Текст учебника. Урок 8. Иррациональные уравнения и неравенства.

Сайт: sdavalka.ru | тренажёр, уроки, видео для подготовки к школьным экзаменам
Курс: Алгебра, полный курс для 10 класса
Книга: Текст учебника. Урок 8. Иррациональные уравнения и неравенства.
Напечатано:: Гость
Дата: воскресенье, 25 октября 2026, 21:11

Описание

Тема: Иррациональные уравнения и неравенства.

Тип урока: Урок изучения нового материала и формирования умений и навыков.
Цели урока:

  1. Сформировать понятие иррационального уравнения, рассмотреть проблему равносильности преобразований, потери и приобретения корней.

  2. Изучить основной метод решения иррациональных уравнений — возведение обеих частей в степень, проанализировать условия его корректности для чётных и нечётных степеней.

  3. Рассмотреть метод решения иррациональных неравенств общего вида, основанный на равносильных переходах к системам.

  4. Развивать логическое мышление и навыки анализа области допустимых значений.

Оборудование: Учебник, проектор, раздаточный материал с алгоритмами, презентация.

1. Определение иррационального уравнения. Равносильность

1.1. Определение
Иррациональным уравнением называется уравнение, в котором переменная содержится под знаком корня (радикала) или под знаком возведения в дробную степень.

  • Примеры: x−2=5, x+13=2, 2x−1=x−2.

1.2. Понятие равносильности
Равносильными (эквивалентными) называются уравнения, у которых множества решений совпадают. В процессе решения мы заменяем исходное уравнение более простым, но при этом важно не нарушить равносильность.

1.3. Посторонние корни и потеря решений
При решении иррациональных уравнений мы часто выполняем преобразования, которые могут привести к появлению посторонних корней или к потере решений.

  • Посторонние корни возникают, когда мы выполняем преобразование, расширяющее область допустимых значений (ОДЗ) уравнения, или когда возводим обе части в чётную степень без проверки знаков.

  • Потеря корней происходит при делении обеих частей на выражение, содержащее переменную, или при "заужении" ОДЗ.

Главное правило: При решении иррациональных уравнений обязательна проверка найденных корней подстановкой в исходное уравнение, если мы не следили за равносильностью переходов.

2. Метод возведения обеих частей уравнения в степень

Это основной метод решения иррациональных уравнений.

2.1. Возведение в нечётную степень
Если обе части уравнения возвести в нечётную степень, то получится уравнение, равносильное исходному (преобразование безопасно, посторонние корни не появляются).

  • Теорема: Уравнения f(x)=g(x) и (f(x))2k+1=(g(x))2k+1 равносильны.

  • Пример 1: x2−13=2.
    Возводим обе части в куб: x2−1=8⇒x2=9⇒x=±3. Проверка не нужна (так как степень нечётная), но для уверенности можно подставить: 9−13=83=2, 9−13=2. Оба корня подходят.

2.2. Возведение в чётную степень
Если обе части уравнения возвести в чётную степень, то равносильность может нарушиться. Полученное уравнение-следствие может содержать посторонние корни.

  • Теорема: При возведении обеих частей уравнения в чётную степень получается уравнение-следствие. Посторонние корни могут появиться.

  • Условия равносильности: Уравнение f(x)=g(x) равносильно системе:

    {(f(x))2k=(g(x))2kf(x)⋅g(x)≥0

    Однако на практике чаще используют более простой алгоритм.

Алгоритм решения уравнений вида f(x)=g(x):

  1. Найти ОДЗ (из первых двух условий автоматически следует третье, но иногда проще проверить в конце):

    • f(x)≥0 (подкоренное выражение неотрицательно).

    • g(x)≥0 (правая часть неотрицательна, так как корень чётной степени всегда ≥0).

  2. Возвести обе части в квадрат: f(x)=(g(x))2.

  3. Решить полученное уравнение.

  4. Проверить найденные корни на выполнение условий f(x)≥0 и g(x)≥0 (или подставить в исходное уравнение).

  • Пример 2: Решить 2x−5=x−4.

    • Решение:

      1. Условия: 2x−5≥0 (ОДЗ корня) и x−4≥0 (неотрицательность правой части).

      2. Возводим в квадрат: 2x−5=(x−4)2

      3. 2x−5=x2−8x+16⇒x2−10x+21=0⇒x1=3,x2=7.

