Методы решения системы иррациональных уравнений

Иррациональные системы уравнений и неравенств с двумя переменными

п.1. Решение иррациональных систем уравнений

п.2. Решение иррациональных систем неравенств

Внимание!
В иррациональных неравенствах возводить одновременно в чётную степень обе стороны можно только при условии, что обе стороны неотрицательны .
При выполнении этого условия знак неравенства сохраняется.
Иначе – знак неравенства не сохраняется, и получаем ложное высказывание.

Возводить одновременно в нечётную степень можно в любом случае.

Решение: \( \left\< \begin < l >\mathrm<-2\leq x \lt \frac<\sqrt<5>-1><2>> & \\ \mathrm <-1\leq y\leq 3>& \end\right. \) прямоугольник на координатной плоскости.

Сторона CD в множество решений не входит.

Уроки по теме: «Иррациональные уравнения. Системы иррациональных уравнений»

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Понятие иррационального уравнения.

Решение иррациональных уравнений и систем уравнений.

О.Ю.Серикова, преподаватель математических дисциплин ГБПОУ «Лукояновский педагогический колледж им. А.М.Горького»

Основные методы решения иррациональных уравнений: метод возведения обеих частей уравнения в одну и ту же степень, метод введения новых переменных. Искусственные приемы решения иррациональных уравнений. Решение систем иррациональных уравнений.

Практическое занятие.

Решение иррациональных уравнений и их систем.

Решение иррациональных уравнений.

Иррациональными называются уравнения, в которых переменная содержится под знаком корня или под знаком операции возведения в дробную степень.

Основными методами решения иррациональных уравнений явля ются следующие: 1) метод возведения обеих частей уравнения в одну и ту же степень; 2) метод введения новых переменных. В некоторых случаях оказывается целесообразным применение различных искус ственных приездов. Появление посторонних корней может произойти за счет того, что при возведении обеих частей заданного урав нения f ( x ) = g (х) в четную степень мы получаем уравнение, являюще еся следствием не только этого уравнения, но и уравнения f (х) = g ( x ). Действительно, ( g (х)) 2 = ( — g ( x )) 2 .

Если уравнение f (х)= — g (х) имеет корни, то именно они являются посторонними корнями заданного уравнения f ( x ) = g ( x ). Так, если заданным является уравнение х — 1=3, то при возведении обеих частей уравнения х —1=3 в квадрат мы получаем уравнение (х — 1) 2 = 3 2 , т. е. х 2 — 2х — 8 = 0, корнями которого являются и корень заданного уравнения х = 4, и значение х=- 2, являющееся корнем уравнения х — 1 = -3, но не удовлетворяющее заданному уравнению.

Еще пример. Дано уравнение Возведя обе части уравнения в квадрат, мы получаем уравнение 1 — х = х 2+ 2х+1, т. е. х 2 +х = 0. Это уравнение является следствием заданного урав нения. Его корнями будут х ₁ = -3 и х ₂ = 0. Нетрудно убедиться, что х ₁ = -3 является корнем заданного уравнения, а х ₂ = 0 — посто ронний корень (это корень уравнения ). Напомним, что если обе части уравнения f ( x ) = g ( x ) неотрицательны, то уравнения f ( x ) = g ( x ) и ( f ( x ))= ( g (х)) равносильны.

Отметим еще, что уравнения f (х) = g (х)и f ( x ) = — g ( x ) имеют од ну и ту же область определения. Поэтому, решив заданное уравнение методом возведения обеих его частей в четную степень и даже убедившись затем, что найденный корень х = х ₀ принадлежит его области определения, еще нельзя утверждать, что x = х ₀ является корнем за данного уравнения. Однако если x = х ₀ не принадлежит облает определения заданного уравнения, то это точно посторонний корень который получен за счет расширения области определения заданной уравнения в результате использования формулы .

Рассмотрим уравнение Его область к определения является луч [2; ). После возведения обеих частей это го уравнения в квадрат и уединения радикала получим уравнение .

Областью определения этого уравнения является множество .

Корнями уравнения являют ся значения х ₁ = 3 и х ₂ = -2. Первый корень принадлежит области определения заданного уравнения, т. е. может являться его корнем. Второй же корень не принадлежит области определения заданного уравнения, т. е. является посторонним корнем.

