можно умножать на одно и тоже число, отличное от нуля).
Применение этого свойства также заменяет исходное уравнение на равносильное ему. Обратимся опять к уравнению, записанному на доске. Сравните множество корней уравнений и ?
(Корень уравнения является корнем уравнения ).
То есть при переходе одного уравнения к другому множество корней хотя и расширилось, но потери корней не произошло. В этом случае уравнение называют следствием уравнения . Попытайтесь сформулировать определение уравнения, которое является следствием данного уравнения.
(Если при переходе от одного уравнения к другому потери корней не происходит, то второе уравнение называют следствием первого уравнения).
Определение 2 . Уравнение называют следствием уравнения , если каждый корень уравнения является корнем уравнения .
- В результате какого преобразования получили уравнение из уравнения ?
(Возведение в квадрат обеих частей уравнения).
Значит, это преобразование может приводить к появлению посторонних корней, т.е. исходное уравнение преобразуется в уравнение-следствие. Есть ли еще уравнения-следствия в представленной цепочке преобразований уравнения ?
(Да, например, уравнение - следствие уравнения , а уравнение - следствие уравнения ).
А какие это уравнения?
(Равносильные).
Попытайтесь, используя понятие уравнения-следствия, сформулировать эквивалентное определение равносильных уравнений.
(Уравнения называются равносильными, если каждое из них является следствием другого).
Есть ли еще уравнения-следствия в предложенном решении уравнения ?
(Да, уравнение - следствие уравнения ).
Что происходит с корнями при переходе от к ?
(Потеряны два корня).
В результате какого преобразования это произошло?
(Ошибка в применении
тождества
)..
Задание 1. Являются ли уравнения каждой группы (а, б) равносильными? Назовите преобразование, в результате которого первое уравнение группы заменено вторым.
а)
б)
Может привести к появлению так называемых посторонних корней. В этой статье мы, во-первых, детально разберем, что такое посторонние корни . Во-вторых, поговорим о причинах их возникновения. И в-третьих, на примерах рассмотрим основные способы отсеивания посторонних корней, то есть, проверки корней на предмет наличия среди них посторонних с целью исключения их из ответа.
Посторонние корни уравнения, определение, примеры
В школьных учебниках по алгебре не дается определение постороннего корня. Там представление о постороннем корне формируется путем описания следующей ситуации: при помощи некоторых преобразований уравнения осуществляется переход от исходного уравнения к уравнению-следствию, находятся корни полученного уравнения-следствия, и осуществляется проверка найденных корней подстановкой в исходное уравнение, которая показывает, что некоторые из найденных корней не являются корнями исходного уравнения, эти корни называют посторонними корнями для исходного уравнения .
Отталкиваясь от этой базы, для себя можно принять такое определение постороннего корня:
Определение
Посторонние корни – это корни полученного в результате проведения преобразований уравнения-следствия, не являющиеся корнями исходного уравнения.
Приведем пример. Рассмотрим уравнение и следствие этого уравнения x·(x−1)=0 , полученное в результате замены выражения тождественно равным ему выражением x·(x−1) . Исходное уравнение имеет единственный корень 1 . Уравнение, полученное в результате проведения преобразования, имеет два корня 0 и 1 . Значит 0 – это посторонний корень для исходного уравнения.
Причины возможного появления посторонних корней
Если для получения уравнения-следствия не использовать никакие «экзотические» преобразования, а использовать только основные преобразования уравнений , то посторонние корни могут возникнуть лишь по двум причинам:
- из-за расширения ОДЗ и
- из-за возведения обеих частей уравнения в одну и ту же четную степень.
Здесь стоит напомнить, что расширение ОДЗ в результате преобразования уравнения в основном происходит
- При сокращении дробей;
- При замене нулем произведения с одним или несколькими нулевыми множителями;
- При замене нулем дроби с нулевым числителем;
- При использовании некоторых свойств степеней, корней, логарифмов;
- При использовании некоторых тригонометрических формул;
- При умножении обеих частей уравнения на одно и то же выражение, обращающееся в нуль на ОДЗ для этого уравнения;
- При освобождении в процессе решения от знаков логарифмов.
Пример из предыдущего пункта статьи иллюстрирует появление постороннего корня из-за расширения ОДЗ, которое имеет место при переходе от уравнения к уравнению-следствию x·(x−1)=0 . ОДЗ для исходного уравнения есть множество всех действительных чисел, за исключением нуля, ОДЗ для полученного уравнения есть множество R, то есть, ОДЗ расширяется числом нуль. Это число в итоге и оказывается посторонним корнем.
