Уравнения и неравенства с натуральными числами

Алгоритм решения линейного неравенства

1. Раскрыть скобки (если они есть), перенести иксы в левую часть, числа в правую и привести подобные слагаемые. Должно получиться неравенство одного из следующих видов:

a x b a x ≤ b a x > b a x ≥ b

1. Пусть получилось неравенство вида a x ≤ b. Для того, чтобы его решить, необходимо поделить левую и правую часть неравенства на коэффициент a.

• Если a > 0 то неравенство приобретает вид x ≤ b a .

• Если a 0 , то знак неравенства меняется на противоположный , неравенство приобретает вид x ≥ b a .

1. Записываем ответ в соответствии с правилами, указанными в таблице числовых промежутков.

Примеры решения линейных неравенств:

№1. Решить неравенство 3 ( 2 − x ) > 18.

Решение:

Раскрываем скобки, переносим иксы влево, числа вправо, приводим подобные слагаемые.

− 3 x > 18 − 6 − 3 x > 12 | ÷ ( − 3 )

Делим обе части неравенства на ( -3 ) – коэффициент, который стоит перед x . Так как − 3 0 , знак неравенства поменяется на противоположный . x 12 − 3 ⇒ x − 4 Остается записать ответ (см. таблицу числовых промежутков).

Ответ: x ∈ ( − ∞ ; − 4 )

№2. Решить неравество 6 x + 4 ≥ 3 ( x + 1 ) − 14.

Решение:

Раскрываем скобки, переносим иксы влево, числа вправо, приводим подобные слагаемые.

6 x + 4 ≥ 3 x + 3 − 14

6 x − 3 x ≥ 3 − 14 − 4

3 x ≥ − 15 | ÷ 3 Делим обе части неравенства на ( 3 ) – коэффициент, который стоит перед x . Так как 3 > 0, знак неравенства после деления меняться не будет.

x ≥ − 15 3 ⇒ x ≥ − 5 Остается записать ответ (см. таблицу числовых промежутков).

Особые случаи (в 14 задании ОГЭ 2019 они не встречались, но знать их полезно).

№1. Решить неравенство 6 x − 1 ≤ 2 ( 3 x − 0,5 ).

Решение:

Раскрываем скобки, переносим иксы влево, числа вправо, приводим подобные слагаемые.

6 x − 6 x ≤ − 1 + 1

Получили верное неравенство, которое не зависит от переменной x . Возникает вопрос, какие значения может принимать переменная x , чтобы неравенство выполнялось? Любые! Какое бы значение мы ни взяли, оно все равно сократится и результат неравенства будет верным. Рассмотрим три варианта записи ответа.

Ответ:

1. x – любое число
2. x ∈ ( − ∞ ; + ∞ )
3. x ∈ ℝ

№2. Решить неравенство x + 3 ( 2 − 3 x ) > − 4 ( 2 x − 12 ).

Решение:

Раскрываем скобки, переносим иксы влево, числа вправо, приводим подобные слагаемые.

x + 6 − 9 x > − 8 x + 48

− 8 x + 8 x > 48 − 6

Получили неверное равенство, которое не зависит от переменной x . Какие бы значения мы ни подставляли в исходное неравенство, результат окажется одним и тем же – неверное неравенство. Ни при каких значениях x исходное неравенство не станет верным. Данное неравенство не имеет решений. Запишем ответ.

Квадратные неравенства

Квадратные неравенства – это неравенства вида: a x 2 + b x + c > 0 a x 2 + b x + c ≥ 0 a x 2 + b x + c 0 a x 2 + b x + c ≤ 0 где a, b, c — некоторые числа, причем a ≠ 0, x — переменная.

Существует универсальный метод решения неравенств степени выше первой (квадратных, кубических, биквадратных и т.д.) – метод интервалов. Если его один раз как следует осмыслить, то проблем с решением любых неравенств не возникнет.

Для того, чтобы применять метод интервалов для решения квадратных неравенств, надо уметь хорошо решать квадратные уравнения (см. урок 4).

Алгоритм решения квадратного неравенства методом интервалов

1. Решить уравнение a x 2 + b x + c = 0 и найти корни x 1 и x 2 .

1. Отметить на числовой прямой корни трехчлена.

Если знак неравенства строгий > , , точки будут выколотые.

Если знак неравенства нестрогий ≥ , ≤ , точки будут жирные (заштрихованный).

1. Расставить знаки на интервалах. Для этого надо выбрать точку из любого промежутка (в примере взята точка A ) и подставить её значение в выражение a x 2 + b x + c вместо x .

Если получилось положительное число, знак на интервале плюс. На остальных интервалах знаки будут чередоваться.

Точки выколотые, если знак неравенства строгий.

Точки жирные, если знак неравенства нестрогий.

Если получилось отрицательное число, знак на интервале минус. На остальных интервалах знаки будут чередоваться.

Точки выколотые, если знак неравенства строгий.

Точки жирные, если знак неравенства нестрогий.

1. Выбрать подходящие интервалы (или интервал).

Если знак неравенства > или ≥ в ответ выбираем интервалы со знаком +.

Если знак неравенства или ≤ в ответ выбираем интервалы со знаком -.

Примеры решения квадратных неравенств:

№1. Решить неравенство x 2 ≥ x + 12.

Решение:

Приводим неравенство к виду a x 2 + b x + c ≥ 0, а затем решаем уравнение a x 2 + b x + c = 0.

a = 1, b = − 1, c = − 12

D = b 2 − 4 a c = ( − 1 ) 2 − 4 ⋅ 1 ⋅ ( − 12 ) = 1 + 48 = 49

D > 0 ⇒ будет два различных действительных корня

x 1,2 = − b ± D 2 a = − ( − 1 ) ± 49 2 ⋅ 1 = 1 ± 7 2 = [ 1 + 7 2 = 8 2 = 4 1 − 7 2 = − 6 2 = − 3

Наносим точки на ось x . Так как знак неравенства нестрогий, точки будут жирными. Выбираем точку из любого интервала для проверки знака на интервале. Пусть это будет точка 6 . Подставляем эту точку в исходное выражение:

x 2 − x − 1 = 6 2 − 6 − 1 = 29 > 0

Это значит, что знак на интервале, в котором лежит точка 6 будет +.

Далее расставляем знаки справа налево. При переходе через найденные нулевые точки знак будет меняться на противоположный.

В ответ пойдут два интервала. В математике для объединения нескольких интервалов используется знак объединения: ∪ .

Точки -3 и 4 будут в квадратных скобках, так как они жирные.

Ответ: x ∈ ( − ∞ ; − 3 ] ∪ [ 4 ; + ∞ )

№2. Решить неравенство − 3 x − 2 ≥ x 2 .

