Показательные уравнения сводящиеся к квадратным
методическая разработка по алгебре (11 класс) по теме
Методическая разработка теоретического занятия по теме « Показательные уравнения » рекомендуется к использованию преподавателям математики и студентам 1 года обучения.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| pokazatelnye_uravneniya_metodom_zameny.docx | 52.64 КБ |
Предварительный просмотр:
Тема: Показательные уравнения сводящиеся к квадратным
Цели: научить решать показательные уравнения сводящиеся к квадратным
Обучающие: повторить основные свойства показательной функции; рассмотреть типы показательных уравнений и познакомиться с методами их решения; закрепить полученные знания в ходе решения уравнений.
Развивающие: развитие познавательного интереса; развитие математически грамотной речи, сознательного восприятия учебного материала; развитие логического мышления и внимания; формирование потребности в приобретении новых знаний.
Воспитательные: воспитание ответственности, умения принимать самостоятельные решения; воспитание познавательной активности, культуры общения, культуры речи.
- Орг. момент
- Актуализация знаний
- Изучения нового материала
Показательные уравнения, сводящиеся к квадратным
Разберем показательные уравнения, сводящиеся к квадратным. Их могут ученики кратко называть «квадратные показательные уравнения», хотя это название не точное. Однако, многие показательные уравнения заменой переменной сводятся к квадратному уравнению вида: ax 2 +bx+c=0.
Показательные уравнения, приводимые к квадратным на примерах
Уравнение 1
Решить уравнение:
1) 4 x +2 x+1 -3=0. Представим 4 x в виде степени с основанием 2.
(2 2 ) x +2 x ∙2 1 -3=0; при возведении степени в степень основание оставляют, а показатели перемножают: 2·х=х·2, поэтому:
вводим новую переменную: пусть 2 x =y;
y 2 + 2 y -3 =0.
Дискриминант для четного второго коэффициента: D1=1 2 -1∙(-3)=1+3=4=2 2 – полный квадрат, поэтому применим теорему Виета: сумма корней приведенного квадратного уравнения равна второму коэффициенту, взятому с противоположным знаком, а произведение корней равно свободному члену.
Возвращаемся к переменной х:
1) 2 x =-3, нет решений, так как значения показательной функции: Е(у)=(0; +∞). (только положительные числа).
2) 2 x = 1. Число 1 можно представлять в виде нулевой степени по любому основанию.
2 x = 2 0 ;
Уравнение 2
2) 0,25 2x -5∙0,5 2x +4=0. Решаем аналогично. Представляем 0,25 2x — в виде степени с основанием 0,5.
(0,5 2 ) 2x -5∙0,5 2x +4=0;
(0,5 2x ) 2 -5∙0,5 2x +4=0.
0,5 2x =y; ввели новую переменную у и получили приведенное квадратное уравнение:
y 2 — 5 y+ 4 =0;
Дискриминант D=b 2 -4ac=5 2 -4∙1∙4=25-16=9=3 2 — полный квадрат, применяем теорему Виета: сумма корней приведенного квадратного уравнения равна второму коэффициенту, взятому с противоположным знаком, а произведение корней равно свободному члену.
y1+y2= 5 , y1+y2= 4 . Корни приведенного квадратного уравнения находим подбором: y1=1, y2=4 и возвращаемся к переменной х:
1) 0,5 2x = 1 ; число 1 можно представлять в виде нулевой степени по любому основанию.
0,5 2x = 0,5 0 ;
2) 0,5 2 x =4; приведем степень 0,5 2 x к основанию 2, применив формулу: (1/a) x =а -х
2 -2 x =2 2 ; приравниваем показатели:
Уравнение 3
Представим левую и правую части в виде степеней с основанием 4, используя формулы: а -х =1/a x и a x ∙a y =a x + y .
Если равны две степени с одинаковыми основаниями, то основания можно опустить и приравнять показатели степеней. Переносим дробь из правой части равенства в левую и упрощаем левую часть.
Находим дискриминант приведенного квадратного уравнения. Дискриминант является квадратом целого числа, поэтому, подбираем корни, пользуясь теоремой Виета: сумма корней приведенного квадратного уравнения равна второму коэффициенту, взятому с противоположным знаком, а произведение корней равно свободному члену.
Итак, решение показательных уравнений, которое мы разбирали в предыдущем уроке, пополнилось еще одним методом — приведением показательного уравнения к обычному квадратному уравнению. Такие уравнения называют — показательные уравнения, сводящиеся к квадратным.
Уравнения, сводящиеся к квадратным уравнениям:
трехчленные уравнения и уравнения вида
(ax + b)(ax + b + c)(ax +
+ b + 2c)(ax + b + 3c) = d , левая часть которых равна произведению четырёх последовательных членов арифметической прогрессии
Существует ряд уравнений, которые удается решить при помощи сведения их к квадратным уравнениям.
К таким уравнениям, в частности, относятся уравнения следующих типов:
 | Трёхчленные уравнения |
| Уравнения 4-ой степени, левая часть которых равна произведению четырёх последовательных членов арифметической прогрессии |
| Возвратные (симметричные) уравнения 3-ей степени |
| Возвратные (симметричные) уравнения 4-ой степени |
| Обобщенные возвратные уравнения 4-ой степени |
Замечание . Уравнения, носящие название «Биквадратные уравнения» , относятся к типу «Трехчленные уравнения» .
Трехчленные уравнения
Трёхчленными уравнениями называют уравнения вида
| a f 2 (x)+ b f (x) + c = 0, | (1) |
а также уравнения вида
 | (2) |
где a, b, c – заданные числа, а f (x) – некоторая функция.
