Замена переменной
Если уравнение или неравенство целиком записывается через одно выражение, это выражение обозначают новой буквой . Получается простое уравнение для , чаще всего квадратное. Новая переменная принимает не любые значения: лежит от −1 до 1, а всегда положительно. Корни и промежутки ответа для вне этих границ отбрасывают, для остальных делают обратную замену.
Как сделать замену
Найдите выражение, через которое записывается всё уравнение, и обозначьте его .
- Приведите уравнение к одному выражению: одно основание у степеней, одна функция одного угла, один логарифм.
- Обозначьте выражение буквой . Запишите, какие значения может принимать .
- Решите уравнение для . Корни вне допустимых значений отбросьте.
- Сделайте обратную замену: каждый корень даёт своё уравнение для .
- В неравенстве порядок тот же: решите неравенство для , потом вернитесь к .
Значения новой переменной
| Замена | Значения t | Почему |
|---|---|---|
| , | координаты точки единичной окружности | |
| степень положительного числа положительна | ||
| , | показатель лежит от −1 до 1 | |
| , , | квадрат, модуль и корень не бывают отрицательными | |
| , | любое число | у логарифма своё условие: |
Корни t и границы замены
Тригонометрическая замена
Если уравнение записано через одну функцию одного угла, обозначьте её : или , причём . Корень вне этого отрезка отбросьте. Как привести уравнение к одной функции, разобрано в теме Сведение к квадратному уравнению.
После замены может получиться и уравнение третьей степени. Его раскладывают на множители группировкой.
Пример
а) Решите уравнение . б) Найдите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку .
- 1.Пусть , : .
- 2.Группировка: , то есть .
- 3. при любом . Остаётся , это число лежит в границах.
- 4.Обратная замена: , серии .
- 5.б) Двойное неравенство даёт , : .
- 6. даёт , : .
Ответ: а) ; б)
Показательная замена
Если в уравнении есть и , обозначьте . Тогда , причём . Сначала приведите степени к одному основанию и вынесите числа из показателя по свойствам степени: , , .
Отрицательный корень и отбросьте: всегда больше нуля. Подходящий корень возвращают по определению логарифма: значит .
Пример
а) Решите уравнение . б) Найдите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку .
- 1.. Пусть , : .
- 2., : или .
- 3.: корней нет.
- 4.: .
- 5.б) , и . Основание 3 больше 1, поэтому : корень лежит на отрезке.
Ответ: а) ; б)
Взаимно обратные выражения
Если произведение двух выражений равно 1, обозначьте одно из них , тогда другое равно . Такие пары: и , и , и . Уравнение умножьте на : получится квадратное.
Если в уравнении есть и сумма , и сумма квадратов , обозначьте сумму . Тогда по квадрату суммы.
Пример
а) Решите уравнение . б) Найдите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку .
- 1.Формула приведения: , поэтому .
- 2.Пусть , . Тогда и .
- 3.Умножьте на : , или .
- 4.: . : .
- 5.Четыре точки и записывают одной серией: .
- 6.б) На окружности отрезок — дуга от до . На ней лежат , и .
Ответ: а) ; б)
Логарифмическая замена
Запись значит . Если логарифм стоит в квадрате, обозначьте . Здесь — любое число, но под логарифмом должно стоять положительное выражение (ОДЗ). Обратная замена — по определению логарифма: значит .
Пример
а) Решите уравнение . б) Найдите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку .
- 1.ОДЗ: . Пусть : .
- 2., : или .
- 3.: . : . Оба корня положительны.
- 4.б) : корень 3 лежит левее отрезка. , и : корень 9 лежит на отрезке.
Ответ: а) ; б)
Замена t = x²
Если в уравнении есть только , и число, обозначьте , причём . Каждый положительный корень даёт два корня . Произведение четырёх скобок сначала перемножают по парам так, чтобы получилась разность квадратов: .
После показательной замены тоже может получиться и : из после умножения на выходит . Тогда делают вторую замену .
Пример
а) Решите уравнение . б) Найдите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку .
- 1.Перемножьте пары: , . Уравнение: .
- 2.Пусть , : , то есть .
- 3., : или . Оба корня положительны.
- 4.: . : .
- 5.б) Отрицательные корни не лежат на . Оба положительных корня лежат: и .
Ответ: а) ; б)
Степени с разными основаниями
Если в уравнении стоят , и , заметьте: , , . Разделите уравнение на : корни не потеряются. Получится квадратное уравнение для , .
Пример
а) Решите уравнение . б) Найдите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку .
- 1.Вынесите числа из показателей: .
- 2.Разделите на : .
- 3.Пусть , : , или .
- 4.: . : .
- 5.б) . Корень лежит на отрезке, корень — нет.
Ответ: а) ; б)
Обратная замена
Каждый подходящий корень даёт своё уравнение для . Решите каждое и объедините ответы. Не останавливайтесь на : ответ задачи — значения .
Уравнение для может не иметь решений, даже если в границах. После замены корень даёт , то есть : такого нет. Если стоит в знаменателе, проверьте корни по ОДЗ.
Замена в неравенстве
В неравенстве замена идёт тем же путём: обозначьте выражение и решите неравенство для целиком, обычно методом интервалов. Условие на из таблицы — часть решения: для пересеките ответ с . Промежуток для вне этих границ не даёт ни одного .
Условие отбрасывает значения . К ответу для оно ничего не добавляет: при любом , поэтому равносильно . На знаменатель с не умножают: его знак неизвестен.
Пример задания
Открытый банк ФИПИ
Решите неравенство
Обратная замена в неравенстве
Ответ для из двух лучей, например или , даёт два неравенства для . Решите каждое и объедините ответы. Промежуток даёт двойное неравенство: оба условия выполняются вместе. Так даёт .
Каждое неравенство для решают по монотонности: при основании больше 1 знак сохраняется, при основании меньше 1 меняется (показательные и логарифмические неравенства). Для учтите ОДЗ: .
Пример
Решите неравенство .
- 1.ОДЗ: , то есть .
- 2.Пусть : . Корни 1 и 4, ветви вверх: или .
- 3.: с ОДЗ , то есть . Отсюда или .
- 4.: , то есть и .
- 5.Объедините ответы двух неравенств.
Ответ:
Неравенство для t и обратная замена
Проверьте себя
00