Контрольная работа по теме «Показательные уравнения и неравенства»учебно-методический материал по алгебре (11 класс)

a. графического метода —

6. Показательные уравнения и неравенства

Рассмотрим основные методы решения показательных уравнений.

1. Приведение обеих частей уравнения к одинаковому основанию:

2. Вынесение общего множителя за скобки.

3. Уравнения, в которых правая и левая часть не приводится к одному основанию, можно решить логарифмированием:

4. Введение новой переменной.

5. Уравнение вида , где , , , , .

6. Показательно-степенные уравнения

7. Функциональный метод.

Пример 6.1. Решить уравнение .

Пример 6.1. Решить уравнение .

Решение. Найдем предварительно ОДЗ уравнения:

Тогда на ОДЗ получим:

Оба корня принадлежат ОДЗ.

Пример 6.2. Решить уравнение .

Решение. Так как левая часть является строго убывающей функцией, то любое положительное значение эта функция принимает ровно один раз. Следовательно, уравнение имеет единственное решение. Подбором получаем, что решением уравнения является .

Пример 6.3. Решить уравнение .

Решение. Прологарифмируем уравнение по основанию 4:

Пример 6.4. Решить уравнение: .

Решение. Прологарифмируем уравнение, например, по основанию 4. Тогда:

Пример 6.5. Решить уравнение

Решение. Отметим, что

Введем замену , , тогда уравнение примет вид:

Сделаем замену: , , тогда

Переходя обратно к переменной , получаем

Пример 6.6. Решить уравнение

Решение. Проведем предварительно преобразование правой части уравнения

Тогда исходное уравнение привет вид:

6.2. Показательные неравенства

Решение показательных неравенств основывается на свойствах монотонности показательной функции . Напомним, что при функция строго возрастает, а при функция убывает.

Перечислим основные методы решения показательных неравенств.

1. Приведение обеих частей неравенства к одинаковому основанию:

2. Вынесение общего множителя за скобки.

3. Введение новой переменной.

4. Логарифмирование обеих частей неравенства по выбранному основанию.

5. Неравенства вида , где , , , , .

6. Неравенства вида

Пример 6.7. Решить неравенство .

Решение. Так как ; , то, учитывая, что основание , исходное неравенство перепишется в виде:

Пример 6.8. Решить неравенство .

Решение. Так как основание , то

Пример 6.9. Решить неравенство .

Решение. Так как основание , то

Пример 6.10. Решить неравенство .

Пример 6.11. Решить неравенство .

Пример 6.12. Решить неравенство .

Сделаем замену , , тогда исходное неравенство примет вид:

Пример 6.13. Решить неравенство

Сделаем замену: , , тогда

Пример 6.14. Решить неравенство:

Разделим обе части неравенства на , получаем .

Сделаем замену , тогда

Пример 6.15. Решить неравенство:

Решение: Исходное неравенство равносильно совокупности двух систем:

Пример 6.16. Решить неравенство:

Решим первую систему полученной совокупности:

Данная система решений не имеет.

Решим вторую систему совокупности:

Пример 6.17. Решить неравенство .

Последнее неравенство равносильно совокупности двух систем:

Сравним числа и . Так как , а , то , значит . Тогда получаем, что первая система решений не имеет, а решением второй служит промежуток .

Пример 6.18. Решить неравенство: .

Решение. Область определения неравенства определяется условием . Исходное неравенство равносильно совокупности:

Из уравнения получаем .

Так как , то первое неравенство системы можно записать в виде

Учитывая условие , получаем решение системы – промежуток . Тогда решение исходного неравенства имеет вид .

Показательные уравнения и неравенства с примерами решения

Рассмотрим уравнения, в которых переменная (неизвестное) находится в показателе степени. Например:

Уравнения такого вида принято называть показательными.

Решении показательных уравнений

При решении показательных уравнений нам будет полезно следствие из теоремы о свойствах показательной функции.

Каждому значению показательной функции соответствует единственный показатель s.

Пример:

Решение:

Согласно следствию из равенства двух степеней с одинаковым основанием 3 следует равенство их показателей. Таким образом, данное уравнение равносильно уравнению

Пример:

Решение:

а) Данное уравнение равносильно (поясните почему) уравнению

Если степени с основанием 3 равны, то равны и их показатели:

Решив это уравнение, получим

При решении каждого уравнения из примера 2 сначала обе части уравнения представили в виде степени с одним и тем же основанием, а затем записали равенство показателей этих степеней.

Пример:

Решение:

а) Данное уравнение равносильно уравнению

Решая его, получаем:

Так как две степени с одинаковым основанием 2 равны, то равны и их показатели, т. е. откуда находим

б) Разделив обе части уравнения на получим уравнение равносильное данному. Решив его, получим

При решении примера 3 а) левую часть уравнения разложили на множители. Причем за скобку вынесли такой множитель, что в скобках осталось числовое выражение, не содержащее переменной.

Пример:

Решение:

Таким образом, из данного уравнения получаем

Итак, с учетом обозначения имеем:

При решении примера 4 был использован метод введения новой переменной, который позволил свести данное уравнение к квадратному относительно этой переменной.

Пример:

Решение:

Можно заметить, что 2 — корень данного уравнения. Других корней уравнение не имеет, так как функция, стоящая в левой части уравнения, возрастающая, а функция, стоящая в правой части уравнения, убывающая. Поэтому уравнение имеет не более одного корня (см. теорему из п. 1.14).

Пример:

Решение:

Пример:

При каком значении а корнем уравнения является число, равное 2?