Также приведем пример появления постороннего корня из-за возведения обеих частей уравнения в одну и ту же четную степень. Иррациональное уравнение имеет единственный корень 4
, а следствие этого уравнения, полученное из него путем возведения обеих частей уравнения в квадрат, то есть, уравнение 
, имеет два корня 1
и 4
. Из этого видно, что возведение обеих частей уравнения в квадрат привело к появлению постороннего корня для исходного уравнения.
Заметим, что расширение ОДЗ и возведение обеих частей уравнения в одну и ту же четную степень, не всегда приводит к появлению посторонних корней. Например, при переходе от уравнения к уравнению-следствию x=2 ОДЗ расширяется с множества всех неотрицательных чисел до множества всех действительных чисел, но посторонние корни не появляются. 2 – это единственный корень как первого, так и второго уравнения. Также не происходит появления посторонних корней при переходе от уравнения к уравнению-следствию . Единственным корнем и первого, и второго уравнения является x=16 . Именно поэтому мы говорим не о причинах появления посторонних корней, а о причинах возможного появления посторонних корней.
Что такое отсеивание посторонних корней?
Термин «отсеивание посторонних корней» лишь с натяжкой можно назвать устоявшимся, он встречается далеко не во всех учебниках алгебры, но является интуитивно понятным, из-за чего обычно и используется. Что понимают под отсеиванием посторонних корней, становится понятно из следующей фразы: «… проверка – обязательный этап решения уравнения, который поможет обнаружить посторонние корни, если они есть, и отбросить их (обычно говорят «отсеять»)» .
Таким образом,
Определение
Отсеивание посторонних корней – это обнаружение и отбрасывание посторонних корней.
Теперь можно переходить к способам отсеивания посторонних корней.
Способы отсеивания посторонних корней
Проверка подстановкой
Основной способ отсеивания посторонних корней – это проверка подстановкой. Он позволяет отсеять посторонние корни, которые могли возникнуть и по причине расширения ОДЗ, и по причине возведения обеих частей уравнения в одну и ту же четную степень.
Проверка подстановкой состоит в следующем: найденные корни уравнения-следствия по очереди подставляются в исходное уравнение или в любое равносильное ему уравнение, те из них, которые дают верное числовое равенство, являются корнями исходного уравнения, а те, которые дают неверное числовое равенство или выражение, не имеющее смысла, являются посторонними корнями для исходного уравнения.
Покажем на примере, как проводится отсеивание посторонних корней через подстановку в исходное уравнение.
В некоторых случаях отсеивание посторонних корней целесообразнее проводить другими способами. Это относится в основном к тем случаям, когда проверка подстановкой связана со значительными вычислительными трудностями или когда стандартный способ решения уравнений какого-то определенного вида предполагает другой проверки (например, отсеивание посторонних корней при решении дробно-рациональных уравнений проводится по условию не равенства нулю знаменателя дроби). Разберем альтернативные способы отсеивания посторонних корней.
По ОДЗ
В отличие от проверки подстановкой, отсеивание посторонних корней по ОДЗ уместно не всегда. Дело в том, что этот способ позволяет отсеивать лишь посторонние корни, возникающие по причине расширения ОДЗ, и он не гарантирует отсеивание посторонних корней, которые могли возникнуть по другим причинам, например, из-за возведения обеих частей уравнения в одну и ту же четную степень. Более того, не всегда просто отыскать ОДЗ для решаемого уравнения. Тем не менее, способ отсеивания посторонних корней по ОДЗ стоит держать на вооружении, так как часто его использование требует меньших вычислительных работ, чем использование других способов.
Отсеивание посторонних корней по ОДЗ проводится следующим образом: все найденные корни уравнения-следствия проверяются на предмет принадлежности области допустимых значений переменной для исходного уравнения или любого равносильного ему уравнения, те из них, которые принадлежат ОДЗ, являются корнями исходного уравнения, а те из них, которые не принадлежат ОДЗ, являются посторонними корнями для исходного уравнения.
Анализ приведенной информации приводит к выводу, что отсеивание посторонних корней по ОДЗ целесообразно проводить, если единовременно:
- легко находится ОДЗ для исходного уравнения,
- посторонние корни могли возникнуть только по причине расширения ОДЗ,
- проверка подстановкой связана со значительными вычислительными сложностями.
Покажем, как проводится отсеивание посторонних корней, на практике.
По условиям ОДЗ
Как мы сказали в предыдущем пункте, если посторонние корни могли возникнуть лишь по причине расширения ОДЗ, то их можно отсеять по ОДЗ для исходного уравнения. Но не всегда просто найти ОДЗ в виде числового множества. В таких случаях можно проводить отсеивание посторонних корней не по ОДЗ, а по условиям, определяющим ОДЗ. Разъясним, как проводится отсеивание посторонних корней по условиям ОДЗ.