Решение:

Приводим неравенство к виду a x 2 + b x + c ≥ 0, а затем решаем уравнение a x 2 + b x + c = 0.

a = − 1, b = − 3, c = − 2

D = b 2 − 4 a c = ( − 3 ) 2 − 4 ⋅ ( − 1 ) ⋅ ( − 2 ) = 9 − 8 = 1

D > 0 ⇒ будет два различных действительных корня

x 1,2 = − b ± D 2 a = − ( − 3 ) ± 1 2 ⋅ ( − 1 ) = 3 ± 1 − 2 = [ 3 + 1 − 2 = 4 − 2 = − 2 3 − 1 − 2 = 2 − 2 = − 1

x 1 = − 2, x 2 = − 1

Наносим точки на ось x . Так как знак неравенства нестрогий, точки будут жирными. Выбираем точку из любого интервала для проверки знака на интервале. Пусть это будет точка 0 . Подставляем эту точку в исходное выражение:

− x 2 − 3 x − 2 = − ( 0 ) 2 − 3 ⋅ 0 − 2 = − 2 0

Это значит, что знак на интервале, в котором лежит точка 0 будет − .

Далее расставляем знаки справа налево. При переходе через найденные нулевые точки знак будет меняться на противоположный.

Поскольку знак неравенства ≥ , выбираем в ответ интервал со знаком +.

Точки -2 и -1 будут в квадратных скобках, так как они жирные.

Ответ: x ∈ [ − 2 ; − 1 ]

№3. Решить неравенство 4 x 2 + 3 x .

Решение:

Приводим неравенство к виду a x 2 + b x + c ≥ 0, а затем решаем уравнение a x 2 + b x + c = 0.

a = − 1, b = − 3, c = 4

D = b 2 − 4 a c = ( − 3 ) 2 − 4 ⋅ ( − 1 ) ⋅ 4 = 9 + 16 = 25

D > 0 ⇒ будет два различных действительных корня

x 1,2 = − b ± D 2 a = − ( − 3 ) ± 25 2 ⋅ ( − 1 ) = 3 ± 5 − 2 = [ 3 + 5 − 2 = 8 − 2 = − 4 3 − 5 − 2 = − 2 − 2 = 1

Наносим точки на ось x . Так как знак неравенства строгий, точки будут выколотыми. Выбираем точку из любого интервала для проверки знака на интервале. Пусть это будет точка 2 . Подставляем эту точку в исходное выражение:

− x 2 − 3 x + 4 = − ( 2 ) 2 − 3 ⋅ 2 + 4 = − 6 0

Это значит, что знак на интервале, в котором лежит точка 2 , будет -.

Далее расставляем знаки справа налево. При переходе через найденные нулевые точки знак будет меняться на противоположный.

Поскольку знак неравенства , выбираем в ответ интервалы со знаком − .

Точки -4 и 1 будут в круглых скобках, так как они выколотые.

Ответ: x ∈ ( − ∞ ; − 4 ) ∪ ( 1 ; + ∞ )

№4. Решить неравенство x 2 − 5 x 6.

Решение:

Приводим неравенство к виду a x 2 + b x + c ≥ 0, а затем решаем уравнение a x 2 + b x + c = 0.

a = 1, b = − 5, c = − 6

D = b 2 − 4 a c = ( − 5 ) 2 − 4 ⋅ 1 ⋅ ( − 6 ) = 25 + 25 = 49

D > 0 ⇒ будет два различных действительных корня

x 1,2 = − b ± D 2 a = − ( − 5 ) ± 49 2 ⋅ 1 = 5 ± 7 2 = [ 5 + 7 2 = 12 2 = 6 5 − 7 2 = − 2 2 = − 1

Наносим точки на ось x . Так как знак неравенства строгий, точки будут выколотыми. Выбираем точку из любого интервала для проверки знака на интервале. Пусть это будет точка 10. Подставляем эту точку в исходное выражение:

x 2 − 5 x − 6 = 10 2 − 5 ⋅ 10 − 6 = 100 − 50 − 6 = 44 > 0

Это значит, что знак на интервале, в котором лежит точка 10 будет +.

Далее расставляем знаки справа налево. При переходе через найденные нулевые точки знак будет меняться на противоположный.

Поскольку знак неравенства , выбираем в ответ интервал со знаком -.

Точки -1 и 6 будут в круглых скобках, так как они выколотые

Ответ: x ∈ ( − 1 ; 6 )

№5. Решить неравенство x 2 4.

Решение:

Переносим 4 в левую часть, раскладываем выражение на множители по ФСУ и находим корни уравнения.

( x − 2 ) ( x + 2 ) = 0 ⇔ [ x − 2 = 0 x + 2 = 0 [ x = 2 x = − 2

Наносим точки на ось x . Так как знак неравенства строгий, точки будут выколотыми. Выбираем точку из любого интервала для проверки знака на интервале. Пусть это будет точка 3 . Подставляем эту точку в исходное выражение:

x 2 − 4 = 3 2 − 4 = 9 − 4 = 5 > 0

Это значит, что знак на интервале, в котором лежит точка 3 будет +.

Далее расставляем знаки справа налево. При переходе через найденные нулевые точки знак будет меняться на противоположный.

Поскольку знак неравенства , выбираем в ответ интервал со знаком − .

Точки -2 и 2 будут в круглых скобках, так как они выколотые.

Ответ: x ∈ ( − 2 ; 2 )

№6. Решить неравенство x 2 + x ≥ 0.

Решение:

Выносим общий множитель за скобку, находим корни уравнения x 2 + x = 0.

x ( x + 1 ) = 0 ⇔ [ x = 0 x + 1 = 0 [ x = 0 x = − 1

Наносим точки на ось x . Так как знак неравенства нестрогий, точки будут жирными. Выбираем точку из любого интервала для проверки знака на интервале. Пусть это будет точка 1 . Подставляем эту точку в исходное выражение:

x 2 + x = 1 2 + 1 = 2 > 0

Это значит, что знак на интервале, в котором лежит точка 1 будет +.

Далее расставляем знаки справа налево. При переходе через найденные нулевые точки знак будет меняться на противоположный.

Поскольку знак неравенства ≥ , выбираем в ответ интервалы со знаком +.

В ответ пойдут два интервала. Точки -1 и 0 будут в квадратных скобках, так как они жирные.

Ответ: x ∈ ( − ∞ ; − 1 ] ∪ [ 0 ; + ∞ )

Вот мы и познакомились с методом интервалов. Он нам еще пригодится при решении дробно рациональных неравенств, речь о которых пойдёт ниже.

