Область допустимых значений
Область допустимых значений (ОДЗ) — все , при которых каждая часть уравнения имеет смысл. Логарифм есть только у положительного числа, корень чётной степени — у неотрицательного, а на ноль делить нельзя. Преобразования могут расширить ОДЗ, и тогда появляются посторонние корни. Поэтому каждый найденный корень или серию проверяют по условиям ОДЗ, а в неравенстве ОДЗ пересекают с решением на прямой.
Как учесть ОДЗ
Выпишите условия ОДЗ до преобразований, решите уравнение и проверьте каждый корень.
- Аргумент логарифма больше нуля. Основание логарифма больше нуля и не равно 1.
- Под корнем чётной степени стоит неотрицательное число. Корень в знаменателе строго больше нуля.
- Знаменатель не равен нулю.
- Корни-числа подставьте в условия. Серии отметьте на окружности и уберите точки, где условие нарушено.
- В неравенстве ответ — промежуток, подстановкой его не проверить. Найдите ОДЗ заранее и пересеките её с решением.
Условия ОДЗ
| Выражение | Условие |
|---|---|
| , , | |
| , то есть | |
| , то есть | |
| , | ограничений нет |
Откуда берутся посторонние корни
Некоторые преобразования расширяют ОДЗ. Сумма требует и , а существует и при , . Умножение на знаменатель убирает условие «знаменатель не ноль». Переход от к убирает условие . Корень нового уравнения может нарушить условие исходного: такой корень посторонний.
Если корни — числа, проще подставить их в условия, чем решать систему неравенств ОДЗ.
Аргумент логарифма больше нуля
Каждый аргумент логарифма исходного уравнения должен быть положителен. После того как логарифмы объединили или сняли, подставьте каждый корень во все аргументы. Достаточно одного отрицательного аргумента, и корень посторонний. Основы — в теме Логарифмические уравнения.
Пример
а) Решите уравнение . б) Найдите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку .
- 1.ОДЗ: и .
- 2.Сумма логарифмов: , то есть .
- 3.: или .
- 4.При аргумент : корень посторонний. Произведение при нём равно 3, но оба множителя отрицательны.
- 5.При аргументы равны 1 и 3: корень подходит.
- 6.б) : корень лежит на отрезке.
Ответ: а) ; б)
Когда проверка не нужна
Если логарифм равен числу, проверка не нужна: из следует . Решать неравенство здесь лишнее.
Не нужна проверка и тогда, когда выражение положительно при любом : , , . Синус и косинус не больше 1 по модулю, поэтому последняя сумма не меньше 23. Это условие ОДЗ запишите одной фразой.
Знаменатель не равен нулю
Знаменатель дроби не может быть равен нулю. Если дроби приводят к общему знаменателю и умножают на него, корень нового уравнения может обратить знаменатель в ноль. Выпишите запрещённые значения до решения и уберите их из ответа. Основы — в теме Дробно-рациональные уравнения.
Пример
а) Решите уравнение . б) Найдите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку .
- 1.ОДЗ: и .
- 2.Умножьте на общий знаменатель : .
- 3.: или .
- 4. обращает знаменатель в ноль: корень посторонний.
- 5.б) : корень лежит на отрезке.
Ответ: а) ; б)
Выражение под корнем
Под корнем чётной степени стоит неотрицательное выражение: существует при , и . Если корень стоит в знаменателе, ноль запрещён: . Произведение с корнем равно нулю, когда один множитель равен нулю, а другой существует. Уравнение с корнем в знаменателе разобрано в теме Тригонометрия с логарифмом и степенью.
Пример
а) Решите уравнение . б) Найдите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку .
- 1.ОДЗ: , то есть .
- 2.: или . : .
- 3.При под корнем : корень посторонний, хотя первый множитель равен нулю.
- 4.Корни и удовлетворяют ОДЗ.
- 5.б) На отрезке лежит только .
Ответ: а) ; б)
Исключение точек серии
В тригонометрическом уравнении условие ОДЗ проверяют на окружности. Отметьте точки всех серий. Условие или запрещает точки, где функция равна : уберите их. Оставшиеся точки запишите новыми сериями: одна точка — с периодом , две противоположные — с периодом .
ОДЗ на окружности
Запись ответа после исключения
Если из серии выпала одна точка, оставшиеся три точки уже не идут через . Разбейте их на серии заново и проверьте, что каждая точка попала ровно в одну серию.
Пример
а) Решите уравнение . б) Найдите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку .
- 1.ОДЗ: , то есть , .
- 2.Числитель: , , . На окружности это точки , , , .
- 3.Точка нарушает ОДЗ: уберите её.
- 4.Остаются точка — серия — и пара , — серия .
- 5.б) Из точек , , , отрезка точка выпала по ОДЗ.
Ответ: а) ; б)
Условие-неравенство на окружности
Условие оставляет верхнюю половину окружности без точек и . Условие — нижнюю половину, — правую, — левую. Точки на границе половины не подходят: неравенство строгое. Из серии при остаётся только .
Если логарифмы с одним основанием равны, их аргументы равны. Тогда достаточно проверить, что положителен один из них.
Пример задания
Открытый банк ФИПИ
а) Решите уравнение
б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку
ОДЗ в неравенстве
Ответ неравенства — промежутки, а не отдельные числа, и подстановкой его не проверить. Поэтому условия ОДЗ записывают системой до любых преобразований и решают её. Каждое условие — своё неравенство: аргумент логарифма больше нуля, выражение под корнем не меньше нуля, знаменатель не равен нулю.
На ОДЗ известны знаки многих множителей. При множитель положителен, и на него можно разделить неравенство без смены знака.
Пример задания
Открытый банк ФИПИ
Решите неравенство
Пересечение с ОДЗ на прямой
Отметьте на одной прямой ОДЗ и решение неравенства. В ответ входят только точки, которые лежат в обоих множествах. Концы ОДЗ обычно выколоты: условия и строгие.
Метод интервалов можно сразу вести только на ОДЗ. Тогда прямая начинается с границы ОДЗ, а знаки ставят только на допустимых интервалах.
Пример
Решите неравенство .
- 1.ОДЗ: и .
- 2.Нули: при , точка закрашена. Точка выколота.
- 3.Логарифм по основанию 2 возрастает: при и при .
- 4.На ОДЗ: при числитель и знаменатель положительны, плюс. На знаменатель отрицателен, минус. На оба отрицательны, плюс. Левее 0 выражение не определено.
Ответ:
Метод интервалов на ОДЗ
Знаменатель в неравенстве
Нули знаменателя не входят в ответ. Если знаменатель — квадрат , он положителен везде, кроме нулей . На него делят без смены знака, а нули исключают из ответа. Так везде, кроме . Трёхчлен с — это полный квадрат.
Пример задания
Открытый банк ФИПИ
Решите неравенство
Проверьте себя
00