Найденные корни по очереди подставляются в условия, определяющие ОДЗ для исходного уравнения или любого равносильного ему уравнения. Те из них, которые удовлетворяют всем условиям, являются корнями уравнения. А те из них, которые не удовлетворяют хотя бы одному условию или дают не имеющее смысла выражение, являются посторонними корнями для исходного уравнения.
Приведем пример отсеивания посторонних корней по условиям ОДЗ.
Отсеивание посторонних корней, возникающих из-за возведения обеих частей уравнения в четную степень
Понятно, что отсеивание посторонних корней, возникающих из-за возведения обеих частей уравнения в одну и ту же четную степень, можно осуществить путем подстановки в исходное уравнение или в любое равносильное ему уравнение. Но такая проверка может быть связана со значительными вычислительными трудностями. На этот случай стоит знать альтернативный способ отсеивания посторонних корней, о котором мы сейчас и поговорим.
Отсеивание посторонних корней, которые могут возникнуть при возведении в одну и ту же четную степень обеих частей иррациональных уравнений вида 
, где n
– некоторое четное число, можно проводить по условию g(x)≥0
. Это вытекает из определения корня четной степени: корень четной степени n
есть неотрицательное число, n
-ая степень которого равна подкоренному числу, откуда 
. Таким образом, озвученный подход представляет собой своего рода симбиоз метода возведения обеих частей уравнения в одну и ту же степень и метода решения иррациональных уравнений по определению корня. То есть, уравнение , где n
–четное число, решается методом возведения обеих частей уравнения в одну и ту же четную степень, а отсеивание посторонних корней выполняется по условию g(x)≥0
, взятому из метода решения иррациональных уравнений по определению корня.
Класс: 11
Продолжительность: 2 урока.
Цель урока:
- (для учителя) формирование у учащихся целостного представления о методах решения иррациональных уравнений.
- (для учащихся) Развитие умения наблюдать, сравнивать, обобщать, анализировать математические ситуации (слайд 2). Подготовка к ЕГЭ.
План первого урока (слайд 3)
- Актуализация знаний
- Разбор теории: Возведение уравнения в чётную степень
- Практикум по решению уравнений
План второго урока
- Дифференцированная самостоятельная работа по группам «Иррациональные уравнения на ЕГЭ»
- Итог уроков
- Домашнее задание
Ход уроков
I. Актуализация знаний
Цель: повторить понятия, необходимые для успешного освоения темы урока.
Фронтальный опрос.
– Какие два уравнения называются равносильными?
– Какие преобразования уравнения называют равносильными?
– Данное уравнение заменить равносильным с пояснением применённого преобразования: (слайд 4)
а) х+ 2х +1; б) 5 = 5; в) 12х = -3; г) х = 32; д) = -4.
– Какое уравнение называют уравнением-следствием исходного уравнения?
– Может ли уравнение-следствие иметь корень, не являющийся корнем исходного уравнения? Как называются эти корни?
– Какие преобразования уравнения приводят к уравнениям-следствиям?
– Что называется арифметическим квадратным корнем?
Остановимся сегодня более подробно на преобразовании «Возведение уравнения в чётную степень».
II. Разбор теории: Возведение уравнения в чётную степень
Объяснение учителя при активном участии учащихся:
Пусть 2 m (m N) – фиксированное чётное натуральное число. Тогда следствием уравнения f(x) = g(x) является уравнение (f(x)) = (g(x)).
Очень часто это утверждение применяется при решении иррациональных уравнений.
Определение. Уравнение, содержащее неизвестное под знаком корня, называется иррациональным.
При решении иррациональных уравнений используют следующие методы: (слайд 5)
Внимание! Методы 2 и 3 требуют обязательной проверки.
ОДЗ не всегда помогает устранить посторонние корни.
Вывод: при решении иррациональных уравнений важно пройти три этапа: технический, анализ решения, проверка(слайд 6).
III. Практикум по решению уравнений
Решить уравнение:
После обсуждения способа решения уравнения возведением в квадрат, решить переходом к равносильной системе.
Вывод : решение простейших уравнений с целыми корнями можно провести любым знакомым методом.
б) = х – 2
Решая методом возведения обеих частей уравнения в одну и ту же степень, учащиеся получают корни х = 0, х= 3 - , х= 3 + , проверить которые подстановкой сложно и трудоёмко. (Слайд 7). Переход к равносильной системе
позволяет быстро избавиться от посторонних корней. Условию х ≥ 2 удовлетворяет только х.