Дробно рациональные неравенства

Дробно рациональное неравенство – это неравенство, в котором есть дробь, в знаменателе которой стоит переменная, т.е. неравенство одного из следующих видов:

f ( x ) g ( x ) 0 f ( x ) g ( x ) ≤ 0 f ( x ) g ( x ) > 0 f ( x ) g ( x ) ≥ 0

Дробно рациональное неравенство не обязательно сразу выглядит так. Иногда, для приведения его к такому виду, приходится потрудиться (перенести слагаемые в левую часть, привести к общему знаменателю).

Примеры дробно рациональных неравенств:

x − 1 x + 3 0 3 ( x + 8 ) ≤ 5 x 2 − 1 x > 0 x + 20 x ≥ x + 3

Как же решать эти дробно рациональные неравенства? Да всё при помощи того же всемогущего метода интервалов.

Алгоритм решения дробно рациональных неравенств:

1. Привести неравенство к одному из следующих видов (в зависимости от знака в исходном неравенстве):

f ( x ) g ( x ) 0 f ( x ) g ( x ) ≤ 0 f ( x ) g ( x ) > 0 f ( x ) g ( x ) ≥ 0

1. Приравнять числитель дроби к нулю f ( x ) = 0. Найти нули числителя .

1. Приравнять знаменатель дроби к нулю g ( x ) = 0. Найти нули знаменателя .

В этом пункте алгоритма мы будем делать всё то, что нам запрещали делать все 9 лет обучения в школе – приравнивать знаменатель дроби к нулю. Чтобы как-то оправдать свои буйные действия, полученные точки при нанесении на ось x будем всегда рисовать выколотыми, вне зависимости от того, какой знак неравенства.

1. Нанести нули числителя и нули знаменателя на ось x .

Вне зависимости от знака неравенства
при нанесении на ось x нули знаменателя всегда выколотые .

Если знак неравенства строгий ,
при нанесении на ось x нули числителя выколотые .

Если знак неравенства нестрогий ,
при нанесении на ось x нули числителя жирные .

1. Расставить знаки на интервалах.

1. Выбрать подходящие интервалы и записать ответ.

Примеры решения дробно рациональных неравенств:

№1. Решить неравенство x − 1 x + 3 > 0.

Решение:

Будем решать данное неравенство в соответствии с алгоритмом.

1. Первый шаг алгоритма уже выполнен. Неравенство приведено к виду f ( x ) g ( x ) > 0.

1. Приравниваем числитель к нулю f ( x ) = 0.

x = 1 — это ноль числителя . Поскольку знак неравенства строгий, ноль числителя при нанесени на ось x будет выколотым. Запомним это.

1. Приравниваем знаменатель к нулю g ( x ) = 0.

x = − 3 — это ноль знаменателя . При нанесении на ось x точка будет всегда выколотой (вне зависимости от знака неравенства) .

1. Наносим нули числителя и нули знаменателя на ось x .

При нанесении нулей числителя обращаем внимание на знак неравенства. В данном случае знак неравенства строгий, значит нули числителя будут выколотыми. Ну а нули знаменателя выколоты всегда.

1. Расставляем знаки на интервалах.

Выбираем точку из любого интервала для проверки знака на интервале. Пусть это будет точка 2 . Подставляем эту точку в исходное выражение f ( x ) g ( x ) : x − 1 x + 3 = 2 − 1 2 + 3 = 1 5 > 0,

Это значит, что знак на интервале, в котором лежит точка 2 будет +.

Далее расставляем знаки справа налево. При переходе через найденные нулевые точки знак будет меняться на противоположный.

1. Выбираем подходящие интервалы и записываем ответ.

Поскольку знак неравенства > , выбираем в ответ интервалы со знаком +.

В ответ пойдут два интервала. Точки -3 и 1 будут в круглых скобках, так как обе они выколотые.

Ответ: x ∈ ( − ∞ ; − 3 ) ∪ ( 1 ; + ∞ )

№2. Решить неравенство 3 ( x + 8 ) ≤ 5.

Решение:

Будем решать данное неравенство в соответствии с алгоритмом.

1. Привести неравенство к виду f ( x ) g ( x ) ≤ 0.

3 ( x + 8 ) − 5 \ x + 8 ≤ 0

3 x + 8 − 5 ( x + 8 ) x + 8 ≤ 0

3 − 5 ( x + 8 ) x + 8 ≤ 0

3 − 5 x − 40 x + 8 ≤ 0

− 5 x − 37 x + 8 ≤ 0

1. Приравнять числитель к нулю f ( x ) = 0.

x = − 37 5 = − 37 5 = − 7,4

x = − 7,4 — ноль числителя . Поскольку знак неравенства нестрогий, при нанесении этой точки на ось x точка будет жирной.

1. Приравнять знаменатель к нулю g ( x ) = 0.

x = − 8 — это ноль знаменателя . При нанесении на ось x , точка будет всегда выколотой (вне зависимости от знака неравенства).

1. Наносим нули числителя и нули знаменателя на ось x .

При нанесении нулей числителя обращаем внимание на знак неравенства. В данному случае знак неравенства нестрогий, значит нули числителя будут жирными. Ну а нули знаменателя выколоты всегда.

1. Расставляем знаки на интервалах.

Выбираем точку из любого интервала для проверки знака на интервале. Пусть это будет точка 0 . Подставляем эту точку в исходное выражение f ( x ) g ( x ) :

− 5 x − 37 x + 8 = − 5 ⋅ 0 − 37 0 + 8 = − 37 8 0

Это значит, что знак на интервале, в котором лежит точка 0 будет -.

Далее расставляем знаки справа налево. При переходе через найденные нулевые точки знак будет меняться на противоположный.

1. Выбираем подходящие интервалы и записываем ответ.

Поскольку знак неравенства ≤ , выбираем в ответ интервалы со знаком -.

В ответ пойдут два интервала. Точка -8 будет в круглой скобке, так как она выколотая, точка -7,4 будет в квадратных скобках, так как она жирная.

Ответ: x ∈ ( − ∞ ; − 8 ) ∪ [ − 7,4 ; + ∞ )

№3. Решить неравенство x 2 − 1 x > 0.

Решение:

Будем решать данное неравенство в соответствии с алгоритмом.

1. Первый шаг алгоритма уже выполнен. Неравенство приведено к виду f ( x ) g ( x ) > 0.

1. Приравнять числитель к нулю f ( x ) = 0.

( x − 1 ) ( x + 1 ) = 0 ⇒ [ x − 1 = 0 x + 1 = 0 [ x = 1 x = − 1

x 1 = 1, x 2 = − 1 — нули числителя . Поскольку знак неравенства строгий, при нанесении этих точек на ось x точки будут выколотыми.

