ГДЗ по алгебре 10 класс Шабунин дидактические материалы (Алимов) Базовый и углубленный уровень глава 2 / задание для интересующихся математикой - 4
Авторы: Шабунин М.И., Ткачева М.И., Федорова Н.Е.
Тип книги: Дидактические материалы
Год: 2017
Рекомендуем посмотреть
Подробное решение глава 2 / задание для интересующихся математикой № 4 по алгебре дидактические материалы (Алимов) для учащихся 10 класса Базовый и углубленный уровень, авторов Шабунин, Ткачева, Федорова 2017
Ответ подготовлен нейросетью и может содержать ошибки
Объяснение и пошаговое решение
4.
а) $5\sqrt{1 + |x^2 - 1|} = 3 + |5x + 3|$
Раскроем знак внутреннего модуля под корнем, рассмотрев два случая: $x^2 - 1 \geq 0$ и $x^2 - 1 < 0$.
1. Пусть $x^2 - 1 \geq 0$, то есть $x \in (-\infty; -1] \cup [1; +\infty)$.
Тогда $|x^2 - 1| = x^2 - 1$, и подкоренное выражение принимает вид:
$1 + |x^2 - 1| = 1 + x^2 - 1 = x^2$.
Так как $\sqrt{x^2} = |x|$, исходное уравнение упрощается:
$$
5|x| = 3 + |5x + 3|
$$
Рассмотрим промежутки из условия $x \leq -1$ или $x \geq 1$:
* При $x \leq -1$:
$|x| = -x$, а выражение $5x + 3 \leq 5 \cdot (-1) + 3 = -2 < 0$, следовательно, $|5x + 3| = -(5x + 3) = -5x - 3$.
Подставим эти значения в уравнение:
$$
-5x = 3 + (-5x - 3)
$$
$$
-5x = -5x
$$
Получили тождество $0 = 0$, которое верно при всех $x$. Значит, весь луч $x \leq -1$ является решением.
* При $x \geq 1$:
$|x| = x$, а $5x + 3 > 0$, откуда $|5x + 3| = 5x + 3$.
Уравнение принимает вид:
$$
5x = 3 + 5x + 3
$$
$$
0 = 6
$$
Равенство неверно, поэтому на промежутке $[1; +\infty)$ корней нет.
2. Пусть $x^2 - 1 < 0$, то есть $x \in (-1; 1)$.
Тогда $|x^2 - 1| = -(x^2 - 1) = 1 - x^2$, и подкоренное выражение равно:
$1 + 1 - x^2 = 2 - x^2$.
Уравнение принимает вид:
$$
5\sqrt{2 - x^2} = 3 + |5x + 3|
$$
Корень подмодульного выражения: $5x + 3 = 0 \implies x = -\frac{3}{5}$. Разобьем интервал $(-1; 1)$ точкой $-\frac{3}{5}$:
* Если $x \in \left(-1; -\frac{3}{5}\right)$, то $5x + 3 < 0$, следовательно, $|5x + 3| = -5x - 3$:
$$
5\sqrt{2 - x^2} = 3 - 5x - 3
$$
$$
5\sqrt{2 - x^2} = -5x
$$
Разделим обе части на $5$:
$$
\sqrt{2 - x^2} = -x
$$
Так как $x \in \left(-1; -\frac{3}{5}\right)$, обе части уравнения положительны. Возведем обе части в квадрат:
$$
2 - x^2 = x^2
$$
$$
2x^2 = 2 \implies x^2 = 1 \implies x = \pm 1
$$
Ни одно из значений $x = -1$ и $x = 1$ не принадлежит интервалу $\left(-1; -\frac{3}{5}\right)$. На этом промежутке решений нет.
* Если $x \in \left[-\frac{3}{5}; 1\right)$, то $5x + 3 \geq 0$, следовательно, $|5x + 3| = 5x + 3$:
$$
5\sqrt{2 - x^2} = 3 + 5x + 3
$$
$$
5\sqrt{2 - x^2} = 5x + 6
$$
Так как при $x \geq -\frac{3}{5}$ правая часть $5x + 6 \geq 5 \cdot \left(-\frac{3}{5}\right) + 6 = 3 > 0$, возведем обе части уравнения в квадрат:
$$
25(2 - x^2) = (5x + 6)^2
$$
$$
50 - 25x^2 = 25x^2 + 60x + 36
$$
$$
50x^2 + 60x - 14 = 0
$$
Разделим на $2$:
$$
25x^2 + 30x - 7 = 0
$$
Найдем корни через дискриминант:
$$
D_1 = 15^2 - 25 \cdot (-7) = 225 + 175 = 400 = 20^2
$$
$$
x = \frac{-15 \pm 20}{25}
$$
$$
x_1 = \frac{-15 + 20}{25} = \frac{5}{25} = \frac{1}{5}
$$
$$
x_2 = \frac{-15 - 20}{25} = -\frac{35}{25} = -\frac{7}{5} = -1{,}4
$$
Проверим принадлежность корней промежутку $\left[-\frac{3}{5}; 1\right)$:
Число $x_1 = \frac{1}{5} = 0{,}2$ входит в промежуток $[-0{,}6; 1)$.