Для того, чтобы решить трехчленное уравнения вида (1), обозначим
| y = f (x), | (3) |
тогда уравнение (1) станет квадратным уравнением относительно переменной y :
| ay 2 + by + c = 0 . | (4) |
Затем найдем корни уравнения (4), а после этого, подставив каждый из найденных корней в равенство (3), решим полученное уравнение относительно x .
Для того, чтобы решить трехчленное уравнение вида (2), сначала введем обозначение (3), а затем умножим полученное уравнение на знаменатель. В результате уравнение (2) примет вид (4), а схема решения уравнения (4) уже описана выше.
Покажем, как это осуществляется на примерах.
Пример 1 . Решить уравнение
| (x 2 – 2x) 2 – – 2(x 2 – 2x) – 3 = 0 . | (5) |
Решение . Если обозначить
| y = x 2 – 2x , | (6) |
то уравнение (5) превратится в квадратное уравнение
| y 2 – 2y – 3 = 0 . | (7) |
В первом случае из равенства (6) получаем:
Во втором случае из равенства (6) получаем:
Пример 2 . Решить уравнение
 | (8) |
Решение . Если обозначить
 , | (9) |
то уравнение (8) превратится в квадратное уравнение
которое эквивалентно уравнению
| 2y 2 – 3 y – 2 = 0 . | (10) |
В первом случае из равенства (9) получаем уравнение:
Во втором случае из равенства (9) получаем:
Ответ : 
Пример 3 . Решить уравнение
Решение . Если обозначить
 | (12) |
то уравнение (11) превратится в квадратное уравнение
которое эквивалентно уравнению
| y 2 – 5y – 6 = 0 . | (13) |
В первом случае из равенства (12) получаем уравнение:
Во втором случае из равенства (12) получаем:
Ответ : 
Пример 4 . Решить биквадратное уравнение
| x 4 – x 2 – 12 = 0 . | (14) |
Решение . Если обозначить
| y = x 2 , | (15) |
то уравнение (14) превратится в квадратное уравнение
| y 2 – y – 12 = 0 . | (16) |
В первом случае из равенства (15) получаем уравнение:
которое решений не имеет.
Во втором случае из равенства (15) получаем:
Пример 5 . Решить уравнение
Решение . Если обозначить
| y = x 2 – 3x, | (18) |
уравнение (17) превращается в уравнение
которое при умножении на y принимает вид
| y 2 + 2y – 8 = 0 . | (19) |
В первом случае из равенства (18) получаем квадратное уравнение:
которое решений не имеет.
Во втором случае из равенства (18) получаем:
Ответ : 
Пример 6 . Решить уравнение
Решение . Если обозначить
 , | (21) |
уравнение (20) превращается в уравнение
которое при умножении на y принимает вид
| 3y 2 – 2y – 1 = 0 . | (22) |
В первом случае из равенства (21) получаем уравнение
Во втором случае из равенства (21) получаем:
Уравнения 4-ой степени, левая часть которых равна произведению четырёх последовательных членов арифметической прогрессии
| (ax + b)(ax + b + + c)(ax + + b + 2c)(ax + + b + 3c) = d , | (23) |
где a, b, c, d – заданные числа, и заметим, что левая часть этого уравнения представляет собой произведение четырёх последовательных членов арифметической прогрессии, первый член которой равен ax+b , а разность равна c .
Схема решения уравнений вида (23) заключается в следующем.
| y = ax + b. | (24) |
Тогда уравнение (23) примет вид:
| y (y + c)(y + + 2c)(y + 3c) = d . | (25) |
Перегруппируем сомножители в левой части уравнения (25) следующим образом:
| [y (y + 3c)][(y + + c)(y + 2c)] = d . | (26) |
Если раскрыть круглые скобки внутри каждой квадратной скобки из левой части уравнения (26), то получим:
| [y 2 + 3cy][y 2 + + 3cy + 2c 2 ] = d . | (27) |
Если теперь в уравнении (27) обозначить
| z = y 2 + 3cy , | (28) |
то уравнение (27) станеи квадратным уравнением
| z 2 + 2c 2 z – d = 0 . | (29) |
Для того, чтобы найти корни уравнения (23), остаётся решить уравнение (29), затем для каждого корня уравнения (29) решить уравнение (28) относительно y , а затем в каждом из полученных случаев решить уравнение (24) относительно x .
Пример 7 . Решить уравнение
| (2x + 3)(2x + 5)(2x + + 7)(2x + 9) = 384 . | (30) |
Решение .Если обозначить
| y = 2x + 3, | (31) |
уравнение (30) превращается в уравнение
| y (y + 2)(y + + 4)(y + 6) = 384 . | (32) |
Перегруппируем сомножители в левой части уравнения (32):
| [y (y + 6)][(y + + 2)(y + 4)] = 384 . | (33) |
Если раскрыть круглые скобки внутри каждой квадратной скобки из левой части уравнения (33), то уравнение (33) примет вид:
| [y 2 + 6y][y 2 + + 6y + 8] = 384 . | (34) |
Если теперь обозначить
| z = y 2 + 6y , | (35) |
то уравнение (34) станет квадратным уравнением
| z 2 + 8 z – 384 = 0 . | (36) |
В первом случае из равенства (35) получаем уравнение:
которое корней не имеет.
Во втором случае из равенства (35) получаем:
В первом из этих случаев, из равенства (31) получаем:
Во втором случае из равенства (31) получаем:
Ответ : 
http://mathematics-repetition.com/pokazatelnye-uravneniya-svodyachshiesya-k-kvadratnym/
http://www.resolventa.ru/spr/algebra/red1.htm