1. Приравнять знаменатель к нулю g ( x ) = 0.

x = 0 — это ноль знаменателя . При нанесении на ось x , точка будет всегда выколотой (вне зависимости от знака неравенства).

1. Наносим нули числителя и нули знаменателя на ось x .

При нанесении нулей числителя обращаем внимание на знак неравенства. В данному случае знак неравенства строгий, значит нули числителя будут выколотыми. Ну а нули знаменателя и так выколоты всегда.

1. Расставляем знаки на интервалах.

Выбираем точку из любого интервала для проверки знака на интервале. Пусть это будет точка 2 . Подставляем эту точку в исходное выражение f ( x ) g ( x ) :

x 2 − 1 x = 2 2 − 1 2 = 4 − 1 2 = 3 2 > 0, Это значит, что знак на интервале, в котором лежит точка 2, будет +.

Далее расставляем знаки справа налево. При переходе через найденные нулевые точки знак будет меняться на противоположный.

1. Выбираем подходящие интервалы и записываем ответ.

Поскольку знак неравенства > , выбираем в ответ интервалы со знаком +.

В ответ пойдут два интервала. Все точки будут в круглых скобках, так как они выколотые.

Ответ: x ∈ ( − 1 ; 0 ) ∪ ( 1 ; + ∞ )

Системы неравенств

Системой неравенств называют два неравенства с одной неизвестной, которые объединены в общую систему фигурной скобкой.

Пример системы неравенств:

Алгоритм решения системы неравенств

1. Решить первое неравенство системы, изобразить его графически на оси x .

1. Решить второе неравенство системы, изобразить его графически на оси x .

1. Нанести решения первого и второго неравенств на ось x .

1. Выбрать в ответ те участки, в которых решение первого и второго неравенств пересекаются. Записать ответ.

Примеры решений систем неравенств:

№1. Решить систему неравенств < 2 x − 3 ≤ 5 7 − 3 x ≤ 1

Решение:

Будем решать данную систему неравенств в соответствии с алгоритмом.

1. Решаем первое неравенство системы.

2 x ≤ 8 | ÷ 2 , поскольку 2 > 0, знак неравенства после деления сохраняется.

Точка 4 на графике жирная, так как знак неравенства нестрогий.

1. Решаем второе неравенство системы.

− 3 x ≤ − 6 | ÷ ( − 3 ), поскольку − 3 0, знак неравенства после деления меняется на противоположный.

Графическая интерпретация решения:

Точка 2 на графике жирная, так как знак неравенства нестрогий.

1. Наносим оба решения на ось x .

1. Выбираем подходящие участки и записываем ответ.

Пересечение решений наблюдается на отрезке от 2 до 4 . Точки 2 и 4 в ответе буду в квадратных скобках, так как обе они жирные.

№2. Решить систему неравенств < 2 x − 1 ≤ 5 1 − 3 x − 2

Решение:

Будем решать данную систему неравенств в соответствии с алгоритмом.

1. Решаем первое неравенство системы.

2 x ≤ 6 | ÷ 2 , поскольку 2 > 0, знак неравенства после деления сохраняется.

Точка 3 на графике жирная, так как знак неравенства нестрогий.

1. Решаем второе неравенство системы.

3 x − 3 | ÷ 3 , поскольку 3 > 0, знак неравенства после деления сохраняется.

Графическая интерпретация решения:

Точка -1 на графике выколотая, так как знак неравенства строгий.

1. Наносим оба решения на ось x .

1. Выбираем подходящие участки и записываем ответ.

Пересечение решений наблюдается на самом левом участке. Точка -1 будет в ответе в круглых скобках, так как она выколотая.

Ответ: x ∈ ( − ∞ ; − 1 )

№3. Решить систему неравенств < 3 x + 1 ≤ 2 x x − 7 >5 − x

Решение:

Будем решать данную систему неравенств в соответствии с алгоритмом.

1. Решаем первое неравенство системы.

Графическая интерпретация решения:

1. Решаем второе неравенство системы

2 x > 12 | ÷ 2 , поскольку 2 > 0, знак неравенства после деления сохраняется.

Графическая интерпретация решения:

1. Наносим оба решения на ось x .

1. Выбираем подходящие участки и записываем ответ.

Пересечений решений не наблюдается. Значит у данной системы неравенств нет решений.

№4. Решить систему неравенств < x + 4 >0 2 x + 3 ≤ x 2

Решение:

Будем решать данную систему неравенств в соответствии с алгоритмом.

1. Решаем первое неравенство системы.

Графическая интерпретация решения первого неравенства:

1. Решаем второе неравенство системы

Решаем методом интервалов.

a = − 1, b = 2, c = 3

D = b 2 − 4 a c = 2 2 − 4 ⋅ ( − 1 ) ⋅ 3 = 4 + 12 = 16

D > 0 — два различных действительных корня.

x 1,2 = − b ± D 2 a = − 2 ± 16 2 ⋅ ( − 1 ) = − 2 ± 4 − 2 = [ − 2 − 4 − 2 = − 6 − 2 = 3 − 2 + 4 − 2 = 2 − 2 = − 1

Наносим точки на ось x и расставляем знаки на интервалах. Поскольку знак неравенства нестрогий, обе точки будут заштрихованными.

Графическая интерпретация решения второго неравенства:

1. Наносим оба решения на ось x .

1. Выбираем подходящие участки и записываем ответ.

Пересечение решений наблюдается в двух интервалах. Для того, чтобы в ответе объединить два интервала, используется знак объединения ∪ .

Точка -4 будет в круглой скобке, так как она выколотая, а точки -1 и 3 в квадратных, так как они жирные.

Числовые неравенства и их свойства

С неравенствами мы познакомились в школе, где применяем числовые неравенства. В данной статье рассмотрим свойства числовых неравенств, не которых строятся принципы работы с ними.

Свойства неравенств аналогичны свойствам числовых неравенств. Будут рассмотрены свойства, его обоснования, приведем примеры.

Числовые неравенства: определение, примеры

При введении понятия неравенства имеем, что их определение производится по виду записи. Имеются алгебраические выражения, которые имеют знаки ≠ , , > , ≤ , ≥ . Дадим определение.

Числовым неравенством называют неравенство, в записи которого обе стороны имеют числа и числовые выражения.

Числовые неравенства рассматриваем еще в школе после изучения натуральных чисел. Такие операции сравнения изучаются поэтапно. Первоначальные имею вид 1 5 , 5 + 7 > 3 . После чего правила дополняются, а неравенства усложняются, тогда получаем неравенства вида 5 2 3 > 5 , 1 ( 2 ) , ln 0 . 73 — 17 2 0 .

