Вирішення цілих і дробово раціональних рівнянь. Розв'язання раціональних рівнянь

Рівняння» ми ввели вище в § 7. Спочатку нагадаємо, що таке раціональне вираження. Це - вираз алгебри, складений з чисел і змінної х за допомогою операцій складання, віднімання, множення, поділу і зведення в ступінь з натуральним показником.

Якщо r(х) – раціональний вираз, то рівняння r(х) = 0 називають раціональним рівнянням.

Втім, практично зручніше користуватися дещо ширшим тлумаченням терміну «раціональне рівняння»: це рівняння виду h(x) = q(x), де h(x) і q(x) - раціональні висловлювання.

Досі ми могли вирішити не будь-яке раціональне рівняння, а тільки таке, яке внаслідок різних перетворень та міркувань зводилося до лінійному рівнянню. Тепер наші можливості значно більші: ми зуміємо вирішити раціональне рівняння, яке зводиться не тільки до лінійно-
му, а й до квадратного рівняння.

Нагадаємо, як ми вирішували раціональні рівняння раніше, і спробуємо сформулювати алгоритм розв'язання.

приклад 1.Вирішити рівняння

Рішення. Перепишемо рівняння у вигляді

При цьому, як завжди, ми користуємося тим, що рівності А = В і А - В = 0 виражають ту саму залежність між А і В. Це і дозволило нам перенести член у ліву частину рівняння з протилежним знаком.

Виконаємо перетворення лівої частини рівняння. Маємо

Згадаймо умови рівності дробинулю: тоді, і тільки тоді, коли одночасно виконуються два співвідношення:

1) чисельник дробу дорівнює нулю (а = 0); 2) знаменник дробу відмінний від нуля).
Прирівнявши нулю чисельник дробу в лівій частині рівняння (1), отримаємо

Залишилося перевірити виконання другої зазначеної вище умови. Співвідношення означає рівняння (1), що . Значення х 1 = 2 і х 2 = 0,6 зазначеним співвідношенням задовольняють і тому є корінням рівняння (1), а разом з тим і корінням заданого рівняння.

1) Перетворимо рівняння до виду

2) Виконаємо перетворення лівої частини цього рівняння:

(одночасно змінили знаки в чисельнику та
дроби).
Таким чином, задане рівняння набуває вигляду

3) Розв'яжемо рівняння х 2 - 6x + 8 = 0. Знаходимо

4) Для знайдених значень перевіримо виконання умови . Число 4 цій умові задовольняє, а число 2 - ні. Значить, 4 – корінь заданого рівняння, а 2 – сторонній корінь.
Відповідь: 4.

2. Вирішення раціональних рівнянь методом введення нової змінної

Метод введення нової змінної вам знайомий, ми не раз ним користувалися. Покажемо на прикладах, як він застосовується під час вирішення раціональних рівнянь.

приклад 3.Розв'язати рівняння х 4 + х 2 – 20 = 0.

Рішення. Введемо нову змінну у = х2. Так як х 4 = (х 2) 2 = у 2 то задане рівняння можна переписати у вигляді

у 2 + у – 20 = 0.

Це – квадратне рівняння, коріння якого знайдемо, використовуючи відомі формули; отримаємо у 1 = 4, у 2 = - 5.
Але у = х 2, отже, завдання звелося вирішення двох рівнянь:
x 2 = 4; х 2 =-5.

З першого рівняння знаходимо друге рівняння немає коренів.
Відповідь: .
Рівняння виду ах 4 + bx 2 +c = 0 називають біквадратним рівнянням («бі» - два, тобто як би «двічі квадратне» рівняння). Щойно вирішене рівняння було саме біквадратним. Будь-яке біквадратне рівняння вирішується так само, як рівняння з прикладу 3: вводять нову змінну у = х 2 вирішують отримане квадратне рівняння щодо змінної у, а потім повертаються до змінної х.

приклад 4.Вирішити рівняння

Рішення. Зауважимо, що тут двічі зустрічається те саме вираз х 2 + Зх. Отже, має сенс запровадити нову змінну у = х 2 + Зх. Це дозволить переписати рівняння у більш простому та приємному вигляді (що, власне кажучи, і становить мету введення нової змінної- і запис спрощення
ється, і структура рівняння стає більш ясною):

А тепер скористаємося алгоритмом розв'язання раціонального рівняння.

1) Перенесемо всі члени рівняння в одну частину:

= 0
2) Перетворимо ліву частину рівняння

Отже, ми перетворили задане рівняння на вигляд

3) З рівняння - 7у 2 + 29у -4 = 0 знаходимо (ми з вами вже вирішили досить багато квадратних рівнянь, тому завжди наводити в підручнику докладні викладки, напевно, не варто).

4) Виконаємо перевірку знайденого коріння за допомогою умови 5 (у - 3) (у + 1). Обидва корені цій умові задовольняють.
Отже, квадратне рівняння щодо нової змінної у вирішено:
Оскільки у = х 2 + Зх, а у, як ми встановили, набуває двох значень: 4 і , - нам ще належить вирішити два рівняння: х 2 + Зх = 4; х 2 + Зх =. Корінням першого рівняння є числа 1 і - 4, корінням другого рівняння - числа

У розглянутих прикладах метод запровадження нової змінної був, як люблять висловлюватися математики, адекватний ситуації, т. е. добре їй відповідав. Чому? Та тому, що один і той же вираз явно зустрічався в записі рівняння кілька разів і був сенс позначити цей вираз новою літерою. Але так буває не завжди, іноді нова змінна «виявляється» лише у процесі перетворень. Саме так буде справа в наступному прикладі.