      4. Проверяем условия:

        • Для x=3: x−4=−1<0 — не подходит (правая часть отрицательна, а корень не может быть равен отрицательному числу).

        • Для x=7: 2⋅7−5=9≥0, 7−4=3≥0. Подходит.

    • Ответ: x=7.

  • Пример 3: Решить x2−3x+2=2x−4.

    • Решение:

      1. ОДЗ: x2−3x+2≥0 и 2x−4≥0. (Можно решить систему, но проще проверить потом).

      2. Возводим в квадрат: x2−3x+2=2x−4

      3. x2−5x+6=0⇒x1=2,x2=3.

      4. Проверяем ОДЗ подстановкой:

        • x=2: 22−6+2=0≥0, 2⋅2−4=0≥0. Подходит.

        • x=3: 9−9+2=2≥0, 6−4=2≥0. Подходит.

    • Ответ: 2;3.

3. Иррациональные неравенства

Решение иррациональных неравенств сложнее, чем уравнений, так как знак неравенства накладывает дополнительные ограничения.

3.1. Неравенство вида f(x)<g(x)
Так как корень чётной степени всегда неотрицателен, неравенство f(x)<g(x) может иметь решение только если g(x)>0. Кроме того, подкоренное выражение должно быть неотрицательным.

Система равносильности:

f(x)<g(x)⇔{f(x)≥0g(x)>0f(x)<(g(x))2

  • Пример 4: Решить x+3<2.

    • Решение:

      {x+3≥02>0(выполняется всегда)x+3<4{x≥−3x<1
    • Ответ: [−3;1).

3.2. Неравенство вида f(x)>g(x)
Здесь ситуация сложнее, так как правая часть может быть как положительной, так и отрицательной. Нужно рассматривать два случая.

Система равносильности (совокупность двух систем):

f(x)>g(x)⇔[{g(x)≥0f(x)>(g(x))2f(x)≥0 (уже учтено в f(x)>(g(x))2, но лучше добавить){g(x)<0f(x)≥0

Пояснение: Если g(x)<0, то неравенство f(x)>(отрицательное число) выполняется автоматически для всех x из ОДЗ, так как корень неотрицателен.

  • Пример 5: Решить x+5>x−1.

    • Решение:
      Рассмотрим два случая.

      Случай 1: x−1≥0 (правая часть неотрицательна).

      {x≥1x+5≥0 (выполняется при x≥1)x+5>(x−1)2

      Решаем неравенство: x+5>x2−2x+1⇒0>x2−3x−4⇒x2−3x−4<0.
      Корни: x=4 и x=−1. Решение неравенства: −1<x<4. С учётом условия x≥1 получаем: [1;4).

      Случай 2: x−1<0 (правая часть отрицательна).

      {x<1x+5≥0

      Получаем: −5≤x<1.

      Объединяем решения двух случаев: [−5;1)∪[1;4)=[−5;4).

    • Ответ: [−5;4).

4. Закрепление материала

  1. Вопрос классу: Почему при решении уравнения f(x)=g(x) мы требуем g(x)≥0? (Потому что значение квадратного корня не может быть отрицательным).

  2. Вопрос классу: Какое преобразование может привести к потере корней? (Деление на выражение с переменной).

  3. Задание (устно): Найти ОДЗ уравнения x−5+2−x=3. (Система x−5≥0 и 2−x≥0 не имеет решений, значит, уравнение не имеет смысла).

  4. Задание (на доске): Решить уравнение 2x+1=x−1. (Ответ: x=4, так как x=0 не проходит проверку).

5. Итоги урока и домашнее задание

Подведение итогов:
Мы научились решать иррациональные уравнения и неравенства. Главный вывод: возведение в чётную степень требует проверки или учёта дополнительных условий, а при решении неравенств необходимо рассматривать знак правой части. Эти навыки важны для успешной сдачи ЕГЭ.

Домашнее задание:

  1. Выучить алгоритмы решений и условия равносильности.

  2. Решить уравнения:

    • 3x+1=x−1

    • x2−5x=6−2x

  3. Решить неравенства:

    • 2x−3<5

    • x+2>x

  4. (Творческое задание) Составить и решить своё иррациональное уравнение, в котором возникает посторонний корень.