Свойства числовых неравенств

Чтобы правильно работать с неравенствами, необходимо использовать свойства числовых неравенств. Они идут из понятия неравенства. Такое понятие задается при помощи утверждения, которое обозначается как «больше» или «меньше».

• число a больше b , когда разность a — b – положительное число;
• число a меньше b , когда разность a — b – отрицательное число;
• число a равно b , когда разность a — b равняется нулю.

Определение используется при решении неравенств с отношениями «меньше или равно», «больше или равно». Получаем, что

• a больше или равно b , когда a — b является неотрицательным числом;
• a меньше или равно b , когда a — b является неположительным числом.

Определения будут использованы при доказательствах свойств числовых неравенств.

Основные свойства

Рассмотрим 3 основные неравенства. Использование знаков и > характерно при свойствах:

• антирефлексивности, которое говорит о том, что любое число a из неравенств a a и a > a считается неверным. Известно, что для любого a имеет место быть равенство a − a = 0 , отсюда получаем, что а = а . Значит, a a и a > a неверно. Например, 3 3 и — 4 14 15 > — 4 14 15 являются неверными.
• ассиметричности. Когда числа a и b являются такими, что a b , то b > a , и если a > b , то b a . Используя определение отношений «больше», «меньше» обоснуем его. Так как в первой части имеем, что a b , тогда a − b является отрицательным числом. А b − a = − ( a − b ) положительное число, потому как число противоположно отрицательному числу a − b . Отсюда следует, что b > a . Аналогичным образом доказывается и вторая его часть.

Например, при заданном неравенстве 5 11 имеем, что 11 > 5 , значит его числовое неравенство − 0 , 27 > − 1 , 3 перепишется в виде − 1 , 3 − 0 , 27 .

Перед тем, как перейти к следующему свойству, заметим, что при помощи ассиметричности можно читать неравенство справа налево и наоборот. Таким образом, числовое неравенство можно изменять и менять местами.

• транзитивности. Когда числа a , b , c соответствуют условию a b и b c , тогда a c , и если a > b и b > c , тогда a > c .

Первое утверждение можно доказать. Условие a b и b c означает, что a − b и b − c являются отрицательными, а разность а — с представляется в виде ( a − b ) + ( b − c ) , что является отрицательным числом, потому как имеем сумму двух отрицательных a − b и b − c . Отсюда получаем, что а — с является отрицательным числом, а значит, что a c . Что и требовалось доказать.

Аналогичным образом доказывается вторая часть со свойством транизитивности.

Разобранное свойство рассматриваем на примере неравенств − 1 5 и 5 8 . Отсюда имеем, что − 1 8 . Аналогичным образом из неравенств 1 2 > 1 8 и 1 8 > 1 32 следует, что 1 2 > 1 32 .

Числовые неравенства, которые записываются с помощью нестрогих знаков неравенства, обладают свойством рефлексивности, потому как a ≤ a и a ≥ a могут иметь случай равенства а = а . им присуща ассиметричность и транзитивность.

Неравенства, имеющие в записи знаки ≤ и ≥ , имеют свойства:

• рефлексивности a ≥ a и a ≤ a считаются верными неравенствами;
• антисимметричности, когда a ≤ b , тогда b ≥ a , и если a ≥ b , тогда b ≤ a .
• транзитивности, когда a ≤ b и b ≤ c , тогда a ≤ c , а также, если a ≥ b и b ≥ c , то тогда a ≥ c .

Доказательство производится аналогичным образом.

Другие важные свойства числовых неравенств

Для дополнения основных свойств неравенств используются результаты, которые имеют практическое значение. Применяется принцип метода оценка значений выражений, на которых и базируются принципы решения неравенств.

Данный пункт раскрывает свойства неравенств для одного знака строгого неарвенства. Аналогично производится для нестрогих. Рассмотрим на примере, сформулировав неравенство если a b и c являются любыми числами, то a + c b + c . Справедливыми окажутся свойства:

• если a > b , то a + c > b + c ;
• если a ≤ b , то a + c ≤ b + c ;
• если a ≥ b , то a + c ≥ b + c .

Для удобного представления дадим соответствующее утверждение, которое записывается и приводятся доказательства, показываются примеры использования.

Прибавление или вычисления числа к обеим сторонам. Иначе говоря, когда a и b соответствуют неравенству a b , тогда для любого такого числа имеет смысл неравенство вида a + c b + c .

Чтобы доказать это, необходимо, чтобы уравнение соответствовало условию a b . Тогда ( a + c ) − ( b + c ) = a + c − b − c = a − b . Из условия a b получим, что a − b 0 . Значит, ( a + c ) − ( b + c ) 0 , откуда a + c b + c . Множество действительных числе могут быть изменены с помощью прибавления противоположного числа – с .

К примеру, если обе части неравенства 7 > 3 увеличиваем на 15 , тогда получаем, что 7 + 15 > 3 + 15 . Это равно 22 > 18 .

Когда обе части неравенства умножить или разделить на одно и то же число c , получим верное неравенство. Если взять число c отрицательным, то знак поменяется на противоположный. Иначе это выглядит так: для a и b неравенство выполняется, когда a b и c являются положительными числами, то a· c b · c , а если v является отрицательным числом, тогда a · c > b · c .

Когда имеется случай c > 0 , необходимо составить разность левой и правой частей неравенства. Тогда получаем, что a · c − b · c = ( a − b ) · c . Из условия a b , то a − b 0 , а c > 0 , тогда произведение ( a − b ) · c будет отрицательным. Отсюда следует, что a · c − b · c 0 , где a · c b · c . Другая часть доказывается аналогичным образом.

При доказательстве деление на целое число можно заменить умножением на обратное заданному, то есть 1 c . Рассмотрим пример свойства на определенных числах.

Разрешено обе части неравенства 4 6 умножаем на положительное 0 , 5 , тогда получим неравенство вида − 4 · 0 , 5 6 · 0 , 5 , где − 2 3 . Когда обе части делим на — 4 , то необходимо изменить знак неравенства на противоположный . отсюда имеем, что неравенство примет вид − 8 : ( − 4 ) ≥ 12 : ( − 4 ) , где 2 ≥ − 3 .

Теперь сформулируем вытекающие два результата, которые используются при решении неравенств:

• Следствие 1.При смене знаков частей числового неравенства меняется сам знак неравенства на противоположный, как a b , как − a > − b . Это соответствует правилу умножения обеих частей на — 1 . Оно применимо для перехода. Например, − 6 − 2 , то 6 > 2 .
• Следствие 2.При замене обратными числами частей числового неравенства на противоположный, меняется и его знак, причем неравенство останется верным. Отсюда имеем, что a и b являются положительными числами, a b , 1 a > 1 b .