Число $x_2 = -1{,}4$ не входит в промежуток $[-0{,}6; 1)$.
Объединяя найденные решения, получаем: $x \leq -1$, $x = \frac{1}{5}$.
Ответ: $x = \frac{1}{5}$, $x \leq -1$.
---
б) $\sqrt{25 + |16x^2 - 25|} = 4 + 4|1 - x|$
Раскроем знак внутреннего модуля, рассмотрев два случая: $16x^2 - 25 \geq 0$ и $16x^2 - 25 < 0$.
1. Пусть $16x^2 - 25 \geq 0$, то есть $x^2 \geq \frac{25}{16}$, откуда $x \in \left(-\infty; -\frac{5}{4}\right] \cup \left[\frac{5}{4}; +\infty\right)$.
Тогда $|16x^2 - 25| = 16x^2 - 25$, и подкоренное выражение равно:
$25 + 16x^2 - 25 = 16x^2$.
Так как $\sqrt{16x^2} = 4|x|$, уравнение принимает вид:
$$
4|x| = 4 + 4|1 - x|
$$
Разделим обе части на $4$:
$$
|x| = 1 + |1 - x|
$$
* При $x \geq \frac{5}{4}$:
Имеем $|x| = x$ и $1 - x \leq 1 - \frac{5}{4} = -\frac{1}{4} < 0$, поэтому $|1 - x| = -(1 - x) = x - 1$.
Уравнение принимает вид:
$$
x = 1 + (x - 1)
$$
$$
x = x
$$
Получили верное числовое равенство при любом $x$. Следовательно, все значения $x \geq \frac{5}{4}$ являются решениями.
* При $x \leq -\frac{5}{4}$:
Имеем $|x| = -x$ и $1 - x > 0$, откуда $|1 - x| = 1 - x$.
Уравнение принимает вид:
$$
-x = 1 + (1 - x)
$$
$$
-x = 2 - x
$$
$$
0 = 2
$$
Равенство ложно, решений на этом промежутке нет.
2. Пусть $16x^2 - 25 < 0$, то есть $x \in \left(-\frac{5}{4}; \frac{5}{4}\right)$.
Тогда $|16x^2 - 25| = 25 - 16x^2$, и подкоренное выражение равно:
$25 + 25 - 16x^2 = 50 - 16x^2$.
Уравнение принимает вид:
$$
\sqrt{50 - 16x^2} = 4 + 4|1 - x|
$$
Модуль $|1 - x|$ меняет знак в точке $x = 1 \in \left(-\frac{5}{4}; \frac{5}{4}\right)$:
* Если $x \in \left[1; \frac{5}{4}\right)$, то $1 - x \leq 0$, поэтому $|1 - x| = x - 1$:
$$
\sqrt{50 - 16x^2} = 4 + 4(x - 1)
$$
$$
\sqrt{50 - 16x^2} = 4x
$$
Так как $x \geq 1$, правая часть положительна. Возведем в квадрат:
$$
50 - 16x^2 = 16x^2
$$
$$
32x^2 = 50 \implies x^2 = \frac{50}{32} = \frac{25}{16} \implies x = \pm \frac{5}{4}
$$
Ни одно из этих значений не принадлежит полуинтервалу $\left[1; \frac{5}{4}\right)$.
* Если $x \in \left(-\frac{5}{4}; 1\right)$, то $1 - x > 0$, поэтому $|1 - x| = 1 - x$:
$$
\sqrt{50 - 16x^2} = 4 + 4(1 - x)
$$
$$
\sqrt{50 - 16x^2} = 8 - 4x
$$
Так как $x < 1$, правая часть $8 - 4x > 4 > 0$. Возведем обе части в квадрат:
$$
50 - 16x^2 = (8 - 4x)^2
$$
$$
50 - 16x^2 = 64 - 64x + 16x^2
$$
$$
32x^2 - 64x + 14 = 0
$$
Разделим на $2$:
$$
16x^2 - 32x + 7 = 0
$$
Найдем корни:
$$
D_1 = (-16)^2 - 16 \cdot 7 = 256 - 112 = 144 = 12^2
$$
$$
x = \frac{16 \pm 12}{16}
$$
$$
x_1 = \frac{16 - 12}{16} = \frac{4}{16} = \frac{1}{4}
$$
$$
x_2 = \frac{16 + 12}{16} = \frac{28}{16} = \frac{7}{4} = 1{,}75
$$
Проверим условие $x \in \left(-\frac{5}{4}; 1\right)$:
Число $x_1 = \frac{1}{4} = 0{,}25$ лежит в интервале $(-1{,}25; 1)$.
Число $x_2 = 1{,}75$ не принадлежит интервалу $(-1{,}25; 1)$.
Объединяя все найденные решения, получаем: $x = \frac{1}{4}$, $x \geq \frac{5}{4}$.
Ответ: $x = \frac{1}{4}$, $x \geq \frac{5}{4}$.
Оцени решение:
Спасибо за оценку!