Вместе с тем второй корень принадлежит области определения уравнения . Таким образом, посторонний корень появился за счет расширения области определения заданного урав нения.

Причиной появления посторонних корней могут быть также не которые замены, выполняемые в ходе решения иррационального уравнения.

По этим причинам необходимой частью реше ния иррационального уравнения является проверка.

В зависимости от вида корней (простые или громоздкие), от их количества (один, два или бесконечное множество), а иногда и в зависимости от выбранного способа решения эти корки прове ряются либо подстановкой в заданное уравнение, либо путем доказательства равносильности уравнений, получаемых на всех этапах решения, либо каким-то другим путем (с использованием области определения заданного уравнения, с обращением к промежуточных уравнениям и т. д.).

1. Решение иррациональных уравнений методом возведения обеих частей уравнения в одну и ту же степень

Пример 1. Решим уравнение (1)

Решение. Возведем обе части уравнения в квадрат: и далее

После возведения в квадрат последнего уравнения получим:

8х 2 +16х-24=9х 2 -186х+961,

и далее х 2 — 202х + 985 = 0, откуда находим х ₁ = 5, х ₂ == 197.

Проверка. Найденные корни несложно проверить непосред ственно подстановкой в уравнение (1).

Таким образом, х ₁ = 5, является корнем заданного уравнения.

2) , т. е. х ₂ = 197 — посторонний корень. Таким образом, только х = 5 является корнем за данного уравнения.

Замечание. Это уравнение допускает следующее изящное решение. Имеем . Несложно подбором найти корень уравнения х = 5. Так как далее функция возрастает, а функция убывает, то других корне уравнение не имеет.

Пример 2. Решим уравнение

(2)

Решение. Возведем обе части уравнения (2) в квадрат и уеди ним затем полученный радикал:

(3)

После возведения в квадрат обеих частей уравнения (3) и после дующего приведения подобных членов получим квадратное уравнение

которого являются значения и

Проверка. Проверять найденные корни подстановкой в урав нение (2) явно нецелесообразно. Поступим следующим образом. Найдем область определения уравнения (2). Из системы неравенство

находим, что этой областью является луч [2; ). Выясним, принад лежат ли найденные корни этому лучу. Имеем:

Таким образом, х ₁ > 2 принадлежит лучу [2; ), и, значит, х ₁ может являться корнем уравнения (2). Далее,

Таким образом, х ₂ х ₂ не принадлежит [2; ), и, значит х ₂ не является корнем уравнения (2).

Вернемся теперь к х ₁ . Выясним знак разности, находящейся правой части уравнения (3). Имеем:

Пример 3. Решим уравнение (4)

Решение. Преобразуем уравнение (4) к виду и возведем обе части полученного уравнения в квадрат:

х 2 + х – 5 = 25 – 10

Уединим корень и приведем подобные члены: (5)

Возведем обе части уравнения (5) в квадрат: 100(х 2 + 8х – 4) = (7х +26) 2 , или

51 х 2 + 436х – 1076 = 0

Из последнего уравнения находим х ₁ 1=2, х ₂ =

Проверка. Первый из найденных корней нетрудно проверить подстановкой в исходное уравнение. Такая проверка показывает, что х\=2 — корень уравнения (4). Попытка проверить таким же спосо бом второй корень приводит к громоздким вычислениям. Можно, однако, поступить по-другому. Выясним, является ли х ₂ = не является корнем уравнения (5). Но уравнение (5) –следствие уравнения (4). Итак, корнем уравнения (4) является х = 2.

Пример 4. Решим уравнение

Решение. Уединив , получим

После приведения подобных членов и уединения корня получим уравнение откуда (х + 13) 2 (х +1) = 64 (х = 1) 2 , и далее (х + 1) ((х + 13) 2 – 64 (х + 1) = 0.

Таким образом, задача сводится к решению совокупности:

Проверка. Подстановкой найденных значений х в заданное уравнение убеждаемся, что все они являются его корнями.

Пример 5 . Решим уравнение (6)

Решение. Возведем обе части уравнения (6) в куб. Получим:

Восполь зовавшись уравнением (6), заменим выражение

выражением

(7)

Сократим на 3 и возведем обе части последнего уравнения в куб: (2х+10(6х+1)(2х-1)= — (2х+1) 3 , и далее (2х + 10 ((6х + 1) (2х – 1) + (2х + 1) 2 )=0, откуда находим х ₁ = — 0, 5,х ₂ = 0.

