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».
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.
Застосування основних властивостей функції
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}.
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.
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
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».
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. 
- є рівнянням з однієї невідомої.
Приклад 2. 
- є рівнянням із двома невідомими.
Визначення 2. Рівність виду 
називається рівнянням з однієї змінної 
.
Приклад 1. 
- є рівнянням з однієї змінної х.
Далі розглядаємо рівняння з однієї змінної.
Визначення 3. Усяке значення змінної, при якому вираження 
й 
приймають рівні числові значення, називається коренем рівняння або його рішенням.
Приклад 1. Рівняння 
має два корені: -1 і 1.
Визначення 4. Вирішити рівняння - виходить, знайти множину всіх його рішень або довести, що їх немає.
Приклад 1. Рівняння 
має єдиний корінь 4, тому що при цьому й тільки при цьому значенні змінної звертається у вірну рівність, таким чином, відповідь записується в наступному виді:
Відповідь: {4}.
Приклад 2. Рівняння 
не має дійсних корінь.
Відповідь: 
.
Приклад 3. Рівняння 
має нескінченна множина рішень, тому що після тотожних перетворень одержали рівність 
. Дане рівняння є тотожна рівність, вірне для будь-якого дійсного значення .
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 
, справедливо для всіх числових значень 
і в, є тотожним.
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. 
- ірраціональне рівняння (змінна втримується під знаком радикала).
Приклад 2. 
ірраціональне рівняння (змінна втримується під знаком введення в дробовий ступінь).
Визначення 8. Областю визначення рівняння (або областю припустимих значень змінної - ОПЗ) називають множина всіх тих значень змінної , при яких і вираження , і мають сенс.
Приклад 1. 
Вираження ( 
і 
визначені при всіх 
. Виходить, ОПЗ: 
.
Приклад 2. 
. Вираження 
не визначене при 
, а вираження 
не визначене при 
.
Виходить, ОПЗ: 
.
Приклад 3. 
. Корінь парного ступеня має сенс лише при ненегативних значеннях підкореневого вираження. Виходить, одночасно повинні виконуватися умови: 
тобто ОПЗ: 
Визначення 9. Нехай дані рівняння: 
(1), 
(2).
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 
рівнянням 
Якщо при деякому значенні , рівному 
, вірне рівність 
, то вірним є також рівність 
. Виходить, рівняння є наслідком вихідного рівняння. При цьому може існувати таке значення , рівне 
, при якому 
й 
. Тоді число 
, що є коренем рівняння 
, не є коренем вихідного рівняння, тому що при 
вихідне рівняння не має змісту.
Приклад 1. Вирішити рівняння 
.
Рішення. 
. Тоді 
.
Перевірка.
При 
знаменник рівняння не звертається в нуль, а при 
- звертається. Отже, вихідне рівняння має єдиний корінь: -10.
Відповідь: 
.
2. Введення обох частин рівняння у квадрат
Нехай дані два рівняння (1) і 
. Якщо 
- корінь першого рівняння, то вірно рівність 
. З рівності двох чисел випливає рівність їхніх квадратів, тобто 
, а це означає, що 
- корінь рівняння (2). Значить із рівняння (1) потрібне рівняння (2).
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.
; 
.Тоді 
, 
.
Перевірка.
Якщо 
, те 
, рівність не вірно, отже, -1- не є коренем вихідного рівняння.
Якщо 
, то 4=4, рівність вірно.
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: 
. Тоді 
, 
.
Перевірка.
Якщо 
, то вираження 
не має змісту.
Якщо 
, те 
, рівність вірно.
Отже, рівняння має єдиний корінь:5.
Відповідь: {5}.
Приклад 2. Вирішити рівняння 
.
Рішення. 
або 
. Тоді 
, 
.
Перевірка.
Якщо 
, то вираження 
не має змісту.
Якщо 
, те , рівність вірно.
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 
(3) і помножимо обидві частини його на одне й теж вираження 
, що має зміст при всіх значеннях 
. Одержимо рівняння: 
(4), коріннями якого служать як коріння рівняння (3), так і корінь рівняння 
.
Виходить, рівняння (4) є наслідок рівняння (3). Ясно, що рівняння (3) і (4) рівносильні, якщо «стороннє» рівняння 
не має корінь. Таким чином, справедлива наступна теорема.
Теорема 1. Якщо обидві частини рівняння помножити на 
, то вийде рівняння, що є наслідком вихідного. Якщо рівняння не має корінь, то отримане рівняння рівносильне вихідному (якщо область припустимих значень не вже області припустимих значень змінної даного рівняння).
Приклад 1. 
.
Помітимо, що подібне перетворення, тобто перехід від рівняння (4) до рівняння (3) діленням обох частин рівняння (4) на вираження 
, як правило, неприпустимо, оскільки можна привести до втрати корінь, у цьому випадку можуть «втратитися» коріння рівняння .
Приклад 2. Рівняння 
має два корені: 3 і 4.
Ділення обох частин рівняння на 
приводить до рівняння 
, що має тільки один корінь 4, тобто відбулася втрата кореня.
Знову візьмемо рівняння (3) і зведемо обидві його частини у квадрат. Одержимо рівняння: 
(5), коріннями якого служать як коріння рівняння (3), так і корінь «стороннього» рівняння 
. Ясно, що рівняння (3) і (5) рівносильні, якщо в «стороннього» рівняння немає кореню.
Приклад 3. Рівняння 
має корінь 4. Якщо обидві частини цього рівняння піднести до квадрата, то вийде рівняння 
, що мають два корені: -2 і 4. Виходить, рівняння 
- наслідок рівняння . При переході від рівняння до рівняння з'явився «сторонній» корінь: -2.
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 
й 
рівносильні, тому що кожне з них має єдиний корінь – число 3. 
.
Приклад 2. Рівняння 
й 
не рівносильні, тому що перше має тільки один корінь: 6, а друге має два корені: 6 і -6.
Приклад 3. Рівняння 
й 
рівносильні, тому що множини їхніх рішень порожні. 
.
Визначення 11. Нехай дані рівняння 
й 
і деяка множина М. Якщо будь-який корінь першого рівняння, що належить множині М, задовольняють другому рівнянню, а будь-який корінь другого рівняння, що належить множині М, задовольняє першому рівнянню, те ці рівняння називаються рівносильними на множині М.
Приклад 1. 
і 
не є рівносильними на множині всіх дійсних чисел, тому що перше рівняння має єдиний корінь 1, а друге має два корені: -1 і 1. Але ці рівняння рівносильні на множині всіх ненегативних чисел, тому що кожне з них має на цій множині єдиний корінь: 1.
Відзначимо, що часто множину М збігається або з ОПЗ рівняння 
, або множиною всіх дійсних чисел.
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. 
(обидві частини першого рівняння розділили на 2).
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 
рівносильне змішаній системі 
Рівняння виду 
Теорема 8. Рівняння виду 
або 
.
Рівняння виду 
.
Далі розглянемо більш докладно типи ірраціональних рівнянь і методи їхнього рішення.
Дата: 2019-05-29, просмотров: 193.