При делении обеих частей неравенства a b разрешается на число a · b . Данное свойство используется при верном неравенстве 5 > 3 2 имеем, что 1 5 2 3 . При отрицательных a и b c условием, что a b , неравенство 1 a > 1 b может получиться неверным.

Например, − 2 3 , однако, — 1 2 > 1 3 являются неверным равенством.

Все пункты объединяет то, что действия над частями неравенства дают верное неравенство на выходе. Рассмотрим свойства, где изначально имеется несколько числовых неравенств, а его результат получим при сложении или умножении его частей.

Когда числа a , b , c , d справедливы для неравенств a b и c d , тогда верным считается a + c b + d . Свойство можно формировать таким образом: почленно складывать числа частей неравенства.

Докажем, что ( a + c ) − ( b + d ) является отрицательным числом, тогда получим, что a + c b + d . Из условия имеем, что a b и c d . Выше доказанное свойство позволяет прибавлять к обеим частям одинаковое число. Тогда увеличим неравенство a b на число b , при c d , получим неравенства вида a + c b + c и b + c b + d . Полученное неравенство говорит о том, что ему присуще свойство транзитивности.

Свойство применяется для почленного сложения трех, четырех и более числовых неравенств. Числам a 1 , a 2 , … , a n и b 1 , b 2 , … , b n справедливы неравенства a 1 b 1 , a 2 b 2 , … , a n b n , можно доказать метод математической индукции , получив a 1 + a 2 + … + a n b 1 + b 2 + … + b n _.

Например, при данных трех числовых неравенствах одного знака − 5 − 2 , − 1 12 и 3 4 . Свойство позволяет определять то, что − 5 + ( − 1 ) + 3 − 2 + 12 + 4 является верным.

Почленное умножение обеих частей дает в результате положительное число. При a b и c d , где a , b , c и d являются положительными числами, тогда неравенство вида a · c b · d считается справедливым.

Чтобы доказать это, необходимо обе части неравенства a b умножить на число с , а обе части c d на b . В итоге получим, что неравенства a · c b · c и b · c b · d верные, откуда получим свойство транизитивности a · c b · d .

Это свойство считается справедливым для количества чисел, на которые необходимо умножить обе части неравенства. Тогда a 1 , a 2 , … , a n и b 1 , b 2 , … , b n являются положительные числами, где a 1 b 1 , a 2 b 2 , … , a n b n , то a 1 · a 2 · … · a n b 1 · b 2 · … · b n .

Заметим, что при записи неравенств имеются неположительные числа, тогда их почленное умножение приводит к неверным неравенствам.

К примеру, неравенство 1 3 и − 5 − 4 являются верными, а почленное их умножение даст результат в виде 1 · ( − 5 ) 3 · ( − 4 ) , считается, что − 5 − 12 это является неверным неравенством.

Следствие: Почленное умножение неравенств a b с положительными с a и b , причем получается a n b n .

Свойства числовых неравенств

Рассмотрим ниже свойства числовых неравенств.

1. a a , a > a — неверные неравенства,
   a ≤ a , a ≥ a — верные неравенства.
2. Если a b , то b > a — антисимметричность.
3. Если a b и b c то a c — транзитивность.
4. Если a b и c — любоое число, то a + с b + c .
5. Если a b и c — положительное число, то a · c b · c ,
   Если a b и c — отрицательное число, то a · c > b · c .

Следствие 1: если a b , то — a > — b .

Следствие 2: если a и b — положительные числа и a b , то 1 a > 1 b .

1. Если a 1 b 1 , a 2 b 2 , . . . , a n b n , то a 1 + a 2 + . . . + a n b 1 + b 2 + . . . + b n .
2. Если a 1 , a 2 , . . . , a n , b 1 , b 2 , . . . , b n — положительные числа и a 1 b 1 , a 2 b 2 , . . . , a n b n , то a 1 · a 2 · . . . · a n b 1 · b 2 · . . . b n .

Cледствие 1: если a b , a и b — положительные числа, то a n b n .

Методы решения уравнений и неравенств в целых числах

Методы решения уравнений и неравенств в целых числах

Скачать:

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

7. Методы решения уравнений и неравенств в целых числах Выполнила: ученица 11 «А» класса Устименко О.Д. Учитель математики: Кукса Б.И. 2014г. МОУ — СОШ № 3 г. Можайск Презентация на тему:

7.1. Линейные уравнения Метод прямого перебора Использование неравенств Использование отношения делимости Метод «спуска» Использование формул 7.2. Нелинейные уравнения Метод разложения на множители Вынесение общих множителей за скобку Применение формул сокращенного умножения Использование параметра Метод решения относительно одной переменной выделение целой части Метод «спуска» метод конечного «спуска» Параметризация уравнения Функционально-графический метод 7.3. Неравенства Использование области определения Использование монотонности Использование ограниченности 7.4. Уравнения и неравенства Уравнение с одной неизвестной Показательные уравнения Неравенства Уравнения, содержащие функцию «целая часть числа» [ x ]

Пример 74. В клетке сидят кролики и фазаны. Всего у них 18 ног. Узнать сколь- ко в клетке тех и других. Укажите все решения. Решение. Пусть х – количество кроликов , у – количество фазанов, тогда имеем уравнение 4 x + 2y = 18 или 2x + y = 9 Если х =1, то у=7. Если х=2, то у=5. Если х = 3, то у = 3. Если х = 4, то у = 1. При х = 5 получаем 2 ∙ 5 = 10 > 9. Ответ: (1 ;7), (2;5), (3;3), (4;1). 7.1. Линейные уравнения Метод прямого перебора

Использование неравенств Пример 75. Решить в натуральных числах уравнение 5х + 8у = 39 Решение. Для уменьшения перебора вариантов рассмотрим неравенства 5х = 39 – 8у ≥ 0 8у = 39 – 5х ≥ 0 у ≤ 4 х ≤ 7 Проведем перебор по неизвестной у. Если у = 1, то х = 6,2 не является натуральным числом. Если у = 2, то х = 4,6 не является натуральным числом. Если у = 3, то х = 3. Если у = 4, то х = 1,4 не является натуральным числом. Ответ: (3; 3)

Использование отношения делимости Пример 76. Имеются контейнеры двух видов: по 130 кг и 160 кг. Сколько было контейнеров первого и сколько второго вида, если вместе они весят 3 тонны? Укажите все решения Решение. Обозначим количество контейнеров первого вида через х , второго – через у . Получаем уравнение 130х + 160у = 3000 или 13х + 16у = 300. Далее имеем : 13х + 13у + 3у = 13 ∙ 23 + 1, 3у — 1 = 13 ∙ (23 — х — у). Отсюда следует, что разность 3у — 1 делится на 13. Если 3у — 1 = 0, то у не является натуральным числом. Если 3у — 1 = 13, то у не является натуральным числом. Если 3у — 1 = 26, то у = 9 и х = 12. Если 3у — 1 = 39, то у не является натуральным числом. Если 3у — 1 = 52, то у не является натуральным числом. Если 3у — 1 = 65, то у = 22 но 16 ∙ 22 = 352 > 300. Ответ: 12 контейнеров по 130 кг и 9 по 160 кг.