Проверка. Подстановкой найденных значений х в заданное уравнение (6) убеждаемся, что его корнем является х = -0, 5.

2. Метод введения новых переменных

Пример 6. Решим уравнение

(8)

Решение. Уединение корня и возведение обеих частей уравне ния (8) в квадрат привели бы к громоздкому уравнению. В то же время, если проявить некоторую наблюдательность, можно заметить, что уравнение (8) легко сводится к квадратному. Действительно, умножив обе его части на 2, получим: , и далее

Положив получим у 2 — 2у —8 = 0, откуда у, =4, у ₂ = —2. Значит, уравнение (8) равносильно следующей сово купности уравнений: .

Из первого уравнения это совокупности находим х ₁ =, х ₂ = -2.

Второе уравнение корней не имеет.

Проверка. Так как совокупность уравнений равносильна уравнению (8), причем второе уравнение этой совокупности корней не имеет, то найденные корни можно проверить подстановкой в уравнение . Эта подстановка показывает, что оба найденных значения х являются корнями этого уравнения, а значит, и заданного уравнения (8).

Пример 7. Решим уравнение (9)

Решение. Областью определения уравнения (9) является луч [5; ). В этой области выражение можно представить сле дующим образом:

Так как 2х = х + х, то уравнение (9) далее можно переписать так:

Положив , получим квадратное уравнение у 2 +2у — 48 = 0, из которого находим у ₁ =6, у ₂ = — 8. Таким образом, задача свелась к решению совокупности уравнений:

Из первого уравнения совокупности находим x = , второе уравнение совокупности решений не имеет.

Проверка. Легко показать, что х = является корнем уравнения . Но это уравнение равносильно уравнению (9), значит, х = является корнем и уравнения (9).

Пример 8. Решим уравнение (10)

Решение. Положим

Тогда уравнение (10) примет вид u +- v = 2. Но для нахождения зна чений новых переменных одного уравнения недостаточно. Возведя в четвертую степень обе части каждого из уравнений системы, полу чим: u 4 = 1- x , v = 15 + x .

Сложим уравнения последней системы: и + v =16.

Таким образом, для нахождения v , и мы имеем следующую сим метрическую систему уравнений:

Решив ее, находим:

Таким образом, решение уравнения (10) свелось к решению следую щей совокупности систем уравнений:

Решив эту совокупность, находим x ₁ = 1, х ₂ = —15.

Проверка. Проще всего проверить найденные корни подста новкой их непосредственно в заданное уравнение. Проделав это, убеждаемся, что оба найденных значения х являются корнями задан ного уравнения.

3. Искусственные приемы решения иррациональных уравнений

Пример 9 . Решим уравнение (11)

Решение. Умножив обе части заданного уравнения на сопряженное выражение

, то уравнение примет вид

Как легко видеть, x ₁ = 0 является корнем этого уравнения. Остает ся решить уравнение

Сложив данное и полученное уравнения, придем к уравнению

Решая уравнение методом возведения в квадрат, получим:

8х 2 +12х + 20 =-9х 2 + 12х + 4,

х 2 ==16, х = 4, х = -4.

Проверка. Поочередно подставляя найденные значения х =4. Таким образом, х = 4 – единственный корень уравнения.

Квадрат, получим: 8х+12х+20=9х+12х+4

х=16, х = 4, х = -4

Проверка. Поочередно подставляя найденные значения в данное уравнение убеждаемся, что ему удовлетворяет только значение х=4. Таким образом, х=4 –единственный корень уравнения.

4. Метод пристального взгляда

Этот метод основан на следующем теоретическом положении: “Если функция возрастает в области определения и число входит в множество значений, то уравнение имеет единственное решение.”

Для реализации метода, основанного на этом утверждении требуется:

а) Выделить функцию, которая фигурирует в уравнении.

b) Записать область определения данной функции.

c) Доказать ее монотонность в области определения.

d) Угадать корень уравнения.

t) Обосновать, что других корней нет.

f) Записать ответ.