Приклад 5.Вирішити рівняння
х(х-1)(x-2)(x-3) = 24.
Рішення. Маємо
х(х - 3) = х 2 - 3х;
(х - 1) (x - 2) = x 2-Зx +2.

Отже, задане рівняння можна переписати як

(x 2 - 3x) (x 2 + 3x + 2) = 24

Ось тепер нова змінна "проявилася": у = х 2 - Зх.

З її допомогою рівняння можна переписати у вигляді у (у + 2) = 24 і далі у 2 + 2у - 24 = 0. Корінням цього рівняння є числа 4 і -6.

Повертаючись до вихідної змінної х, отримуємо два рівняння х 2 - Зх = 4 та х 2 - Зх = - 6. З першого рівняння знаходимо х 1 = 4, х 2 = - 1; друге рівняння не має коріння.

Відповідь: 4, - 1.

Простіше кажучи, це рівняння, в яких є хоча б одна зі змінною у знаменнику.

Наприклад:

\(\frac(9x^2-1)(3x)\) \(=0\)
\(\frac(1)(2x)+\frac(x)(x+1)=\frac(1)(2)\)
\(\frac(6)(x+1)=\frac(x^2-5x)(x+1)\)

приклад недробово-раціональних рівнянь:

\(\frac(9x^2-1)(3)\) \(=0\)
\(\frac(x)(2)\) \(+8x^2=6\)

Як вирішуються дробові раціональні рівняння?

Головне, що треба запам'ятати про дробові раціональні рівняння - в них треба писати. І після знаходження коріння – обов'язково перевіряти їх на допустимість. Інакше може з'явитися стороннє коріння, і все рішення вважатиметься невірним.

Алгоритм розв'язання дробово-раціонального рівняння:

Випишіть і вирішіть ОДЗ.

Помножте кожен член рівняння на спільний знаменник і скоротить отримані дроби. Знаменники при цьому пропадуть.

Запишіть рівняння, не розкриваючи дужок.

Розв'яжіть отримане рівняння.

Перевірте знайдене коріння з ОДЗ.

Запишіть у відповідь коріння, яке пройшло перевірку в п.7.

Алгоритм не заучуйте, 3-5 вирішених рівнянь - і він запам'ятається сам.

приклад . Розв'яжіть дробово-раціональне рівняння \(\frac(x)(x-2) - \frac(7)(x+2)=\frac(8)(x^2-4)\)

Рішення:

Відповідь: \(3\).

приклад . Знайдіть корені дробово-раціонального рівняння \(=0\)

Рішення:

Відповідь: \(\frac(1)(2)\).

Продовжуємо розмову про вирішення рівнянь. У цій статті ми докладно зупинимося на раціональних рівнянняхта принципи розв'язання раціональних рівнянь з однією змінною. Спочатку розберемося, рівняння якого виду називаються раціональними, дамо визначення цілих раціональних та дробових раціональних рівнянь, наведемо приклади. Далі отримаємо алгоритми розв'язання раціональних рівнянь, і, звичайно ж, розглянемо розв'язання характерних прикладів із усіма необхідними поясненнями.

Навігація на сторінці.

Відштовхуючись від озвучених визначень, наведемо кілька прикладів раціональних рівнянь. Наприклад, x = 1, 2 · x-12 · x 2 · y · z 3 = 0, - це все раціональні рівняння.

З наведених прикладів видно, що раціональні рівняння, як, втім, і рівняння інших видів, можуть бути як з однією змінною, так і з двома, трьома і т.д. змінними. У наступних пунктах ми говоритимемо про вирішення раціональних рівнянь із однією змінною. Розв'язання рівнянь із двома зміннимита їх великою кількістю заслуговують на окрему увагу.

Крім поділу раціональних рівнянь за кількістю невідомих змінних, їх поділяють на цілі та дробові. Дамо відповідні визначення.

Визначення.

Раціональне рівняння називають цілим, якщо і ліва, і права його частини є цілими раціональними виразами.

Визначення.

Якщо хоча б одна з частин раціонального рівняння є дрібним виразом, то таке рівняння називається дробово раціональним(або дрібним раціональним).

Зрозуміло, що цілі рівняння не містять поділу на змінну, а дробові раціональні рівняння обов'язково містять поділ на змінну (або змінну в знаменнику). Так 3 x 2 = 0 і (x+y)·(3·x 2 −1)+x=−y+0,5– це цілі раціональні рівняння, обидві частини є цілими висловлюваннями. А і x: (5 · x 3 + y 2) = 3: (x-1): 5 - приклади дробових раціональних рівнянь.

Завершуючи цей пункт, звернемо увагу, що відомі до цього моменту лінійні рівняння і квадратні рівняння є цілими раціональними рівняннями.

Вирішення цілих рівнянь

Одним із основних підходів до вирішення цілих рівнянь є їх зведення до рівносильних алгебраїчним рівнянням. Це можна зробити завжди, виконавши наступні рівносильні перетворення рівняння:

• спочатку вираз із правої частини вихідного цілого рівняння переносять у ліву частину з протилежним знаком, щоб отримати нуль у правій частині;
• після цього в лівій частині рівняння утворилося стандартного виду.