Метод «спуска» Пример 79. Решить в целых числах уравнение 5х — 7у = 3. Решение. Выразим из уравнения то не- известное, коэффициент при котором меньше по модулю: Дробь должна быть равна целому числу. где z – целое число. Тогда 2у + 3 = 5 z . Из последнего уравнения выразим то неизвестное, коэффициент при котором меньше по модулю, и проделаем аналогичные преобразования: Дробь должна быть целым числом. Обозначим , г де t – целое число . Отсюда z = 2t — 3. Последовательно возвращаемся к неизвестным x и y . y = 3∙(2t — 3) — t = 5t — 9, x = y + z = 5t — 9 + 2t — 3 = 7t — 12. Ответ: x = 7t — 12, y = 5t — 9, где t Z . Положим ,

Использование формул Теорема. Уравнение a 1 x 1 + a 2 x 2 + … + a n x n = b разрешимо в целых числах тогда и только тогда, когда d │ b , где d = НОД ( a 1, a 2 ,…, a n ). Теорема. Пусть уравнение ax + by= c разрешимо в Z и пара ( x 0 ; y 0 ) является частным решением этого уравнения. Тогда множеством всех решений в Z данного уравнения является множество пар ( x; y ) , где Следствие. Пусть а и b взаимно просты и ( x 0 y 0 ) какое-нибудь решение уравнения ax + by = c (*) Тогда формулы x = x 0 — b ∙ t , y = y 0 + a ∙ t при t є Z дают все решения уравнения (*).

Пример 81. (МГУ, 1969). Остаток от деления некоторого натурального числа n на 6 равен 4, остаток от деления n на 15 равен 7. Чему равен остаток от деления n на 30? Решение. Из условия задачи следует, что существует натуральное число k такое, что n = 6k + 4. 2 k — 5l = 1. (*) Для решения этого уравнения найдем какое-нибудь частное решение в целых (не обязательно неотрицательных) числах. Подбором в качестве такого частного решения можно взять, например, k = -2 , l = -1 . Согласно следствия уравнение (*) имеет решения k = -2 +5t, l = -1 + 2t, где t є Z. Чтобы числа k и l были неотрицательными, параметр t должен принимать натуральные значения. Теперь имеем n = 6 ∙ (5t — 2) +4 = Ответ: 22. Аналогично имеем , n = 15l + 7, где l є N. Исключая из этих двух равенств n , получим уравнение 30t — 8 = 30(t — 1) + 22.

Пример 83. Решить в целых числах уравнение 127 x — 52y + 1 = 0. Решение. Преобразуем отношение коэффициентов при неизвестных. Прежде всего, выделим целую часть неправильной дроби Правильную дробь заменим равной ей дробью Тогда получим Проделаем такие же преобразования с полученной в знаменателе неправильной дробью . Повторяя те же рассуждения для дроби , получим

Мы получили выражение, которое называется конечной цепной или непрерывной дробью. Отбросив последнее звено этой цепной дроби – одну пятую, превратим получающуюся при этом новую цепную дробь в простую и вычтем ее из исходной дроби Приведем полученное выражение к общему знаменателю и отбросим его 127 ∙ 9 — 52 ∙ 22 + 1 = 0. 127 x -52y + 1 = 0 x = 9, y = 22 x = 9 +52t , y = 22 + 127 t , где t є Z . Ответ: x = 9 +52t , y = 22 + 127 t , где t є Z .

7.2. Нелинейные уравнения Метод разложения на множители вынесение общих множителей за скобку Пример 84. Решить в целых числах уравнение 2 x 3 + xy — 7 = 0 . Решение. Приведем данное уравнение к виду x(2x 2 + y) = 7 Так как 7= 1 ∙ 7 = 7 ∙ 1 = -1 ∙ (-7) = -7 ∙ (-1), то рассмотрим четыре системы уравнений: Из каждой системы получаем решения. Ответ: (1; 5); (-1; -9); (7; -97); (-7; -99).

Применение формул сокращенного умножения Пример 85. Найти все пары натуральных чисел, разность квадратов которых равна 55. Решение. Запишем условие задачи в виде уравнения n 2 — k 2 = 55 или (n — k)(n + k) = 55. Так как n + k > 0 , то n — k > 0 , причем n + k > n — k. Поскольку 55 = 1 ∙ 55 = 5 ∙ 11 то возможны два случая Решая эти уравнения, получим два ответа: n = 28, k = 27 и n = 8, k = 3. Ответ: (28; 27); (8; 3).

Использование параметра Пример 88. Решить в целых числах уравнение 2 x 2 — 2yx + 9x + y = 2. Решение. Перепишем уравнение в виде 2 x 2 — x(2y — 9) + y — 2 + a = a и разложим левую часть уравнения на множители как квадратный трехчлен относительно х . Находим дискриминант D = 4y 2 — 44y + 97 — 8a. Очевидно, если , 97 — 8a = 121 , то дискриминант будет полным квадратом. При этом a = -3 и Отсюда x 1 = 0,5 и x 2 = y — 5 . Уравнение принимает вид (2x — 1)(x — y + 5) = -3 . Рассмотрите самостоятельно решение последнего уравнения. Ответ: (1; 9); (-1; 3); (2; 8); (0; 2).

Метод решения относительно одной переменной выделение целой части Пример 89. (МГУ, 1997). Найти все пары целых чисел x и у, удовлетворяющие уравнению 3xy + 14x + 17y + 71 = 0. Решение. Выразим из данного уравнения у через х: При этом следует отметить, что величина 3x + 17 ≠ 0 (так как x – целое число). Выделим из дроби в правой части этого равенства правильную алгебраическую дробь (у которой степень числителя меньше степени знаменателя): Умножим обе части последнего равенства на 3:

Метод «спуска» метод конечного «спуска» Пример 96. Решить в целых числах уравнение 2x 2 — 5y 2 = 7. Решение. Так как 2x 2 – четное число, а 7 – нечетное, то 5y 2 должно быть нечетным, т.е. у – нечетное. Пусть , y = 2z + 1, где z є Z , тогда данное уравнение можно переписать в виде x 2 — 10z 2 — 10z = 6. Отсюда видно, что x должно быть четным. Пусть , x = 2m , тогда последнее уравнение примет вид 2m 2 — 5z(z + 1) = 3 , что невозможно, так как число z(z + 1) – четно, а разность двух четных чисел не может быть равна нечетному числу. Таким образом, данное уравнение не имеет решений в целых числах. Ответ: нет решений.