Пример 10. Решим уравнение

Решение.Наличие радикалов четной степени говорит о том, что подкоренные выражения должны быть неотрицательными. Поэтому сначала найдем область допустимых значение переменной .

Очевидно, что левая часть уравнения не существует ни при одном значении неизвестного . Таким образом, вопрос о решении уравнения снимается – ведь нельзя же осуществить операцию сложения в левой части уравнения, так как не существует сама сумма. Каков же вывод? Уравнение не может иметь решений, так как левая часть не существует ни при одном значении неизвестного .

Пример 11. Решим уравнение

Решение. Рассмотрим функцию .

Найдем область определения данной функции:

Данная функция является монотонно возрастающей.

Для эта функция будет принимать наименьшее значение при , а далее только возрастать.. Число 5 принадлежит области значения, следовательно, согласно утверждению .

Проверкой убеждаемся, что это действительный корень уравнения.

5. Метод разложения на множители выражений, входящих в уравнение

Теорема. Уравнение , определенное на всей числовой оси, равносильно совокупности уравнений

Пример 12. Решим уравнение

Решение. При уравнение принимает вид: которое равносильно совокупности двух уравнений:

Ответ:

Выделить общий множитель часто бывает очень трудно. Иногда это удается сделать после дополнительных преобразований. В приведенном ниже примере для этого рассматриваются попарные разности подкоренных выражений.

Пример 13 . Решим уравнение

Решение.Если внимательно посмотреть на уравнение, то можно увидеть, что разности подкоренных выражений первого и третьего , а также второго и четвертого членов этого уравнения равны одной и той же величине

В таком случае далее следует воспользоваться тождеством:

Уравнение примет вид:

или

Корень уравнения т.е. число при подстановке в исходное уравнение дает верное равенство.

Уравнение не имеет решений, так как его левая часть положительна в своей области определения.

Ответ:

6. Метод выделения полных квадратов при решении иррациональных уравнений.

При решении некоторых иррациональных уравнений полезна формула

Пример 14. Решим уравнение

Решение.Преобразуем уравнение следующим образом :

Обозначим и решим полученное уравнение

Разбирая отдельно случаи , находим,

что решениями последнего уравнения являются .

Возвращаясь к переменной , получаем неравенства

Ответ:

Этот способ применим в том случае, когда подкоренные выражения представляют собой квадратный трехчлен, не раскладывающийся на линейные множители. Поэтому целесообразно оценить левую и правую части уравнения.

Пример 15. Решим уравнение

Решение.Оценим обе части уравнения:

Левая часть уравнения существует при всех значениях переменной , не меньших 5, а правая – при всех значениях, не больших 5, следовательно, уравнение будет иметь решение, если обе части уравнения одновременно равны 5, т. е. справедлива следующая система:

Корнем второго уравнения системы является число

Проверим, является ли это число корнем второго уравнения:

Ответ:

Пример 16. Решим уравнение.

Решение.

Для всех имеем

Используя неравенство Коши, можем записать:

причем равенство достигается при и

Таким образом, -корень исходного уравнения.

Ответ:

8. Иррациональные уравнения, содержащие степени выше второй

Если уравнение имеет вид то его можно решить , возводя обе части этого уравнения в степень . Полученное уравнение при нечетном равносильно данному уравнению, а при четном является нго следствием, аналогично рассмотренному выше случаю при

Пример 1. Решим уравнение

Решение.Возведем обе части уравнения в куб:

или

которое равносильно совокупности двух уравнений:

Ответ:

При решении иррациональных уравнений очень часто пользуются следующим приемом.

Если то

В последнем равенстве заменяют на и получают

Далее легко избавиться от кубической иррациональности , возводя обе части в куб.

Пример 2 . Решим уравнение

Решение. Здесь, очевидно,

Возведем в куб обе части уравнения, получим:

Проверка подтверждает, что это корень уравнения.

Ответ:

Замена в конкретном примере левой части на правую, вообще говоря , неправомерна –ведь нам неизвестно ни одно значение , при котором это уравнение превращается в верное числовое равенство. Возможно, таких решений нет вообще. Допуская в практических действиях такую замену, мы фактически расширяем возможное множество решений. Поэтому все найденные решения следует проверять и только те, которые превращают исходное уравнение в верное равенство, следует записать в ответ.

