Задание №5 на ЕГЭ.

Показательные уравнения. Решения!

    Показательные уравнения. Как известно — в состав ЕГЭ входят простые уравнения.

Сами уравнения решаются просто и быстро. Требуется лишь знать свойства показателей степени и...  Об этом далее.

Перечислим свойства показателей степени:

Нулевая степень любого числа равна единице.

Далее:

Следствие из данного свойства:

Ещё немного теории.

Показательным уравнением называется уравнение содержащее переменную в показателе, то есть  это уравнение вида:

f(x)  выражение, которое содержит переменную

Методы решения показательных уравнений

1. В результате преобразований уравнение можно привести к виду:

Тогда применяем свойство:

2. При получении уравнения вида  a ^f(x) = b  используется определение логарифма, получим:

3. В результате преобразований можно получить уравнение вида:

Применяется логарифмирование:

Далее применяем свойство логарифма степени:

Выражаем и находим х.

В задачах вариантов ЕГЭ достаточно будет использовать первый способ.

То есть, необходимо представить левую и правую части в виде степеней с одинаковым основанием, а далее приравниваем показатели и решаем обычное линейное уравнение.

Рассмотрим уравнения:

Найдите корень уравнения 4^1–2х = 64.

Необходимо сделать так, чтобы в левой и правой частях были показательные выражения с одним основанием. 64 мы можем представить как 4 в степени 3. Получим:

4^1–2х = 4³

Основания равны, можем приравнять показатели:

1 – 2х = 3

– 2х = 2

х =  – 1

Проверка:

4^1–2(–1) = 64

4¹⁺² = 64

4³ = 64

64 = 64

Ответ: –1

Найдите корень уравнения 3^х–18 = 1/9.

Известно, что

Значит  3^х-18 = 3^-2

Основания равны, можем приравнять показатели:

х – 18 = – 2

х = 16

Проверка:

3^16–18 = 1/9

3^–2 = 1/9

1/9 = 1/9

Ответ: 16

Найдите корень уравнения:

Представим дробь 1/64 как  одну четвёртую в третьей степени:

Теперь можем приравнять показатели:

2х – 19 = 3

2х = 22

х = 11

Проверка:

Ответ: 11

Найдите корень уравнения:

Представим 1/3 как  3^–1, а 9 как 3 в квадрате, получим:

(3^–1)^8–2х = 3²

3^{–1∙(8–2х)} = 3²

3^–8+2х = 3²

Теперь можем приравнять показатели:

 – 8+2х = 2

2х = 10

х = 5

Проверка:

Ответ: 5

26654. Найдите корень уравнения:

Решение:

Ответ: 8,75

Что хочется отметить особо!!!

Как бы  вы не были уверены в правильности решения — ОБЯЗАТЕЛЬНО делайте проверку.

Ещё теория (чуть-чуть):

Самое простейшее показательное уравнение:

При данных условиях уравнение всегда имеет решение, при том единственное.

Действительно, при а  1 показательная функция монотонно возрастает, а при 0  а  1 — монотонно убывает. В любом случае, она принимает каждое своё значение ровно один раз (видно по графику):

А вот если b 

Действительно, в какую бы степень мы не возвели положительное число a, мы никак не можем получить число отрицательное.

Иррациональные уравнения. Примеры!

   

Если корень квадратный, то обе части уравнения возводим в квадрат.

Если корень третьей степени, то обе части возводим в третью степень.

Здесь работает следующее свойство:

В случае, когда m = n, получаем что  m делённое на n равно единице.

Например, возведём в квадрат выражение:

Если привести пример в числах:

Даже без знания формул и свойств понятно, что если

Ещё раз напоминаю, ОБЯЗАТЕЛЬНО делайте проверку после того, как нашли корни. Рассмотрим задания, которые входят в открытый банк заданий ЕГЭ.

Найдите корень уравнения:

Для того, чтобы избавится от корня, возведём обе части уравнения в квадрат:

Сделайте проверку.

Ответ: 607

 

Найдите корень уравнения:

Возведём обе части уравнения в квадрат:

Сделайте проверку.

Ответ: 16

 

Найдите корень уравнения:

Если уравнение имеет более одного корня, укажите меньший из них.

Здесь необходимо отметить, что   – х ≥ 0, то есть х ≤ 0, так как результат подкоренного выражения есть число неотрицательное. Это означает, что если при решении уравнения получим корни большие нуля, то они не будут являться решением, так как не попадают в область определения.

