Задание 7
тема 9 из 12

Степенные уравнения

В степенном уравнении неизвестное стоит в основании степени: (x−6)3=1000(x - 6)^3 = 1000. Нечётную степень снимают одним корнем, чётную — двумя корнями с разными знаками. Равенство квадратов распадается на два случая: A=BA = B или A=−BA = -B.

Основа для задания10Реже в заданиях714На карте навыков

Как снять степень

Пусть tt — выражение с xx, например t=x+4t = x + 4. Уравнение t3=ct^3 = c даёт t=c3t = \sqrt[3]{c}, уравнение t2=ct^2 = c при c>0c > 0 даёт t=±ct = \pm\sqrt{c}.

  • Запишите число в правой части как степень с тем же показателем.
  • Снимите степень и найдите tt.
  • Решите линейное уравнение.

Куб равен числу

Нечётная степень принимает каждое значение ровно один раз, поэтому у t3=ct^3 = c один корень t=c3t = \sqrt[3]{c} при любом cc. Кубический корень из отрицательного числа существует и отрицателен: −1253=−5\sqrt[3]{-125} = -5. Кубы чисел от 2 до 7 есть в таблице степеней.

Пример

(x+4)3=−125(x + 4)^3 = -125

  1. 1.−125=(−5)3-125 = (-5)^3, поэтому x+4=−5x + 4 = -5.
  2. 2.x=−9x = -9.
  3. 3.Второго корня нет: 53=1255^3 = 125, а не −125-125.

Ответ: −9-9

Квадрат равен числу

Квадрат не бывает отрицательным и одинаков у противоположных чисел. Поэтому t2=ct^2 = c при c>0c > 0 даёт два корня t=±ct = \pm\sqrt{c}, при c=0c = 0 — один корень t=0t = 0, при c<0c < 0 корней нет. Арифметический корень c\sqrt{c} неотрицателен, поэтому второй корень пишут со знаком минус.

Пример

(x−3)2=16(x - 3)^2 = 16. Если корней несколько, запишите меньший.

  1. 1.16=4216 = 4^2, поэтому x−3=4x - 3 = 4 или x−3=−4x - 3 = -4.
  2. 2.x=7x = 7 или x=−1x = -1.
  3. 3.Меньший корень: −1-1.

Ответ: −1-1

Сколько корней даёт степень

(x−2)3=−1(x - 2)^3 = -1
xy0111c
Прямая y=−1y = -1 пересекает кубическую параболу в одной точке: корень один, −13<0\sqrt[3]{-1} < 0.
x−2=−1x - 2 = -1
x=2−1=1x = 2 - 1 = 1
Корни уравнения (x−h)n=c(x - h)^n = c — абсциссы точек, где график y=(x−h)ny = (x - h)^n пересекает прямую y=cy = c. Кубическая парабола пересекает каждую такую прямую один раз, а парабола y=(x−h)2y = (x - h)^2 — два раза, один раз или ни разу. Тяните прямую, двигайте сдвиг hh и переключайте степень.

Кубический корень равен числу

t3=c\sqrt[3]{t} = c значит t=c3t = c^3: обе части возводят в куб. Кубический корень есть у любого числа, поэтому ограничений на xx и на правую часть нет, и проверка не нужна. У квадратного корня правая часть не может быть отрицательной.

Пример

x−23=−3\sqrt[3]{x - 2} = -3

  1. 1.Возведите обе части в куб: x−2=(−3)3=−27x - 2 = (-3)^3 = -27.
  2. 2.x=−25x = -25.

Ответ: −25-25

Равенство квадратов

Квадраты равны, когда числа равны или противоположны: A2=B2A^2 = B^2 значит A=BA = B или A=−BA = -B. Решите оба случая. Неверное равенство вроде −4=1-4 = 1 в одном случае значит только, что этот случай корней не даёт.

Можно и раскрыть обе скобки по формулам квадрата. Слагаемые x2x^2 сократятся, и останется линейное уравнение.

Пример

(x−4)2=(x+1)2(x - 4)^2 = (x + 1)^2

  1. 1.x−4=x+1x - 4 = x + 1 или x−4=−(x+1)x - 4 = -(x + 1).
  2. 2.Первое уравнение даёт −4=1-4 = 1: корней нет.
  3. 3.Второе: x−4=−x−1x - 4 = -x - 1, 2x=32x = 3, x=1,5x = 1{,}5.

Ответ: 1,51{,}5

Равенство квадратов на графике

(x−4)2=(x+1)2(x - 4)^2 = (x + 1)^2
A=x−4A = x - 4
B=x+1B = x + 1
−B=−x−1-B = -x - 1
xy0111,5BA
A=B ⁣:  x−4=x+1  ⇒  −4=1 — неверноA = B\colon\; x - 4 = x + 1 \;\Rightarrow\; -4 = 1 \text{ — неверно}
A=−B ⁣:  x−4=−x−1  ⇒  2x=3  ⇒  x=1,5A = -B\colon\; x - 4 = -x - 1 \;\Rightarrow\; 2x = 3 \;\Rightarrow\; x = 1{,}5
AA и BB параллельны и не пересекаются. AA пересекает −B-B при x=1,5x = 1{,}5: там A=−BA = -B, и квадраты равны. Ответ: 1,51{,}5.
AA и BB с одинаковым коэффициентом при xx — параллельные прямые, поэтому случай A=BA = B корней не даёт. Пунктир — прямая −B-B, корень — абсцисса точки, где AA пересекает −B-B. Тяните точки AA и BB по оси Oy.

Минус перед всей скобкой

Минус перед скобкой меняет знак каждого слагаемого в ней: −(p+q)=−p−q-(p + q) = -p - q и −(p−q)=−p+q-(p - q) = -p + q. В случае A=−BA = -B так раскрывают −B-B: знак меняют у всех слагаемых BB, а не только у первого.

Пример

(2x+7)2=(2x−1)2(2x + 7)^2 = (2x - 1)^2

  1. 1.Случай 2x+7=2x−12x + 7 = 2x - 1 даёт 7=−17 = -1: корней нет.
  2. 2.Случай 2x+7=−(2x−1)=−2x+12x + 7 = -(2x - 1) = -2x + 1: 4x=−64x = -6.
  3. 3.x=−1,5x = -1{,}5.

Ответ: −1,5-1{,}5

Проверьте себя

00

Потренируйте навык

Все задания на этот навык

Решать