От того, что студент решит лишний десяток задач, умнее и сообразительнее он не станет, Результат обучения оценивается не количеством сообщаемой информации, а качеством ее усвоения. Это качество будет выше, если на одно и тот же уравнение посмотреть с разных сторон. Решение задач разными способами способствует развитию активного мышления учащихся. Хорошую почву для этого дает решение уравнений разными способами.

Пример 3. Решим уравнение

(1)

Решение. Способ 1.

Возведем обе части уравнения в куб:

Используя равенство (1) имеем:

корни которого

Ответ:

Иногда полезно ввести не одну вспомогательную переменную, а несколько, сводя исходное уравнение к системе уравнений.

Пусть Тогда

Таким образом справедлива следующая система:

Возвращаясь к переменной находим

Ответ:

В следующем примере введение вспомогательной переменной сводит исходное уравнение к однородному.

Пример 4. Решим уравнение

Решение.

Положим

Тогда исходное уравнение примет вид:

Поскольку при котором переменная обращается в нуль, не является решением исходного уравнения ( в чем можно убедиться подстановкой), делим обе части уравнения на

решая которое , находим:

Осталось решить уравнения и

Корнями этих уравнений являются числа

Ответ:

Пример 5. Решим уравнение

Решение.

Область допустимых значений задается неравенством

Преобразуем уравнение следующим образом:

Один корень этого уравнения

Для решения второго уравнения положим

и решим

Корни этого уравнения

Последний корень не принадлежит указанному промежутку, поэтому, решая уравнение , получим

Ответ :

1.Найдите сумму корней уравнения (

Ответ: 0,25

2.Решите уравнение

3. Решите уравнение

4.Найдите сумму корней уравнения 9 (отв.5)

5.Решите уравнение

6.Решите уравнение 40-14х+х 2 =2(х-4)

7. Решите уравнение

Задания повышенного уровня сложности с развернутым ответом С ₁ и С ₂

1.Решите уравнение

Так как х.Поэтому

2. Решите уравнение

3. Решите уравнение 40-14х+х 2 =2(х-4)

(х-10)(х-4)=2(х-4) , (х-4)(х-10-2)=0

Последний корень не удовлетворяет условию t 0.

Ответ: 4;12+2

Системы иррациональных уравнений.

Пример 1 . Решим систему уравнений

(11)

Решение. Положим . Тогда первое уравнение системы (110 примет вид u +=2, откуда находим u = 1. Таким образом решение системы сводится к решению следующей системы: (12)

Возведя в квадрат обе части первого уравнения системы и освободившись от знаменателя приходим к системе . Из которой находим:

Проверка. При условии, что и , системы (11), (12) равносильны, значит решением системы являются пары (2;1), (1, ).

Пример 2 . Решим систему уравнений

(14)

Решение. Так как а и , то система (14) примет вид: .

Эта система равносильна следующей совокупности систем:

(15)

Полагая , получим совокупность систем .

Решение первой системы совокупности не вызывает затруднений. При решении второй системы этой совокупности следует учесть, что х – у v

Таким образом, из совокупности находим: .

Проверка. Первые два решения легко проверить непосредственной подстановкой в систему (14). Однако проверить таким же способом третье решение непросто системе (14), а система (14) равносильна заданной системе (15). Поэтому решения совокупности (15) являются решениями и системы (14).

Вычислите: а) 2 б) в) г)

Решите уравнение: а) б)

Постройте график функции

Решите уравнение

Решить уравнение

Найдите все значения параметра a , при каждом из которых уравнение имеет один корень.

1. Вычислите: а) 2 б) в) г)

Решите уравнение: а) б)

Постройте график функции

Решите уравнение

Решить уравнение

Найдите все значения параметра a , при каждом из которых уравнение имеет один корень.

Амелькин В. В. Рабчевич В. Л. Задачи с параметрами: справочное пособие по математике. – второе издание – Мн.:ООО «Асар», 2002.

Гусев В. А. и др. Практикум по элементарной математике., М.: Просвещение, 2002.

Литвиненко В. Н. и др. Практикум по элементарной математике: Алгебра. Тригонометрия: Учеб. пособие для студентов физ. мат. спец. пед. инс-ов.-2-е изд., перераб. и доп.- М.: Просвещение, 1991.