Поскольку числа 3у и 14 – целые, то 3x +17 должно быть делителем числа 25 : 3x + 17 = ±1; ±5; ±25 – всего 6 возможностей. Отсюда для x получаем три возможных значения: –4, –6, –14 (в остальных трех случаях x не является целым). Соответствующие значения у равны –3, –13, –5. Ответ: (-4; -3); (-6; -13); (-14; -5). Замечание. В данном примере суть выделения целой части состоит в избавлении переменной x из числителя (сравните с примером 77). В решении был использован прием домножения обеих частей равенства на коэффициент при x в знамена- теле. Этот прием домножения также удобно использовать при решении уравнений методом разложения на множители.

Параметризация уравнения Пример 99. Решить в целых числах уравнение x 3 + y 3 + z 3 = 2 . Решение. Положим x = a + b, y = a — b. Так как x 3 + y 3 = 2a 3 + 6ab 2 , то исходное уравнение принимает вид 2a 3 + 6ab 2 + z 3 = 2. Положив a = 1, получим z 3 = -6b 2 . Считаем теперь b = 6t 2 Отсюда x = 1 + 6t 2 , y = 1 -6t 2 , z = -6t 2 . Таким образом, получено бесконечное множество решений исходного уравнения, соответствующих целочисленным значениям параметра t . Ответ: x = 1 + 6t 2 , y = 1 -6t 2 , z = -6t 2 , где t є Z

Функционально-графический метод Пример 100. (МИОО 2010). Найти все пары натуральных k и n таких, что k e . Ответ: k = 2 , n = 4 .

7.3. Неравенства Использование области определения Пример 102. (МГУ, 1973). Найти все целые числа x , удовлетворяющие неравенству Решение. Допустимые значения x определяются системой неравенств Подставляем последовательно найденные значения x в неравенство, предварительно его упростив.

1. x = 1. Тогда 2. х = 2. Тогда 3. х = 3. Тогда Ответ: 2; 3.

Использование монотонности Пример 103. (МГУ, 1976). Найти все целые z , удовлетворяющие неравенству Решение. Допустимые значения z определяются из системы Заметим, что левая часть неравенства увеличивается с ростом z , а правая – уменьшается. Это обстоятельство позволяет упростить перебор. В силу сделанного выше замечания, необходимости в проверке значений z = 3, 4, 5, 6 нет. Эти числа решениями не являются. Ответ: -1, 0, 1.

Использование ограниченности Пример 104. (МГУ, 1996). Найти все целочисленные решения неравенства Решение. Целые решения будем искать из двух ограничений системы Первое неравенство выполняется при x = 3, 4, 5, 6. Но из этих значений исходному неравенству удовлетворяет только x = 3 . При x = 0, 1, 2 первое неравенство не выполняется. При x = -1 выполняется как первое не- равенство, так и исходное неравенство. При x = -2 первое неравенство не выполняется. При остальных значениях x = -3, -4, . первое неравенство не разрешимо, так как левая часть неравенства x(x 2 — 5) ≥ 3 будет отрицательной. Ответ: -1; 3.

Метод интервалов Пример 105. (МГУ, 1972). Определить, сколько целочисленных решений имеет неравенство Решение. Методом интервалов по 2 n определяем решения (см. рис. 2): Дальше подбором находим n = ± 2, ± 3, ±4 или n = ±8, ±9,±10, ±11, ±12. Ответ: 16 решений.

7.4. Уравнения и неравенства Уравнение с одной неизвестной Пример 107. Может ли квадратное уравнение ax 2 + bx + c = 0 с целыми коэффициентами иметь дискриминант, равный 23? Первое решение. Рассмотрим уравнение b 2 — 4ac = 23. Так как 23 – нечетное число, а 4 ac – четное, то b 2 и, следовательно, b – нечетное число, т.е . b = 2k — 1, k є Z . Тогда (2k — 1) 2 — 4ac = 23; 4(k 2 — k -ac) = 22. Последнее уравнение не имеет решений, так как 22 не делится на 4. Второе решение. Перепишем уравнение b 2 — 4ac = 23 в виде b 2 — 25 = 4ac — 2 и разложим обе части уравнения на множители: (b — 5)(b + 5) = 2(2ac — 1). (*) Так как в правой части уравнения – число четное, то и в левой – тоже четное, следовательно, b — 5 и b + 5 одновременно четные (докажите), т.е. b — 5 =2m, b — 5 = 2k. Левая часть уравнения (*) делится на 4 , а правая – нет, поэтому уравнение b 2 -4ac = 23 не имеет решений в целых числах. Третье решение. Перепишем уравнение b 2 -4ac = 23 в виде b 2 = 4ac + 23 или b 2 = 4(ac + 5) + 3. Получили, что квадрат натурального числа при делении на 4 дает остаток 3 , что невозможно (докажите). Ответ: не может.

Показательные уравнения Теорема. Если остаток от деления a 1 на b равен r 1 , а остаток от деления a 2 на b равен r 2 , то остаток от деления a 1 +a 2 на b равен остатку от деления r 1 + r 2 на b . Опорная задача. Докажите, что оста- ток от деления на 3 числа 5 k равен 1 , если k четно, и 2 , если k нечетно.

Неравенства Пример 121. (МИОО 2010). Найти все пары (x; y) целых чисел, удовлетворяющие системе неравенств : Решение. Выделяя полные квадраты, получаем: Из первого и второго неравенства системы: Подставляя x = 12 в систему, получаем: Ответ: (12; -8).

Уравнения, содержащие функцию «целая часть числа» [ x ] Целой частью числа x называется наибольшее целое число, не превосходящее х . Свойства целой части числа: 1) Из равенства [y] = n следует, что a) n – целое число; б) y = n + α , где 0 ≤ α < 1; в) 0 ≤ y - n < 1. 2) Если [ u ] = [ v ] то u = m + α , v = m+ β , где 0 ≤ α < 1 и 0 ≤ β <1 , поэтому u - v = α - β и -1 < u - v < 1. 3 ) Если [ x + y ] = x то x – целое число и 0 ≤ y < 1. 4) Если n – целое число, то [ n + x ] = n + [ x ].