Возведём обе части уравнения в квадрат:

Сделайте проверку.

Оба корня удовлетворяют неравенству. Выберем меньший.

Меньший из них  – 8.

Ответ: – 8

 

Найдите корень уравнения:

Возведём обе части уравнения в третью степень:

Сделайте проверку.

Ответ: 120

 

Решите уравнение:

Возводим в квадрат обе части, чтобы избавится от корня:

Ответ: –183

Логарифмические уравнения!

Достаточно знать и понимать основное логарифмическое тождество, знать свойства логарифма. Обратите внимание на то, то после решения ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно сделать проверку — подставить полученное значение  в исходное уравнение и вычислить, в итоге должно получиться верное равенство.

Определение: 

Логарифмом числа a  по основанию b называется показатель степени, в который нужно возвести b, чтобы получить a.

Основное логарифмическое тождество:

Например:

 log₃9 = 2, так как  3² = 9

Свойства логарифмов:

Частные случаи логарифмов:

Решим задачи. В первом примере мы сделаем проверку. В последующих проверку сделайте самостоятельно.

Найдите корень уравнения:  log₃(4–x) = 4

Используем основное логарифмическое тождество.

Так как  log_ba = x   b^x = a,  то

3⁴ = 4 – x

x = 4 – 81

x =  – 77

Проверка:

log₃(4–(–77)) = 4

log₃81 = 4

3⁴ = 81  Верно.

Ответ: – 77

Найдите корень уравнения log₅ (4 + x) = 2

Используем основное логарифмическое тождество.

Так как   log_ab = x       b^x = a,   то

5² = 4 + x

x =5² – 4

x = 21

Проверка:

log₅(4 + 21) = 2

log₅25 = 2

5² = 25 Верно.

Ответ: 21

Найдите корень уравнения  log₃(14 – x) = log₃5.

Имеет место следующее свойство, смысл его таков: если в левой и правой частях уравнения имеем логарифмы с одинаковым основанием, то можем приравнять выражения, стоящие под знаками логарифмов.

 Если    log_ca = log_cb,   то  a = b

14 – x = 5

x = 9

Сделайте проверку.

Ответ: 9

Найдите корень уравнения: log₄(x + 3) = log₄(4x – 15).

Если   log_ca = log_cb,   то  a = b

x + 3 = 4x – 15

3x = 18

x = 6

Сделайте проверку.

Ответ: 6

Найдите корень уравнения   log_1/8(13 – x) = – 2.

(1/8)^–2 = 13 – x

8² = 13 – x

x = 13 – 64

x = – 51

Сделайте проверку.

Небольшое дополнение – здесь используется свойство

степени (отрицательная степень дроби).

Ответ: – 51

Найдите корень уравнения  log₂ (4 – x) = 2 log₂ 5.

Преобразуем правую часть. воспользуемся свойством:

log_ab^m = m∙log_ab

log₂(4 – x) = log₂5²

Если    log_ca = log_cb,   то  a = b

4 – x = 5²

4 – x = 25

x = – 21

Сделайте проверку.

Ответ: – 21

Решите уравнение   log₅(x² + 4x) = log₅(x² + 11)

Если    log_ca = log_cb,   то  a = b

x² + 4x = x² + 11

4x = 11

x = 2,75

Сделайте проверку.

Ответ: 2,75

Решите уравнение   log₂(2 – x) = log₂(2 – 3x) +1.

Необходимо с правой стороны уравнения получить выражение вида:

log₂ (......)

Представляем 1 как логарифм с основанием 2:

1 = log₂ 2

Далее применяем свойство:

log_с(ab) = log_сa + log_сb

log₂(2 – x) = log₂(2 – 3x) + log₂2

Получаем:

log₂(2 – x) = log₂ 2 (2 – 3x)

Если    log_ca = log_cb,   то  a = b, значит

2 – x = 4 – 6x

5x = 2

x = 0,4

Сделайте проверку.

Ответ: 0,4

Решите уравнение log_х–125 = 2.  Если уравнение имеет более одного корня, в ответе укажите меньший из них.

Воспользуемся основным логарифмическим тождеством:

(x – 1)²= 25

Далее необходимо решить квадратное уравнение. Кстати, квадратное уравнение, как вы поняли, это очень важная «буковка» в математической азбуке. К нему сводятся очень многие решения совершенно различных задач. Помнить формулы дискриминанта и корней нужно обязательно, и уметь решать такое уравнение вы должны очень быстро, периодически практикуйтесь.