В результаті виходить алгебраїчне рівняння, яке рівносильне вихідному цілому рівнянню. Так, у найпростіших випадках розв'язання цілих рівнянь зводяться до розв'язання лінійних чи квадратних рівнянь, а загальному випадку – до розв'язання рівня алгебри ступеня n . Для наочності розберемо рішення прикладу.

приклад.

Знайдіть коріння цілого рівняння 3·(x+1)·(x−3)=x·(2·x−1)−3.

Рішення.

Зведемо розв'язання цього цілого рівняння до рішення рівносильного йому рівняння алгебри. Для цього, по-перше, перенесемо вираз із правої частини до лівої, в результаті приходимо до рівняння 3·(x+1)·(x−3)−x·(2·x−1)+3=0. І, по-друге, перетворимо вираз, що утворився в лівій частині, в багаточлен стандартного вигляду, виконавши необхідні: 3·(x+1)·(x−3)−x·(2·x−1)+3= (3·x+3)·(x−3)−2·x 2 +x+3= 3·x 2 −9·x+3·x−9−2·x 2 +x+3=x 2 −5·x−6. Таким чином, розв'язок вихідного цілого рівняння зводиться до розв'язання квадратного рівняння x 2 −5·x−6=0 .

Обчислюємо його дискримінант D=(−5) 2 −4·1·(−6)=25+24=49, він позитивний, отже, рівняння має два дійсні корені, які знаходимо за формулою коренів квадратного рівняння :

Для повної впевненості виконаємо перевірку знайденого коріння рівняння. Спочатку перевіряємо корінь 6 , підставляємо його замість змінної x вихідне ціле рівняння: 3·(6+1)·(6−3)=6·(2·6−1)−3, Що те саме, 63 = 63 . Ця вірна числова рівність, отже, x=6 справді є коренем рівняння. Тепер перевіряємо корінь −1, маємо 3·(−1+1)·(−1−3)=(−1)·(2·(−1)−1)−3, Звідки, 0 = 0 . При x=−1 вихідне рівняння також звернулося до правильної числову рівність, отже, x=−1 теж є коренем рівняння.

Відповідь:

6 , −1 .

Тут ще слід зауважити, що з уявленням цілого рівняння у вигляді рівняння алгебри пов'язаний термін «ступінь цілого рівняння». Дамо відповідне визначення:

Визначення.

ступенем цілого рівнянняназивають ступінь рівносильного йому рівняння алгебри.

Згідно з цим визначенням, ціле рівняння з попереднього прикладу має другий ступінь.

На цьому можна було б закінчити з вирішенням цілих раціональних рівнянь, якби жодне але…. Як відомо, рішення рівнянь алгебри вище другої пов'язане зі значними складнощами, а для рівнянь ступеня вище четвертої взагалі не існує загальних формул коренів. Тому для вирішення цілих рівнянь третього, четвертого і вищих ступенів часто доводиться вдаватися до інших методів розв'язання.

У таких випадках іноді рятує підхід до вирішення цілих раціональних рівнянь, заснований на методі розкладання на множники. При цьому дотримуються наступного алгоритму:

• спочатку домагаються, щоб у правій частині рівняння був нуль, для цього переносять вираз із правої частини цілого рівняння до лівої;
• потім, отриманий вираз у лівій частині представляють у вигляді добутку кількох множників, що дозволяє перейти до сукупності кількох простіших рівнянь.

Наведений алгоритм розв'язання цілого рівняння через розкладання на множники потребує детального роз'яснення з прикладу.

приклад.

Розв'яжіть ціле рівняння (x 2 −1)·(x 2 −10·x+13)= 2·x·(x 2 −10·x+13) .

Рішення.

Спочатку як зазвичай переносимо вираз із правої частини до лівої частини рівняння, не забувши змінити знак, отримуємо (x 2 −1)·(x 2 −10·x+13)− 2·x·(x 2 −10·x+13)=0 . Тут досить очевидно, що не доцільно перетворювати ліву частину отриманого рівняння в багаточлен стандартного виду, так як це дасть рівняння алгебри четвертого ступеня виду x 4 −12·x 3 +32·x 2 −16·x−13=0, Рішення якого складно.

З іншого боку, очевидно, що в лівій частині отриманого рівняння можна x 2 -10 x 13, тим самим представивши її у вигляді твору. Маємо (x 2 −10·x+13)·(x 2 −2·x−1)=0. Отримане рівняння рівносильне вихідному цілому рівнянню, та її, своєю чергою, можна замінити сукупністю двох квадратних рівнянь x 2 −10·x+13=0 і x 2 −2·x−1=0 . Знаходження їх коренів за відомими формулами коренів через дискримінант не складно, коріння рівні . Вони є шуканим корінням вихідного рівняння.

Відповідь:

Для вирішення цілих раціональних рівнянь також буває корисним метод введення нової змінної. У деяких випадках він дозволяє переходити до рівнянь, ступінь яких нижчий, ніж рівень вихідного цілого рівняння.

приклад.

Знайдіть дійсне коріння раціонального рівняння (x 2 +3 · x +1) 2 +10 = -2 · (x 2 +3 · x-4).

Рішення.

Зведення даного цілого раціонального рівняння до рівня алгебри є, м'яко кажучи, не дуже гарною ідеєю, тому що в цьому випадку ми прийдемо до необхідності вирішення рівняння четвертого ступеня, що не має раціонального коріння. Тому доведеться пошукати інший спосіб рішення.

Тут нескладно помітити, що можна ввести нову змінну y, і замінити нею вираз x 2 +3 x. Така заміна призводить нас до цілого рівняння (y+1) 2 +10=−2·(y−4) , яке після перенесення виразу −2·(y−4) у ліву частину і подальшого перетворення виразу, що утворився там, зводиться до квадратного рівняння y 2 +4 · y +3 = 0 . Коріння цього рівняння y=−1 та y=−3 легко знаходяться, наприклад, їх можна підібрати, ґрунтуючись на теоремі, зворотній теоремі Вієта.

Тепер переходимо до другої частини методу введення нової змінної, тобто проведення зворотної заміни. Виконавши зворотну заміну, отримуємо два рівняння x 2 +3 x = -1 і x 2 +3 x = -3 , які можна переписати як x 2 +3 x +1 = 0 і x 2 +3 x +3 =0. За формулою коренів квадратного рівняння знаходимо коріння першого рівняння. А друге квадратне рівняння немає дійсних коренів, оскільки його дискримінант негативний (D=3 2 −4·3=9−12=−3 ).

Відповідь:

Взагалі, коли ми маємо справу з цілими рівняннями високих ступенів, завжди треба бути готовим до пошуку нестандартного методу чи штучного прийому для їх вирішення.

Розв'язання дробово раціональних рівнянь

Спочатку корисно розібратися, як розв'язувати дробово раціональні рівняння виду , де p(x) і q(x) – цілі раціональні висловлювання. А далі ми покажемо, як звести рішення решти дробово раціональних рівнянь до розв'язання рівнянь зазначеного виду.

В основі одного з підходів до вирішення рівняння лежить наступне твердження: числовий дріб u/v , де v - відмінне від нуля число (інакше ми зіткнемося з , яке не визначено), дорівнює нулю тоді і тільки тоді, коли її чисельник дорівнює нулю, то є, і тоді, коли u=0 . В силу цього твердження рішення рівняння зводиться до виконання двох умов p(x)=0 і q(x)≠0 .

Цьому висновку відповідає наступний алгоритм розв'язання дробово раціонального рівняння. Щоб вирішити дробове раціональне рівняння виду, треба

• вирішити ціле раціональне рівняння p (x) = 0;
• та перевірити, чи виконується для кожного знайденого кореня умова q(x)≠0 , при цьому
• якщо виконується, цей корінь є коренем вихідного рівняння;
• якщо не виконується, цей корінь – сторонній, тобто, не є коренем вихідного рівняння.

Розберемо приклад застосування озвученого алгоритму під час вирішення дробового раціонального рівняння.

приклад.

Знайдіть коріння рівняння.

Рішення.

Це дробово раціональне рівняння, причому виду , де p (x) = 3 · x-2, q (x) = 5 · x 2 -2 = 0 .

Відповідно до алгоритму розв'язання дробово раціональних рівнянь цього виду, нам спочатку треба розв'язати рівняння 3·x−2=0 . Це лінійне рівняння, коренем якого є x = 2/3.

Залишилося виконати перевірку для цього кореня, тобто перевірити, чи він задовольняє умові 5·x 2 −2≠0 . Підставляємо у вираз 5 x 2 −2 замість x число 2/3, отримуємо. Умова виконана, тому x=2/3 є коренем вихідного рівняння.

Відповідь:

2/3 .

До розв'язання дробового раціонального рівняння можна підходити з трохи іншої позиції. Це рівняння рівносильне цілому рівнянню p(x)=0 на змінній x вихідного рівняння. Тобто, можна дотримуватись такого алгоритму розв'язання дробово-раціонального рівняння :

• розв'язати рівняння p(x)=0;
• знайти ОДЗ змінної x;
• взяти коріння, що належать області допустимих значень, - вони є шуканим корінням вихідного дробового раціонального рівняння.

Наприклад вирішимо дробове раціональне рівняння з цього алгоритму.

приклад.

Розв'яжіть рівняння.

Рішення.

По-перше, розв'язуємо квадратне рівняння x 2 −2·x−11=0 . Його коріння можна обчислити, використовуючи формулу коренів для парного другого коефіцієнта. D 1 =(−1) 2 −1·(−11)=12, та .

По-друге, знаходимо ОДЗ змінної x для вихідного рівняння. Її становлять усі числа, для яких x 2 +3·x≠0 , що те саме x·(x+3)≠0 , звідки x≠0 , x≠−3 .

Залишається перевірити, чи входять знайдене на першому кроці коріння в ОДЗ. Очевидно, що так. Отже, вихідне дробово раціональне рівняння має два корені.

Відповідь:

Зазначимо, що такий підхід вигідніший за перший, якщо легко знаходиться ОДЗ, і особливо вигідний, якщо ще при цьому корені рівняння p(x)=0 ірраціональні, наприклад, або раціональні, але з досить великим чисельником і/або знаменником, наприклад, 127/1101 та −31/59 . Це з тим, що у разі перевірка умови q(x)≠0 вимагатиме значних обчислювальних зусиль, і простіше виключити сторонні коріння по ОДЗ.

В інших випадках при вирішенні рівняння , особливо коли коріння рівняння p (x) = 0 цілі, вигідніше використовувати перший з наведених алгоритмів. Тобто, доцільно відразу знаходити коріння цілого рівняння p(x)=0, після чого перевіряти, чи виконується для них умова q(x)≠0, а не знаходити ОДЗ, після чого вирішувати рівняння p(x)=0 на цій ОДЗ . Це з тим, що у разі зробити перевірку зазвичай простіше, ніж знайти ОДЗ.