Системы иррациональных, логарифмических и показательных уравнений

, зав. кафедрой математики ДВГГУ

Системы иррациональных, логарифмических и показательных уравнений

Традиционно в контрольные измерительные материалы для проведения единого государственного экзамена по математике включаются задачи позволяющие проверить умения выпускников решать различные системы уравнений. Как правило, это системы из двух уравнений с двумя переменными. Уравнения, входящие в систему могут быть как алгебраическими, в том числе иррациональными, так и трансцендентными. В рамках этой статьи рассмотрим основные методы решения систем с двумя переменными иррациональных, логарифмических и показательных уравнений.

Прежде чем непосредственно переходить к методам решения систем уравнений напомним основные определения и свойства различных функций, которые могут входить в уравнения системы.

Напомним, что два уравнения с двумя неизвестными образуют систему уравнений, если ставится задача о нахождении таких значений переменных, которые являются решениями каждого из уравнений.

Решением системы двух уравнений с двумя неизвестными называется упорядоченная пара чисел, при подстановке которых в систему вместо соответствующих переменных, получаются верные числовые равенства.

Решить систему уравнений – означает найти все ее решения.

Процесс решения системы уравнений, как и процесс решения уравнения, состоит в последовательном переходе с помощью некоторых преобразований от данной системы к более простой. Обычно пользуются преобразованиями, которые приводят к равносильной системе, в этом случае не требуется проверка найденных решений. Если же были использованы неравносильные преобразования, то обязательна проверка найденных решений.

Иррациональными называют уравнения, в которых переменная содержится под знаком корня или под знаком операции возведения в дробную степень.

Следует отметить, что

1. Все корни четной степени, входящие в уравнения, являются арифметическими. Другими словами, если подкоренное выражение отрицательно, то корень лишен смысла; если подкоренное выражение равно нулю, то корень также равен нулю; если подкоренное выражение положительно, то и значение корня положительно.

2. Все корни нечетной степени, входящие в уравнение, определены при любом действительном значении подкоренного выражения. При этом корень отрицателен, если подкоренной выражение отрицательно; равен нулю, если подкоренное выражение равно нулю; положителен, если подкоренное выражение положительно.

Функции y = и y = являются возрастающими на своей области определения.

При решении систем иррациональных уравнений используются два основных метода: 1) возведение обеих частей уравнений в одну и туже степень; 2) введение новых переменных.

При решении систем иррациональных уравнений первым методом следует помнить, что при возведении обеих частей уравнения, содержащего корни четной степени, в одну и туже степень, получается уравнение, которое является следствием первоначального, в связи с этим, в процессе решения могут появиться посторонние корни. При решении иррациональных уравнений часто используется формула = f(x), применение которой в случае четного n может привести к расширению области определения уравнения. По этим (и по другим) причинам при решении иррациональных уравнений в большинстве случаев необходима проверка найденных решений.

Рассмотрим примеры решения систем иррациональных уравнений различными методами.

Пример 1. Решить систему уравнений

Решение. Чтобы избавиться от иррациональности введем новые переменные. Пусть ……………………… (1),

тогда первоначальная система примет вид: . Решая полученную систему, например методом подстановки находим: . Подставим найденные значения в систему (1), получим: . Возведя обе части первого уравнения в квадрат, второго – в четвертую степень, получим систему: , откуда находим:

Нетрудно убедиться в том, что найденное решение последней системы является решением исходной системы.

Пример 2. Решить систему уравнений

Решение. 1. Из второго уравнения системы имеем: . Подставим в первое уравнение системы вместо правую часть равенства, получим: или ………………………..(2). Введем новую переменную: положим …………………….(3) и подставим в уравнение (2), получим квадратное уравнение от переменной : . Находим корни этого уравнения, например, по теореме Виета: . Корень является посторонним, так как через обозначили арифметический корень. Подставим, в (3), получим . Возведем обе части уравнения в квадрат и выразим : .

Подставим, полученное выражение во второе уравнение первоначальной системы: . Возведем обе части полученного уравнения в квадрат, при этом, чтобы не расширить область допустимых значений полученного уравнения, потребуем, чтобы ………………………………(4).

; .

В силу (4) корень является посторонним.