Решение:

Поскольку х = 2 — корень, то верно равенство

Решив это уравнение, найдем

Показательные уравнения и их системы

Показательным уравнением называется уравнение, в ко тором неизвестное входит в показатель степени. При решении показательных уравнений полезно использовать следующие тождества:

Приведем методы решения некоторых типов показательных уравнений.

1 Приведение к одному основанию.

Метод основан на следующем свойстве степеней: если две степени равны и равны их основания, то равны и их показатели, т.е. уравнения надо попытаться привести к виду . Отсюда

Пример №1

Решение:

Заметим, что и перепишем наше уравнение в виде

Применив тождество (1), получим Зх — 7 = -7х + 3, х = 1.

Пример №2

Решение:

Переходя к основанию степени 2, получим:

Согласно тождеству (2), имеем

Последнее уравнение равносильно уравнению 4х-19 = 2,5х.

2 Введение новой переменной.

Пример №3

Решение:

Применив тождество 2, перепишем уравнение как

Введем новую переменную: Получим уравнение

которое имеет корни Однако корень не удовлетворяет условию Значит,

Пример №4

Решение:

Разделив обе части уравнения на получим:

последнее уравнение запишется так:

Решая уравнение, найдем

Значение не удовлетворяет условию Следовательно,

Пример №5

Решение:

Заметим что Значит

Перепишем уравнение в виде

Корнями данного уравнения будут

III Вынесение общего множителя за скобку.

Пример №6

Решение:

После вынесения за скобку в левой части , а в правой , получим Разделим обе части уравнения на получим

Системы простейших показательных уравнений

Пример №7

Решите систему уравнений:

Решение:

По свойству степеней система уравнений равносильна следующей

системе : Отсюда получим систему

Очевидно, что последняя система имеет решение

Пример №8

Решите систему уравнений:

Решение:

По свойству степеней система уравнений равносильна следующей системе: Последняя система, в свою очередь, равносильна системе:

Умножив второе уравнение этой системы на (-2) и сложив с первым, получим уравнение —9х=-4. Отсюда, найдем Подставив полученное значение во второе уравнение, получим

Пример №9

Решите систему уравнений:

Решение:

Сделаем замену: Тогда наша система примет вид:

Очевидно, что эта система уравнений имеет решение

Тогда получим уравнения

Приближенное решение уравнений

Пусть многочлен f(х) на концах отрезка [a,b] принимает значения разных знаков, то есть . Тогда внутри этого отрезка существует хотя бы одно решение уравнения Дх)=0. Это означает, что существует такое (читается как «кси»), что

Это утверждение проиллюстрировано на следующем чертеже.

Рассмотрим отрезок содержащий лишь один корень уравнения .

Метод последовательного деления отрезка пополам заключается в последовательном разделении отрезка [a, b] пополам до тех пор, пока длина полученного отрезка не будет меньше заданной точности

  1. вычисляется значение f(х) выражения
  2. отрезок делится пополам, то есть вычисляется значение
  3. вычисляется значение выражения f(х) в точке
  4. проверяется условие
  5. если это условие выполняется, то в качестве левого конца нового отрезка выбирается середина предыдущего отрезка, то есть полагается, что (левый конец отрезка переходит в середину);
  6. если это условие не выполняется, то правый конец нового отрезка переходит в середину, то есть полагается, что b=x;
  7. для нового отрезка проверяется условие
  8. если это условие выполняется , то вычисления заканчиваются. При этом в качестве приближенного решения выбирается последнее вычисленное значение х. Если это условие не выполняется, то, переходя к пункту 2 этого алгоритма, вычисления продолжаются.

Метод последовательного деления пополам проиллюстрирован на этом чертеже:

Для нахождения интервала, содержащего корень уравнения вычисляются значения

Оказывается, что для корня данного уравнения выполнено неравенство. Значит, данное уравнение имеет хотя бы один корень, принадлежащий интервалу (-1 -А; 1+А). Для приближенного вычисления данного корня найдем целые и удовлетворяющие неравенству

Пример №10

Найдите интервал, содержащий корень уравнения

Решение:

Поделив обе части уравнения на 2 , получим,

Так как, для нового уравнения

Значит, в интервале, уравнение имеет хотя бы один корень. В то же время уравнение при не имеет ни одного корня, так как,

выполняется. Значит, корень уравнения лежит в (-2,5; 0). Для уточнения этого интервала положим Для проверим выполнение условия

Значит, уравнение имеет корень, принадлежащий интервалу (-1; 0).

Нахождение приближенного корня с заданной точностью

Исходя из вышесказанного, заключаем, что если выполнено неравенство корень уравнения принадлежит интервалу

Пусть Если приближенный

корень уравнения с точностью . Если то корень лежит в интервале если то корень лежит в интервале . Продолжим процесс до нахождения приближенного значения корня с заданной точностью.

Пример №11

Найдите приближенное значение корня уравнения с заданной точностью

Решение:

Из предыдущего примера нам известно, что корень лежит в интервале

(-1; 0). Из того, что заключаем, что корень лежит в интервале (-0,5; 0).

Так как, |(-0,25)41,5(-0,25)2+2,5(-0,25)+0,5| = |-0,046| 1. Если

Изображения графиков показательной функции подсказывают это свойство. На рисунке 27 видно, что при а > 1 большему значению функции соответствует большее значение аргумента. А на рисунке 30 видно, что при 0

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Telegram и логотип telegram являются товарными знаками корпорации Telegram FZ-LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.