Розглянемо рішення двох прикладів для ілюстрації обумовлених нюансів.

приклад.

Знайдіть коріння рівняння.

Рішення.

Спочатку знайдемо коріння цілого рівняння (2·x−1)·(x−6)·(x 2 −5·x+14)·(x+1)=0, складеного з використанням чисельника дробу Ліва частина цього рівняння – твір, а права – нуль, тому, згідно з методом розв'язання рівнянь через розкладання на множники, це рівняння рівносильне сукупності чотирьох рівнянь 2·x−1=0 , x−6=0 , x 2 −5·x+ 14=0, x+1=0. Три з цих рівнянь лінійні і одне квадратне, їх ми вміємо вирішувати. З першого рівняння знаходимо x = 1/2, з другого - x = 6, з третього - x = 7, x = -2, з четвертого - x = -1.

Знайденим корінням досить легко виконати їх перевірку на предмет того, чи не звертається при них в нуль знаменник дробу, що знаходиться в лівій частині вихідного рівняння, а визначити ОДЗ, навпаки, не так просто, так як для цього доведеться вирішувати рівняння алгебри п'ятого ступеня. Тому відмовимося від знаходження ОДЗ на користь перевірки коренів. Для цього по черзі підставляємо їх замість змінної x у вираз x 5 −15·x 4 +57·x 3 −13·x 2 +26·x+112, що виходять після підстановки, і порівнюємо їх з нулем: (1/2) 5 −15·(1/2) 4 + 57·(1/2) 3 −13·(1/2) 2 +26·(1/2)+112= 1/32−15/16+57/8−13/4+13+112= 122+1/32≠0 ;
6 5 −15·6 4 +57·6 3 −13·6 2 +26·6+112= 448≠0 ;
7 5 −15·7 4 +57·7 3 −13·7 2 +26·7+112=0;
(−2) 5 −15·(−2) 4 +57·(−2) 3 −13·(−2) 2 + 26·(−2)+112=−720≠0 ;
(−1) 5 −15·(−1) 4 +57·(−1) 3 −13·(−1) 2 + 26·(−1)+112=0 .

Таким чином, 1/2 , 6 і −2 є корінням вихідного дробового раціонального рівняння, а 7 і −1 – сторонні корені.

Відповідь:

1/2 , 6 , −2 .

приклад.

Знайдіть коріння дробового раціонального рівняння.

Рішення.

Спочатку знайдемо коріння рівняння (5·x 2 −7·x−1)·(x−2)=0. Це рівняння рівносильне сукупності двох рівнянь: квадратного 5 x 2 −7 x 1 = 0 і лінійного x 2 = 0 . За формулою коренів квадратного рівняння знаходимо два корені, та якщо з другого рівняння маємо x=2 .

Перевіряти, чи не звертається в нуль знаменник при знайдених значеннях x досить неприємно. А визначити область допустимих значень змінної x у вихідному рівнянні досить легко. Тому діятимемо через ОДЗ.

У нашому випадку ОДЗ змінної x вихідного дробово раціонального рівняння становлять усі числа, крім тих, для яких виконується умова x 2 +5 x-14 = 0 . Корінням цього квадратного рівняння є x=−7 і x=2 , звідки робимо висновок про ОДЗ: її становлять такі x , що .

Залишається перевірити, чи належать знайдене коріння і x=2 області допустимих значень. Коріння - належать, тому, є корінням вихідного рівняння, а x=2 – не належить, тому, це сторонній корінь.

Відповідь:

Ще корисним буде окремо зупинитися у випадках, як у дробовому раціональному рівнянні виду в чисельнику перебуває число, тобто, коли p(x) представлено якимось числом. При цьому

• якщо це число відмінно від нуля, то рівняння не має коріння, тому що дріб дорівнює нулю тоді і тільки тоді, коли її чисельник дорівнює нулю;
• якщо це число нуль, корінням рівняння є будь-яке число з ОДЗ.

приклад.

Рішення.

Так як в чисельнику дробу, що знаходиться в лівій частині рівняння, відмінне від нуля число, то при яких x значення цього дробу не може дорівнювати нулю. Отже, це рівняння не має коріння.

Відповідь:

немає коріння.

приклад.

Розв'яжіть рівняння.

Рішення.

У чисельнику дробу, що знаходиться в лівій частині даного дробового раціонального рівняння, знаходиться нуль, тому значення цього дробу дорівнює нулю для будь-якого x, при якому вона має сенс. Іншими словами, рішенням цього рівняння є будь-яке значення x з ОДЗ цієї змінної.

Залишилося визначити цю область припустимих значень. Вона включає всі такі значення x , при яких x 4 +5 x 3 ≠0 . Розв'язаннями рівняння x 4 +5·x 3 =0 є 0 і −5 , оскільки це рівняння рівносильне рівнянню x 3 ·(x+5)=0 , а воно у свою чергу рівносильне сукупності двох рівнянь x 3 =0 і x +5=0 , звідки і видно це коріння. Отже, областю допустимих значень є будь-які x , крім x=0 і x=−5 .

Таким чином, дробово раціональне рівняння має безліч рішень, якими є будь-які числа, крім нуля і мінус п'яти.