Найдем значение у при : .

Нетрудно убедиться в том, что пара (0; 4) является решением первоначальной системы уравнений.

Пример 3. Решить систему уравнений:

Решение. 1. Заметим, что правая часть первого уравнения должна быть неотрицательной, т. е. .

2. Возведем обе части первого уравнения в квадрат, получим уравнение: . Тогда система примет вид: . Из первого уравнения системы находим значения . Подставим их во второе уравнение и найдем значения переменной :

.Так как найденные значения не удовлетворяют неравенству , пара (10; 5) не является решением первоначальной системы.

.Эта пара значений удовлетворяет неравенству . Нетрудно убедиться в том, что найденная пара чисел является решением первоначальной системы.

Для успешного решения показательных и логарифмических систем уравнений, вспомним определение и свойства логарифма.

Логарифмом числа b по основанию а, называется показатель степени, в которую нужно возвести число а, чтобы получить число b.

Основные свойства логарифмов:

1) ; 6) ;

2) ; 7) ;

3) ; 8) .

4) = ; 9)

5) = ;

Перечислим основные свойства показательной и логарифмической функций:

1) Область определения функции , где — всё множество действительных чисел; функции , где — множество положительных действительных чисел.

2) Множество значений функции — множество положительных действительных чисел; функции — всё множество действительных чисел.

3) Промежутки монотонности: если обе функции возрастают; если — обе функции убывают.

Замечание. В соответствии со вторым свойством, при решении логарифмических уравнений необходимо либо выяснять область допустимых значений уравнения, либо после решения делать проверку.

Показательным называется трансцендентное уравнение, в котором неизвестное входит в показатель степени некоторых величин. При решении показательных уравнений используются два основных метода:

1) переход от уравнения ……….(1) к уравнению ;

2) введение новых переменных.

Иногда приходится применять искусственные приемы.

Первый метод решения показательных уравнений основан на следующей теореме:

Если , то уравнение равносильно уравнению .

Перечислим основные приемы сведения показательного уравнения к уравнению вида (1).

1. Приведение обеих частей уравнения к одному основанию.

2. Логарифмирование обеих частей уравнения (если они строго положительные) по одинаковому основанию.

Замечание. Логарифмировать можно, вообще говоря, по любому основанию, но обычно логарифмируют по одному из оснований степеней, входящих в уравнение.

3. Разложение левой части уравнения на множители и сведение уравнения к совокупности нескольких уравнений вида (1).

Логарифмическое уравнение – это трансцендентное уравнение, в котором неизвестное входит в аргумент логарифма.

При решении логарифмических уравнений используются два основных метода:

1) переход от уравнения к уравнению вида;

2) введение новых переменных.

Замечание. Так как область определения логарифмической функции только множество положительных действительных чисел, при решении логарифмических уравнений необходимо либо находить область допустимых значений уравнения (ОДЗ), либо после нахождения решений уравнения делать проверку.

Решение простейшего логарифмического уравнения вида

……(1)

основано на следующем важном свойстве логарифмов:

логарифмы двух положительных чисел по одному и тому же положительному отличному от единицы основанию равны тогда и только тогда, когда равны эти числа.

Для уравнения (1) из этого свойства получаем: — единственный корень.

Для уравнения вида …………..(2)

получаем равносильное уравнение .

Пример 4. Найдите значение выражения , если пара является решением системы уравнений .

Решение. 1. Исходя из области определения логарифмической функции получаем требования .

2. Так как уравнения системы содержат логарифмы по двум разным основаниям, перейдем к одному основанию 3: . Воспользовавшись свойствами логарифмов, получим систему: . По определению логарифма имеем: . Из второго уравнения системы получаем значения . Учитывая условие , делаем вывод что — посторонний корень. Из первого уравнения последней системы находим значение при : . Таким образом пара (9; 3) является единственным решением первоначальной системы уравнений.

3. Найдем значение выражения

Пример 5. Найдите наибольшую сумму , если пара является решением системы уравнений .

Решение. Имеем систему показательных уравнений. Особенностью этой системы является то, что неизвестные находятся как в показателе степени, так и в ее основании. Первым шагом при решении таких систем обычно стараются оставить неизвестные только в показателе степени.