Конечно же, опытный глаз сразу увидит, что в нашем примере выражение, стоящее под знаком квадрата равно 5 или – 5, так как только эти два числа  при возведении в квадрат дают 25, устно можно посчитать:

корни равны 6  и  – 4.

Корень  "–4" не является решением, так как основание логарифма должно быть больше нуля, а при  "– 4" оно равно «–5». Решением является корень 6. Сделайте проверку.

Ответ: 6.

Рациональные уравнения

   

Для  решения достаточно провести безошибочно необходимые преобразования, и уметь решать квадратное уравнение. Напомню, что мы  можем:

1. Умножать и делить левую и правую части уравнения на одно и то же число или выражение.

2. Прибавлять к обеим частям уравнения или вычитать одно и то же число (выражение).

По-другому эта операция звучит так: перенос слагаемых, из левой части в правую и наоборот, при этом знак слагаемого изменяется на противоположный.

3. Можем возводить в квадрат и извлекать квадратный корень из обеих частей.

Квадратное уравнение (общий вид):

И главное! Обязательно делайте проверку после того как найдёте корни. В некоторых примерах вы получите два корня и вам будет нужно выбрать один из них. Так вот – проверку делайте для обоих корней, а затем выбирайте указанный в условии корень. Только в этом случае ошибка будет практически исключена. Решим примеры:

Найдите корень уравнения:

Отметим, что х не равен пяти (обращает знаменатель в ноль). Умножим обе части уравнения на (х – 5):

Сделаем проверку:

Ответ:  –13

Найдите корень уравнения:

Если уравнение имеет более одного корня, в ответе укажите больший из них.

Сразу отметим, что х ≠ 18, так как при х = – 18 знаменатель обращается в ноль, а на ноль делить нельзя. Умножим обе части на (х+18):

Решаем квадратное уравнение:

Больший из них    – 4.

Сделаем проверку (проверяем оба корня):

Ответ: – 4

Решите уравнение:

Если уравнение имеет более одного корня, в ответе запишите меньший из корней.

Умножим обе части на  (х² + 7), получим:

Разложили как разность квадратов.

Произведение равно нулю тогда, когда хотя бы один из множителей равен нулю, значит

х – 2 = 0  или  х + 2 = 0

х₁ = 2            х₂ = – 2

Меньший из корней равен  –2.

Сделаем проверку:

Второй корень в данном случае можно не проверять.

Отмечу, что корни уравнения х² = 4 можно было записать сразу. Но я намеренно сделал разложение, так как это будет математически более грамотно. Разумеется,  на самом ЕГЭ этого можно не делать.

Ответ: –2

Решите уравнение:

Если уравнение имеет более одного корня, в ответе запишите больший из корней.

Так как результат дроби равен 1, то можем записать, что числитель равен знаменателю:

Решаем квадратное уравнение:

Больший из корней равен   5.

Сделаем проверку (проверяем оба корня):

Ответ: 5

Решите уравнение:

Если уравнение имеет более одного корня, в ответе запишите больший из корней.

Умножим обе части на (7х + 11)(6х + 1), получим:

Сокращаем подобные члены, получим     – х² – 15х – 50 = 0

Умножаем обе части на  –1:

Больший из корней  равен    – 5.

Проверка (проверяем оба корня):

Ответ: – 5

Найдите корень уравнения:

Сразу же можно воспользоваться следующим свойством: числители дробей равны, поэтому без лишних преобразований сразу можем приравнять их знаменатели:

4х + 1 = 8

4х = 7

х = 1,75

Сделаем проверку:

В данном примере можно было воспользоваться и обычными преобразованиями, умножить обе части уравнения на   8 (4х + 1).

Ответ: 1,75

Тригонометрические уравнения!

  

Их в данной части ЕГЭ менее 7%. Но это не означает, что их нужно оставить без внимания. В части С тоже необходимо решить тригонометрическое уравнение, поэтому хорошо разобраться с методикой решения и понимать теорию просто необходимо.

Понимание раздела «Тригонометрия»  в математике во многом определяет ваш успех при решении многих задач. Напоминаю, что ответом является целое число или конечная десятичная дробь. После того, как получите корни уравнения, ОБЯЗАТЕЛЬНО сделайте проверку. Много времени это не займёт, а вас избавит от ошибки.