Відповідь:

Зрештою, настав час поговорити про розв'язання дробових раціональних рівнянь довільного вигляду. Їх можна записати як r(x)=s(x) , де r(x) і s(x) – раціональні вирази, причому хоча б один із них дробовий. Забігаючи вперед, скажемо, що їхнє рішення зводиться до вирішення рівнянь вже знайомого нам виду.

Відомо, що перенесення доданку з однієї частини рівняння до іншої з протилежним знаком призводить до рівносильного рівняння, тому рівняння r(x)=s(x) рівносильне рівняння r(x)−s(x)=0 .

Також ми знаємо, що можна будь-яку, тотожно рівну цьому виразу. Таким чином, раціональний вираз у лівій частині рівняння r(x)−s(x)=0 ми завжди можемо перетворити на тотожно рівний раціональний дріб виду .

Так ми від вихідного дробового раціонального рівняння r(x)=s(x) переходимо до рівняння , яке рішення, як з'ясували вище, зводиться до розв'язання рівняння p(x)=0 .

Але тут обов'язково треба враховувати той факт, що при заміні r(x)−s(x)=0 на , і далі на p(x)=0 може відбутися розширення області допустимих значень змінної x .

Отже, вихідне рівняння r(x)=s(x) і рівняння p(x)=0 , до якого ми прийшли, можуть виявитися нерівносильними, і, вирішивши рівняння p(x)=0 ми можемо отримати коріння, яке буде стороннім корінням вихідного рівняння r(x)=s(x) . Виявити і не включати у відповідь сторонні корені можна, або виконавши перевірку, або перевіривши їх належність ОДЗ вихідного рівняння.

Узагальним цю інформацію в алгоритм розв'язання дробового раціонального рівняння r(x)=s(x). Щоб розв'язати дробове раціональне рівняння r(x)=s(x) треба

• Отримати праворуч нуль за допомогою перенесення виразу з правої частини з протилежним знаком.
• Виконати дії з дробами та багаточленами в лівій частині рівняння, тим самим перетворивши її на раціональний дріб виду .
• Розв'язати рівняння p(x)=0.
• Виявити та виключити сторонні корені, що робиться за допомогою їх підстановки у вихідне рівняння або за допомогою перевірки їх належності ОДЗ вихідного рівняння.

Для більшої наочності покажемо весь ланцюжок розв'язання дробових раціональних рівнянь:
.

Давайте розглянемо рішення кількох прикладів із докладним поясненням ходу рішення, щоб прояснити наведений блок інформації.

приклад.

Розв'яжіть дробове раціональне рівняння.

Рішення.

Діятимемо відповідно до щойно отриманого алгоритму рішення. І спочатку перенесемо доданки з правої частини рівняння до лівої, в результаті переходимо до рівняння .

На другому кроці нам потрібно перетворити дробовий раціональний вираз у лівій частині отриманого рівняння до виду дробу. І тому виконуємо приведення раціональних дробів до спільного знаменника і спрощуємо отримане выражение: . Так ми приходимо до рівняння.

На наступному етапі потрібно вирішити рівняння −2·x−1=0 . Знаходимо x=−1/2.

Залишається перевірити, чи не є знайдене число −1/2 стороннім коренем вихідного рівняння. Для цього можна зробити перевірку або знайти ОДЗ змінною вихідного рівняння x. Продемонструємо обидва підходи.

Почнемо із перевірки. Підставляємо вихідне рівняння замість змінної x число −1/2 , отримуємо , що те саме, −1=−1 . Підстановка дає правильну числову рівність, тому x=−1/2 є коренем вихідного рівняння.

Тепер покажемо, як останній пункт алгоритму виконується через ОДЗ. Областю допустимих значень вихідного рівняння є безліч всіх чисел, крім −1 та 0 (при x=−1 та x=0 перетворюються на нуль знаменники дробів). Знайдений на попередньому кроці корінь x=−1/2 належить ОДЗ, отже, x=−1/2 є коренем вихідного рівняння.

Відповідь:

−1/2 .

Розглянемо ще приклад.

приклад.

Знайдіть коріння рівняння.

Рішення.

Нам потрібно розв'язати дрібно раціональне рівняння, пройдемо всі кроки алгоритму.

По-перше, переносимо доданок з правої частини в ліву, отримуємо .

По-друге, перетворимо вираз, що утворився в лівій частині: . В результаті приходимо до рівняння x = 0.

Його корінь очевидний – це нуль.

На четвертому етапі залишається з'ясувати, чи не є знайдений корінь стороннім для початкового раціонального рівняння. При його підстановці у вихідне рівняння виходить вираз. Вочевидь, воно немає сенсу, оскільки містить розподіл на нуль. Звідки укладаємо, що 0 є стороннім коренем. Отже, вихідне рівняння немає коріння.

7, що призводить до рівняння. Звідси можна зробити висновок, що вираз у знаменнику лівої частини повинен бути рівний з правої частини, тобто, . Тепер віднімаємо з обох частин трійки: . За аналогією, звідки, і далі.

Перевірка показує, що обидва знайдені корені є корінням вихідного дробового раціонального рівняння.

Відповідь:

Список літератури.