В нашем случае это нетрудно сделать, выразив из второго уравнения системы: . Подставим полученное выражение для в первое уравнение системы, получим: . Получили показательное уравнение от одной переменной.

Воспользуемся свойствами степени: . В уравнение входят степени с двумя разными основаниями. Стандартным приемом перехода к одному основанию является деление обеих частей уравнения на одну из степеней с наибольшим показателем. В нашем случае разделим, например, на , получим показательное уравнение: . Стандартным методом решения такого вида показательного уравнения является замена переменной. Пусть (замечаем, что на основании свойств показательной функции, значение новой переменной должно быть положительным), тогда получим уравнение . Находим корни этого уравнения ; . Решаем совокупность двух уравнений: . Получаем: ; .

Из уравнения находим соответствующие значения переменной :

; . Таким образом, пары и являются решениями первоначальной системы.

Найдем суммы вида и выберем из них наибольшую, которая очевидно равна 3.

Рассмотрим несколько примеров «комбинированных» систем уравнений в которые входят уравнения различных видов: иррациональные, логарифмические, показательные.

Пример 6. Решить систему уравнений

Решение. 1. На основании свойств логарифмической функции, имеем ,

2. Преобразуем систему, воспользовавшись свойствами степени и логарифма:

3. Второе логарифмическое уравнение системы содержит одинаковые логарифмы, рациональным методом решения таких уравнений является метод замены переменной. Пусть (1), тогда второе уравнение системы примет вид: . Решим это дробно-рациональное уравнение, учитывая, что . Получим: ; . Воспользуемся равенством (1) и выразим через .

При , , откуда . Подставим это выражение в первое уравнение последней системы: . Решим это уравнение: , так как должен быть положительным, то это посторонний корень; , тогда из равенства , получаем .

При , , откуда . Подставим это выражение в первое уравнение последней системы: . Мы уже нашли, что , следовательно равен нулю может быть только второй сомножитель произведения: . Найдем корни этого уравнения: . Очевидно, что — посторонний корень. Следовательно, еще одним решением системы является пара .

Ответ: ; .

Пример 7. Решить систему .

Решение. 1. Отметим, что система смешанного типа, состоит из логарифмического и иррационального уравнений. Учитывая область определения логарифмической функции, имеем: ; ……………….(1)

Область допустимых значений иррационального уравнения определять не будем, чтобы не тратить время на решение системы неравенств, которая при этом получиться. Но тогда обязательно, когда найдем значения переменных, необходимо сделать проверку.

2. Воспользовавшись свойствами логарифма преобразуем первое уравнение системы:

Таким образом, из второго уравнения системы мы выразили одну переменную через другую.

3. Подставим во второе уравнение системы вместо переменной ее выражение через , получим иррациональное уравнение от одной переменной, которое будем решать возведением обеих частей в квадрат:

Найдем корни квадратного уравнения: .

Учитывая, что , найдем значения переменной : .

4. Учитывая (1) делаем вывод, что — постороннее решение. Следовательно, пара чисел (3; 5) не является решением первоначальной системы. Пара чисел (1; 3) удовлетворяет условию (1). Непосредственной проверкой убеждаемся, что эта пара удовлетворяет и второму уравнению системы.

Пример 8. Решить систему

Решение. 1. Рассмотрим второе уравнение системы. Чтобы избавиться от иррациональности, уединим квадратный корень и возведем обе части уравнения в квадрат:

Рассмотрим это уравнение как квадратное, относительно переменной : и найдем его корни: ; .

2. Обе части первого уравнения прологарифмируем по основанию 3, тем самым мы избавимся в уравнении от показательных функций по разным основаниям: .

3. Учитывая найденные выражения для переменной , решим две системы уравнений:

А) и Б) .

А) Подставим выражение для в первое уравнение системы, получим: . Воспользуемся формулой перехода к новому основанию: . Тогда из второго уравнения системы имеем: . Таким образом, пара является решением системы А). Непосредственно проверяем, что эта пара удовлетворяет второму уравнению первоначальной системы.

Б) Подставим выражение для в первое уравнение системы, получим: . Тогда из второго уравнения системы имеем: . Таким образом, пара является решением системы Б). Непосредственно проверяем, что эта пара удовлетворяет второму уравнению первоначальной системы.