Ответ: 3 +
Вывод : иррациональные корни проверять лучше переходом к равносильной системе.
в) = х – 3
В процессе решения этого уравнения получаем два корня: 1 и 4. Оба корня удовлетворяют левой части уравнения, но при х = 1 нарушается определение арифметического квадратного корня. ОДЗ уравнения не помогает устранить посторонние корни. Переход к равносильной системе даёт правильный ответ.
Вывод: хорошее знание и понимание всех условий определения арифметического квадратного корня помогает перейти к выполнению равносильных преобразований.
Возведя обе части уравнения в квадрат, получим уравнение
х + 13 - 8 + 16 = 3 + 2х - х, уединив радикал в правую часть, получаем
26 – х + х = 8. Применение дальнейших действий по возведению в квадрат обеих частей уравнения, приведёт к уравнению 4-й степени. Переход к ОДЗ уравнения даёт хороший результат:
найдём ОДЗ уравнения:
х = 3.
Проверка: - 4 = , 0 = 0 верно.
Вывод: иногда возможно провести решение с помощью определения ОДЗ уравнения , но обязательно сделать проверку.
Решение: ОДЗ уравнения: -2 – х ≥ 0 х ≤ -2.
При х ≤ -2, < 0, а ≥ 0.
Следовательно, левая часть уравнения отрицательна, а правая – неотрицательна; поэтому исходное уравнение корней не имеет.
Ответ: корней нет.
Вывод: сделав правильные рассуждения по ограничению в условии уравнения, можно без труда найти корни уравнения, или установить, что их нет.
На примере решения этого уравнения показать двукратное возведение уравнения в квадрат, объяснить смысл фразы «уединение радикалов» и необходимость проверки найденных корней.
з) 
+ = 1.
Решение этих уравнения провести методом замены переменной до момента возвращения к исходной переменной. Закончить решение предложить тем, кто раньше справится с заданиями следующего этапа.
Контрольные вопросы
- Как решать простейшие иррациональные уравнения?
- Что необходимо помнить при возведении уравнения в чётную степень? (могут появиться посторонние корни)
- Как лучше проверять иррациональные корни? (с помощью ОДЗ и условий совпадения знаков обеих частей уравнения)
- Для чего необходимо уметь анализировать математические ситуации при решении иррациональных уравнений? (Для правильного и быстрого выбора способа решения уравнения).
IV. Дифференцированная самостоятельная работа по группам «Иррациональные уравнения на ЕГЭ»
Класс разбивается на группы (по 2-3 человека) по уровням обученности, каждая группа выбирает себе вариант с заданием, обсуждает и решает выбранные задания. По мере необходимости обращается к учителю за консультацией. После выполнения всех заданий своего варианта и проверки ответов учителем, участники группы индивидуально заканчивают решение уравнений ж) и з) предыдущего этапа урока. Для 4 и 5 вариантов (после проверки ответов и решения учителем) на доске записаны дополнительные задания, которые выполняются индивидуально.
Все индивидуальные решения в конце уроков сдаются учителю на проверку.
Вариант 1
Решите уравнения:
а) = 6;
б) = 2;
в) = 2 – х;
г) (х + 1) (5 – х) (+ 2 = 4.Вариант 5
1. Решите уравнение:
а) = ;
б)= 3 – 2х;
2. Решить систему уравнений:
Дополнительные задания:
V. Итог уроков
Какие трудности испытывали при выполнении заданий ЕГЭ? Что необходимо для устранения этих трудностей?
VI. Домашнее задание
Повторить теорию решения иррациональных уравнений, прочитать пункт 8.2 в учебнике (обратить внимание на пример 3).
Решить № 8.8 (а, в), № 8.9 (а, в), № 8.10 (а).
Литература:
- Никольский С.М., Потапов М.К., Н.Н. Решетников Н.Н., Шевкин А.В. Алгебра и начала математического анализа, учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений, М.: Просвещение, 2009.
- Мордкович А.Г. О некоторых методических вопросах, связанных с решением уравнений. Математика в школе. -2006. -№3.
- М. Шабунин. Уравнения. Лекции для старшеклассников и абитуриентов. Москва, «Чистые пруды», 2005. (библиотечка «Первое сентября»)
- Э.Н. Балаян. Практикум по решению задач. Иррациональные уравнения, неравенства и системы. Ростов-на-Дону, «Феникс», 2006.
- Математика. Подготовка к ЕГЭ-2011. Под редакцией Ф.Ф. Лысенко, С.Ю. Кулабухова Легион-М, Ростов-на-Дону, 2010.