• Алгебра:навч. для 8 кл. загальноосвіт. установ/[Ю. Н. Макарічев, Н. Г. Міндюк, К. І. Нешков, С. Б. Суворова]; за ред. С. А. Теляковського. - 16-те вид. – М.: Просвітництво, 2008. – 271 с. : іл. - ISBN 978-5-09-019243-9.
• Мордковіч А. Г.Алгебра. 8 клас. У 2 ч. ч. 1. Підручник для учнів загальноосвітніх установ / А. Г. Мордкович. - 11-те вид., стер. – К.: Мнемозіна, 2009. – 215 с.: іл. ISBN 978-5-346-01155-2.
• Алгебра: 9 клас: навч. для загальноосвіт. установ/[Ю. Н. Макарічев, Н. Г. Міндюк, К. І. Нешков, С. Б. Суворова]; за ред. С. А. Теляковського. - 16-те вид. – М.: Просвітництво, 2009. – 271 с. : іл. - ISBN 978-5-09-021134-5.

На цьому уроці буде розглянуто розв'язання раціональних рівнянь. За допомогою раціональних рівнянь вирішується ціла низка завдань, які виникають не лише на сторінках підручника математики, а й у житті. Проте, щоб вирішити раціональне рівняння, його ще необхідно вміти правильно скласти. Тому на даному уроці ми не лише розглянемо приклади розв'язання раціональних рівнянь як таких, а й приклади математичного моделювання завдання, що призводить до виникнення відповідних раціональних рівнянь.

Тема:Алгебраїчні дроби. Арифметичні операції над алгебраїчними дробами

Урок:Розв'язання раціональних рівнянь

Як ви вже встигли помітити на попередньому уроці, основа розв'язання раціональних рівнянь – техніка перетворення раціональних виразів. Розглянемо приклад розв'язання раціонального рівняння.

Приклад 1

Вирішити рівняння: .

Рішення:

Насамперед звернемо увагу на те, що в чисельниках обох дробів, а також у правій частині рівняння стоять парні числа. Тобто можна спростити рівняння, поділивши обидві його частини на . Цей крок не є обов'язковим, але чим простіше рівняння, тим легше його вирішувати, а чим менше числа, що фігурують у рівнянні, тим легше арифметичні обчислення за його розв'язання.

В результаті скорочення отримуємо:

Тепер перенесемо всі члени рівняння в ліву частину, щоб отримати праворуч, а потім наведемо отримані в лівій частині дроби до спільного знаменника:

Нагадаємо, що дріб дорівнює тоді і тільки тоді, коли її чисельник дорівнює , а знаменник не дорівнює . Тому наше рівняння перетворюється на таку систему:

Тепер згадаємо ще один важливий факт: твір одно тоді і тільки тоді, коли хоча б один з його множників дорівнює, а решта множників при цьому існують. І наша система перетворюється на таку:

.

Обидва отримані корені є рішеннями даного рівняння, оскільки за них знаменник визначений.

Розглянуте нами рівняння є моделлю для такого завдання:

Завдання 1

Човен пройшов за течією річки і проти течії річки, витративши весь шлях . Чому дорівнює власна швидкість човна, якщо швидкість течії річки дорівнює?

Рішення:

Розв'язання даної задачі здійснимо за допомогою методу математичного моделювання та виділимо 3 етапи даного методу.

Етап 1. Складання математичної моделі

Позначимо через власну швидкість човна (це стандартний прийом під час вирішення текстових завдань - позначити з допомогою невідомої ту величину, що запитується за умови завдання). Тоді:

Швидкість руху човна за течією річки;

Швидкість руху човна проти течії річки.

У цьому випадку, скориставшись формулою: , отримуємо, що час руху човна за течією річки виражається як , а час руху човна проти течії річки - . Тоді загальний час руху човна дорівнює, звідки отримуємо рівняння:

- це і є математична модель цієї задачі.

Етап 2. Робота з математичною моделлю

У разі робота з математичної моделлю зводиться до розв'язання даного раціонального рівняння, що ми зробили у прикладі 1. У цьому отримали коріння рівняння: .

Етап 3. Відповідь на запитання задачі

Справа в тому, що математична модель тому і є математичною, що абстрагована від реального життя. Якщо брати саме це завдання, то математична модель - це рівняння, яке може мати будь-яке коріння. Проте невідома величина позначає швидкість човна, тому може бути, наприклад, негативною. Або: не може бути менше швидкості течії річки, інакше б човен не зміг би пливти проти течії. І такі обмеження можуть бути в різних завданнях. Тому, перш ніж записати відповідь, необхідно оцінити, чи є вона правдоподібною.

В даному випадку очевидно, що не підходить, тому що човен не зміг би з такою швидкістю плисти проти течії. Тому у відповідь піде лише одна величина: .

Відповідь:

Розглянемо кілька прикладів рішення безпосередньо раціональних рівнянь.

Приклад 2

Вирішити рівняння: .

Рішення:

Перенесемо всі складові в ліву частину, а потім наведемо дроби до спільного знаменника.

Відповідь: .

Приклад 3

Вирішити рівняння: .

Рішення:

У цьому рівнянні у правій частині вже стоїть, тому нічого переносити ліву частину не потрібно. Відразу наведемо дроби в лівій частині до спільного знаменника:

Знову скористаємося тим фактом, що дріб дорівнює тоді і тільки тоді, коли її чисельник дорівнює , а знаменник не дорівнює . З цього випливає, що дане рівняння еквівалентне системі:

Підставивши це значення в знаменник, переконуємося, що він не дорівнює . Отже, це значення змінної є відповіддю.

Відповідь: .

Приклад 4

Вирішити рівняння: .

Рішення:

Схема розв'язання цього рівняння абсолютно така сама, як і в попередніх:

Відповідь: .

До розв'язання раціональних рівнянь часто зводяться різноманітні завдання. Розглянемо один із таких прикладів.

Завдання 2

Чи існує таке значення, при якому різниця дробів і дорівнює?

1. Загальні положення

1.1. З метою підтримки ділової репутації та забезпечення виконання норм федерального законодавства ФДАУ ДНДІ ІТТ «Інформіка» (далі – Компанія) вважає найважливішим завданням забезпечення легітимності обробки та безпеки персональних даних суб'єктів у бізнес-процесах Компанії.

1.2. Для вирішення цього завдання в Компанії запроваджено, функціонує та проходить періодичний перегляд (контроль) система захисту персональних даних.

1.3. Обробка персональних даних у Компанії ґрунтується на наступних принципах:

Законності цілей та способів обробки персональних даних та сумлінності;

Відповідність цілей обробки персональних даних цілям, заздалегідь визначеним та заявленим при зборі персональних даних, а також повноваженням Компанії;

Відповідності обсягу та характеру оброблюваних персональних даних, способів обробки персональних даних цілям обробки персональних даних;

Достовірності персональних даних, їх актуальності та достатності для цілей обробки, неприпустимості обробки надлишкових по відношенню до цілей збору персональних даних;

Легітимності організаційних та технічних заходів щодо забезпечення безпеки персональних даних;

Безперервності підвищення рівня знань працівників Компанії у сфері забезпечення безпеки персональних даних під час їх обробки;

Прагнення постійного вдосконалення системи захисту персональних даних.

2. Цілі обробки персональних даних

2.1. Відповідно до принципів обробки персональних даних, у Компанії визначено склад та цілі обробки.

Цілі обробки персональних даних:

Укладання, супровід, зміна, розірвання трудових договорів, що є підставою для виникнення або припинення трудових відносин між Компанією та її працівниками;

Надання порталу, сервісів особистого кабінету для учнів, батьків та вчителів;

Зберігання результатів навчання;

виконання зобов'язань, передбачених федеральним законодавством та іншими нормативними правовими актами;

3. Правила обробки персональних даних

3.1. У Компанії здійснюється обробка лише тих персональних даних, які представлені у затвердженому Переліку персональних даних, що обробляються у ФДАУ ДНДІ ІТТ «Інформіка»

3.2. У Компанії не допускається обробка наступних категорій персональних даних:

Расова приналежність;

Політичні погляди;

Філософські переконання;

Про стан здоров'я;

Стан інтимного життя;

Національна приналежність;

Релігійні переконання.

3.3. У Компанії не обробляються біометричні персональні дані (відомості, що характеризують фізіологічні та біологічні особливості людини, на підставі яких можна встановити її особистість).

3.4. У Компанії не здійснюється транскордонна передача персональних даних (передача персональних даних на територію іноземної держави до органу влади іноземної держави, іноземної фізичної особи або іноземної юридичної особи).

3.5. У Компанії заборонено ухвалення рішень щодо суб'єктів персональних даних на підставі виключно автоматизованої обробки їх персональних даних.

3.6. У Компанії не здійснюється опрацювання даних про судимість суб'єктів.

3.7. Компанія не розміщує персональні дані суб'єкта у загальнодоступних джерелах без його попередньої згоди.

4. Реалізовані вимоги щодо забезпечення безпеки персональних даних

4.1. З метою забезпечення безпеки персональних даних при їх обробці в Компанії реалізуються вимоги наступних нормативних документів РФ у галузі обробки та забезпечення безпеки персональних даних:

Федеральний закон від 27.07.2006 р. № 152-ФЗ "Про персональні дані";

Постанова Уряду Російської Федерації від 1 листопада 2012 р. N 1119 "Про затвердження вимог щодо захисту персональних даних при їх обробці в інформаційних системах персональних даних";

Постанова Уряду Російської Федерації від 15.09.2008 р. №687 "Про затвердження Положення про особливості обробки персональних даних, що здійснюється без використання засобів автоматизації";

Наказ ФСТЕК Росії від 18.02.2013 N 21 "Про затвердження Складу та змісту організаційних та технічних заходів щодо забезпечення безпеки персональних даних при їх обробці в інформаційних системах персональних даних";

Базова модель загроз безпеці персональних даних при їх обробці в інформаційних системах персональних даних (затверджена заступником директора ФСТЕК Росії 15.02.2008);

Методика визначення актуальних загроз безпеці персональних даних при їх обробці в інформаційних системах персональних даних (затверджено заступником директора ФСТЕК Росії 14.02.2008 р.).

4.2. Компанія проводить оцінку шкоди, яка може бути заподіяна суб'єктам персональних даних та визначає загрози безпеці персональних даних. Відповідно до виявлених актуальних загроз Компанія застосовує необхідні та достатні організаційні та технічні заходи, що включають використання засобів захисту інформації, виявлення фактів несанкціонованого доступу, відновлення персональних даних, встановлення правил доступу до персональних даних, а також контроль та оцінку ефективності вживаних заходів.

4.3. У Компанії призначено осіб, відповідальних за організацію обробки та забезпечення безпеки персональних даних.

4.4. Керівництво Компанії усвідомлює необхідність і зацікавлене у забезпеченні належного як з погляду вимог нормативних документів РФ, і обгрунтованого з погляду оцінки ризиків бізнесу рівня безпеки персональних даних, оброблюваних у межах виконання основний діяльності Компанії.