Вспомним формулы корней тригонометрических уравнений, их необходимо знать:

Знание этих значений необходимо, это «азбука», без которой  невозможно будет справиться с множеством заданий. Отлично, если память хорошая, вы легко выучили и запомнили эти значения. Что делать, если этого сделать не получается, в голове путаница, да  просто вы  именно при сдаче экзамена сбились. Обидно будет потерять бал из-за того, что вы запишите при расчётах неверное значение.

Алгоритм восстановления этих значений прост, он также приведён в теории,  полученной вами во втором письме после  подписки на рассылку. Если ещё не подписались, сделайте это! В будущем также рассмотрим, как эти значения можно определить по тригонометрической окружности. Не даром её называют «Золотое сердце тригонометрии».

Сразу поясню, во избежание путаницы, что в рассматриваемых ниже уравнениях даны определения арксинуса, арккосинуса, арктангенса с  использованием угла х для соответствующих  уравнений: cosx=a, sinx=a, tgx=a, где х может быть  и выражением. В примерах ниже у нас аргумент задан именно выражением.

Итак, рассмотрим следующие задачи:

Найдите корень уравнения:

В ответе запишите наибольший отрицательный корень.

Решением уравнения cos x = a  являются два корня:

Определение: Пусть число a по модулю не превосходит единицы. Арккосинусом числа a называется угол x, лежащий в пределах от 0 до Пи, косинус которого равен a.

Значит

Выразим x:

Найдём наибольший отрицательный корень. Как это сделать? Подставим различные значения n в полученные корни, вычислим и выберем наибольший отрицательный.

Общая рекомендация для всех подобных задач: для начала берите диапазон  n  от   – 2  до 2. Если требуемое значение выявить не удалось, подставляем следующие значения x:  – 3 и 3,  – 4  и 4 и так далее.

Вычисляем:

При  n = – 2     х₁= 3 (– 2) – 4,5 = – 10,5      х₂= 3 (– 2) – 5,5 = – 11,5

При  n = – 1     х₁= 3 (– 1) – 4,5 = – 7,5        х₂= 3 (– 1) – 5,5 = – 8,5

При  n = 0        х₁= 3∙0 – 4,5 = – 4,5            х₂= 3∙0 – 5,5 = – 5,5

При  n = 1        х₁= 3∙1 – 4,5 = – 1,5            х₂= 3∙1 – 5,5 = – 2,5

При  n = 2        х₁= 3∙2 – 4,5 =  1,5              х₂= 3∙2 – 5,5 = 0,5

Получили, что наибольший отрицательный корень равен   –1,5

Ответ:  –1,5

Решите уравнение:

В ответе напишите наименьший положительный корень.

Решением уравнения sin x = a  являются два корня:

Либо (он объединяет оба указанные выше):

Определение: Пусть число a по модулю не превосходит единицы. Арксинусом числа a называется угол x, лежащий в пределах от   – 90^о до 90^о синус которого равен a.

Значит

Выразим x (умножим обе части уравнения на 4 и разделим на Пи):

Найдём наименьший положительный корень. Здесь сразу видно, что при подстановке отрицательных значений n мы получим отрицательные корни. Поэтому будем подставлять n =  0,1,2 …

При  n = 0     х = (– 1)⁰ + 4∙0 + 3 = 4

При  n = 1     х = (– 1)¹ + 4∙1 + 3 = 6

При  n = 2     х = (– 1)² + 4∙2 + 3 = 12

Проверим при   n = –1     х = (–1)^–1 + 4∙(–1) + 3 = –2

Значит наименьший положительный корень равен 4.

Ответ: 4

Решите уравнение:

В ответе напишите наименьший положительный корень.

Решением уравнения tg x = a  является корень:

Определение: Арктангенсом числа a (a – любое число) называется угол x принадлежащий интервалу – 90^о до 90^о,  тангенс которого равен a.

Значит

Выразим x (умножим обе части уравнения на 6 и разделим на  Пи):

Найдём наименьший положительный корень. Подставим значения  n = 1,2,3...    Отрицательные значения подставлять нет смысла, так как видно, что получим отрицательные корни:

Таким образом, наименьший положительный корень равен 0,25.

Ответ: 0,25

Определение котангенса: Арккотангенсом числа a (a – любое число) называется угол x принадлежащий интервалу (0;П), котангенс которого равен a.

Здесь хочу добавить, что в уравнениях в правой части может стоять отрицательное число, то есть тригонометрическая функция от аргумента может иметь отрицательное значение. Если  в ходе решения вы не сможете определить угол, например, для

то данные формулы вам помогут: