Электронное пособие по теме: «Уравнения» 7-9 классы к учебнику автора А.Г. Мордковича

Первые упоминания о решении уравнений содержатся в древнеегипетских папирусах. Математический папирус Ахмеса (также известен как папирус Ринда или папирус Райнда) древнеегипетское учебное руководство по арифметике и геометрии периода Среднего царства, переписанное ок до н. э. писцом по имени Ахмес на свиток папируса длиной 5,25 м. и шириной 33 см. Папирус Ахмеса был обнаружен в 1858 и часто называется папирусом Райнда по имени его первого владельца. Московский математический папирус, или математический папирус Голенищева, является древнейшим известным современности математическим текстом. Он был составлен около 1850 до н. э. в Древнем Египте, следовательно, превосходит по древности Папирус Ринда (Папирус Ахмеса). Задача 26 папируса Райнда. «Количество и его четвертая часть дают вместе 15». Решение: Считай с 4, возьми четверть, получишь 1, вместе 5. Искомое число 12. В основе решения лежит идея пропорциональной зависимости, которая в древности была широко распространена.

Этот метод в средневековой Европе назван «метод ложного положения». Используя современные обозначение можно изложить ход решения этой задачи следующим образом: В задаче нужно найти х. Египтянин берет «ложное положение» х 1 = 4. Он получает р 1 =5, а по условию р =15. Имеет пропорцию Буквенные обозначения, которые мы используем вошли в математику лишь в XVIв. в Европе. До этого времени ученые всех стран и народов в течении многих столетий решали уравнения с числовыми коэффициентами т.е. вместо букв а, b, с уравнения содержали какие-либо числа. Линейные уравнения Уравнение вида: где называют линейным уравнением с одним неизвестным.

Свойства уравнений 1) Слагаемое можно перенести из одной части уравнения в другую изменив его знак, при этом получится уравнение равносильное данному. 2) Обе части уравнения можно умножить или разделить на одно и тоже отличное от нуля число, при этом получится уравнение равносильное данному. Решить уравнение, значит найти его корни или установить, что оно не имеет корней. А теперь решите задания на карточках. При выборе карточек обратите внимание на их цвет: желтые карточки позволяют получить отметку 3, зеленые - 4, красные - 5.

Решите уравнение Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4

Решите уравнение: Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4

Вариант 3 Вариант 4 Вариант 1 Вариант 2 Решите уравнение:

Вариант 1 Вариант 2 Решите уравнение:

Вариант 3 Вариант 4 Решите уравнение:

Вариант 1 Вариант 2 Решите уравнение:

Вариант 3 Вариант 4 Решите уравнение:

Вернемся к странице из истории математики. С помощью метода «ложного положения» египтяне решали также задачи, сводящиеся к двучленному квадратному уравнению вида Приведем пример. Задача 6 Московского папируса. « длины являются шириной, а площадь - 12». Требуется найти стороны поля, имеющего форму прямоугольника. В тексте папируса дано решение: Вероятно писец рассуждал так: возьмем «ложное положение» длины x 1 =1.Тогда площадь р 1 =. По условию площадь р =12. Составляется пропорция Итак, в египетских текстах есть зачатки алгебры как науки о решении уравнений.

Квадратные уравнения В современной алгебре квадратным уравнением называется уравнение вида где коэффициенты любые действительные числа, причем Неполным квадратным уравнением называется уравнение вида Пример a) Пример b) Решение

Пример с) Решение. Уравнение имеет два корня Пример d) Уравнение не имеет корней. Пример е) Данное уравнение также является неполным квадратным уравнением, оно всегда имеет один корень При решении квадратных уравнений можно использовать различные способы разложения на множители. Так при решении уравнения b был применен способ вынесения общего множителя. Существует другой способ – способ группировки.

Одно и то же уравнение можно решить множеством способов. Рассмотрим некоторые из них на примере квадратного уравнения I способ. Рассмотрим квадратный трехчлен Значит, заданное уравнение можно переписать в виде II способ. Рассмотрим квадратный трехчлен и разложим его на множители, используя метод выделения полного квадрата; предварительно представим слагаемое 3 в виде 4-1.Имеем Итак, корни трехчлена Воспользовавшись формулой разности квадратов, получим

Рассмотрим графический способ решения уравнений. Построим график функции Координаты вершины: Ось параболы – прямая III способ – графический. Возьмем на оси абсцисс две точки, симметричные относительно оси параболы, например точки Построим на координатной плоскости точки Через точки проводим параболу

Итак, корнями уравнения являются абсциссы точек пересечения параболы с осью абсцисс т.е. Рассмотрим другой способ решения уравнения Запишем уравнение в виде Построим в одной системе координат графики функций графиков Итак, корнями уравнения являются абсциссы точек пересечения построенных

Исходное уравнение можно решить еще несколькими способами, преобразовав уравнение к виду или к виду Затем вводят функции, строят графики и находят абсциссы точек пересечения графиков построенных функций. Решите уравнение графически Вариант 1Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4

Решите уравнение графически Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4

Решите уравнение графически Вариант 1 Вариант 2 С помощью графиков покажите, что уравнение имеет только один корень. Найдите два последовательных целых числа, между которыми находится этот корень:

IV способ - с помощью формулы корней квадратного уравнения Для решения квадратного уравнения вида можно использовать следующий алгоритм: 1. Вычислить дискриминант по формуле 2. Если то квадратное уравнение не имеет корней. 3. Если то квадратное уравнение имеет один корень: 4. Если то квадратное уравнение имеет два ко рня : Так как данное квадратное уравнение имеет два корня. Эти корни находим по формуле

В случае если b – четное число, т.е. тогда Уравнение вида является приведенным квадратным уравнением. Если числа таковы, что то эти числа – корни уравнения. С помощью этого утверждения, а точнее утверждения, обратного теореме Виета можно решать приведенные квадратные уравнения. Итак, корни уравнения

Если в уравнении сумма то один корень уравнения всегда 1, а другой корень вычисляется по формуле В уравнении сумма следовательно Как видите, мы действительно решили одно уравнение различными способами и получили одинаковые решения.

Вариант 1 Вариант 2 Вариант 4Вариант 3 Решите уравнения

Вариант 1 Вариант 2 Решите уравнения

Вариант 3 Вариант 4

Если рациональное выражение, то уравнение называется рациональным уравнением. Пример Рациональное уравнение Проверим найденные корни: т.е. являются корнями исходного уравнения.

Пример Решим уравнение методом введения переменной. Пусть Это позволит переписать уравнение в виде Из уравнения находим Проверим найденные корни Оба корня этому условию удовлетворяют.

Корнями первого уравнения являются числа 1 и 4, корнями второго уравнения – \ числа Ответ: 1, 4, Метод введения новой переменной применяется также при решении биквадратных уравнений. Уравнение вида называется биквадратным уравнением. Поскольку нам предстоит решить еще два уравнения: Пример Введем переменную

Ответ: 2, -2. Получим

Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3Вариант 4 Решите уравнения

Уравнения для любознательных

При решении следующих уравнений примените условие существования дроби. Вариант 1Вариант 2Вариант 3Вариант 4

При решении следующих уравнений примените условие равенства дроби нулю. Вариант 1Вариант 2

Вариант 3Вариант 4

Уравнения для любознательных

Если в уравнении переменная содержится под знаком квадратного корня, то такое уравнение называют иррациональным. Обратимся к страницам из истории математики. Понятие иррациональные числа было известно пифагорейцам. Теорема Пифагора привела математиков к открытию несоизмеримых отрезков. они получили совершенно парадоксальное утверждение: длину диагонали квадрата нельзя измерить никаким натуральным числом. Это утверждение подрывало основной тезис их учения: «все есть число». Открытие несоизмеримости показало, что, владея только рациональными числами нельзя найти длину любого отрезка. Значит множество отрезков значительно шире множества рациональных чисел. Греки решили строить математику не по пути расширения понятия числа, которое привело бы их к рассмотрению иррациональных чисел, а с помощью геометрических величин. В отличии от пифагорейцев ученые Древнего Востока без каких-либо объяснений использовали приближенные значения чисел. Так они записывали 1,41 вместо вместо числа Вернемся к современной математике и рассмотрим способы решения иррациональных уравнений. Иррациональные уравнения

Пример: Метод возведения в квадрат обеих частей уравнения основной метод решения иррациональных уравнений. Метод возведения в квадрат несложен, но иногда приводит к неприятностям. Пример:

не является корнем заданного иррационального уравнения. Проверка подтвердит данное утверждение. Проверка: Полученное выражение не имеет смысла. Под корнем четной степени не может быть отрицательного числа. посторонний корень Заданное иррациональное уравнение не имеет корней. Но значение будучи корнем рационального уравнения Вывод: Пример:

Проверка: Вывод: заданное иррациональное уравнение не имеет корней. Итак, иррациональное уравнение решают методом возведения обеих его частей в квадрат; решив полученное в итоге рациональное уравнение надо обязательно сделать проверку, отсеяв возможные посторонние корни. Пример:

Проверка: Значит, оба найденные значения – корни уравнения. Ответ: 4; 5. Пример: Данное уравнение решим методом введения новой переменной. Пусть Вернемся к исходной переменной. Ответ: 1.

Немного теории. Определение. Два уравнения называют равносильными, если они имеют одинаковые корни (или, в частности, если оба уравнения не имеют корней). Обычно при решении уравнения стараются заменить данное уравнение более простым, но равносильным ему. Такую замену называют равносильным преобразованием уравнения. Равносильными преобразованиями уравнения являются следующие преобразования: 1.Перенос членов уравнения из одной части уравнения в другую с противоположными знаками. Например, замена уравнения уравнением есть равносильное преобразование уравнения. Это значит, что уравнения равносильны. 2. Умножение или деление обеих частей уравнения на одно и то же отличное от нуля число. Например, замена уравнения уравнением (обе части уравнения умножили почленно на 10) есть равносильное преобразование уравнения.

Неравносильными преобразованиями уравнения являются следующие преобразования: 1. Освобождение от знаменателей, содержащих переменные. Например, замена уравнения уравнением есть неравносильное преобразование уравнения. Дело в том, что уравнение имеет два корня: 2 и 2, а заданному уравнению значение удовлетворять не может (знаменатель обращается в нуль). В подобных случаях говорят так: посторонний корень. 2. Возведение обеих частей уравнения в квадрат. Если в процессе решения уравнения применялось одно из указанных неравносильных преобразований, то все найденные корни надо проверить подстановкой в исходное уравнение, поскольку среди них могут оказаться посторонние корни. Определение. Областью определения уравнения называется множество где – области определения функций f и g.

Пример Сложив дроби, стоящие в левой части, получим уравнение равносильное исходному. Это же уравнение в свою очередь, равносильно системе Квадратное уравнение имеет корни где - посторонний корень. Рассмотрим решение уравнения

Следовательно, исходное уравнение равносильно совокупности или

Уравнения с переменной под знаком модуля 1. Абсолютной величиной числа a (обозначается |a|) называется расстояние от точки, изображающей данное число а на координатной прямой, до начала отсчета. Основные свойства модуля Пример Ясно, что здесь есть две возможности: или Откуда несложно получить Из определения следует, что Ответ:

Отметим, что при решении уравнений вида наиболее рациональный путь переход к совокупности Пример Здесь указанный выше прием освобождает нас от необходимости находить интервалы знакопостоянства квадратного трехчлена с «неприятными» корнями. Имеем: Ответ:

Решите уравнение

Уравнение с параметрами. Немного теории. С параметрами учащиеся встречаются при введении некоторых понятий. Например функция прямая пропорциональность: линейная функция: линейное уравнение: квадратное уравнение: Определение. Уравнение – внешний вид и решение, которого зависит от значений одного или нескольких параметров называется уравнением с параметрами. Решить уравнение с параметрами означает 1. Найти все системы значений параметров, при которых данное уравнение имеет решения. 2. Найти все решения для каждой найденной системы значений параметров, т.е для неизвестного и параметров должны быть указаны свои области допустимых значений.

Ответ: Если то нет решений; Если то Пример: Ответ: Еслитолюбое число; еслито нет решений; еслито Пример Пример: При каких значениях к уравнение имеет корни? Приведите пример положительного значения k, при котором выполняется это условие. Решение. Уравнение имеет корни, если

Ответ:При пример Пример: При каких значениях к уравнение не имеет корней? Приведите пример отрицательного значения к, при котором выполняется это условие. Решение Уравнение не имеет корней, если При и при уравнение имеет корни. При уравнение не имеет корней, например при Ответ: припример

Задания, которые оцениваются в 4 бала 1. Найдите все целые значения, к при которых уравнение имеет два корня. 2. Найдите все целые значения m, при которых уравнение имеет два корня 3. При каком значении m уравнение имеет два корня? Найдите эти корни. 4. При каком значении k уравнение имеет два корня? Найдите эти корни. 5. При каких значениях с уравнение имеет корни? 6. При каких значениях с уравнение имеет корни? Задания, которые оцениваются в 6 балов. 1. При каких значениях а корни уравнения принадлежат промежутку 2. При каких значениях p корни уравнения принадлежат промежутку

4. При каких значениях а число 1 находится между корнями квадратного трехчлена 5. При каких значениях b уравнение имеет два различных положительных корня? 6. При каких значениях k уравнение имеет корни разных знаков? 7. При каком значении m сумма квадратов корней уравнения минимальна? 8. При каком значении m сумма квадратов корней уравнения минимальна? 3. При каких значениях а один корень квадратного уравнения больше а другой меньше 9. Докажите, что уравнение не имеет корней. 10. Докажите, что уравнение не имеет корней. 11. Докажите, что число 1 является корнем уравнения 12. Докажите, что уравнение имеет корень, равный 2, и других корней у него нет. и других корней у этого уравнения нет.

Уравнения для любознательных Эти уравнения представляют собой комбинированные задания, в процессе решения которых отрабатываются стандартные алгоритмы решения уравнений, а также формируются и закрепляются навыки работы с областью допустимых значений и отбором корней. Эти уравнения предназначены в качестве индивидуальных заданий для сильных учеников.

Применение уравнений. Уравнения Навье – Стокса –система дифференциальных уравнений в частных производных, описывающая движение вязкой жидкости. Уравнения Навье-Стокса являются одними из важнейших в гидродинамике и применяются в математическом моделировании многих природных явлений и технических задач. Названы по имени французского физика Луи –Навье и британского математика Джорджа Стокса. Система состоит из уравнения движения уравнения неразрывности. Одним из применений системы уравнений является описание течений в мантии Земли. Вариации уравнения используются для описания движения воздушных масс атмосферы в частности при формировании прогноза погоды. В анализе решений уравнения заключается суть одной из открытых проблем, за решение которых математический институт Клэя назначил премию в 1 млн. долларов США. Необходимо доказать или опровергнуть существование глобального гладкого решения задачи Коши для трехмерных уравнений Навье-Стокса.