Перейти до основного вмісту
Каталог

Ірраціональні рівняння

~15 хв · 8 розділів · 10 тестових запитань

Рівняння, нерівності й системи
Математика НМТ

Частина кар’єрної траєкторії НМТ 2027: 3 обов’язкові + географія.

Розв'язування найпростіших ірраціональних рівнянь із квадратним і кубічним коренем: піднесення до степеня, умова невід'ємності правої частини, відкидання сторонніх коренів перевіркою підстановкою та заміна t = √x.

Ірраціональне рівняння і випадок √f(x) = a

Ірраціональним рівнянням називають рівняння, у якому змінна стоїть під знаком кореня. Наприклад, і — ірраціональні, а от — ні, бо змінна не під коренем, корінь містить лише число.

Найпростіший випадок:

Коли квадратний корінь дорівнює числу, розв’язок залежить від знака цього числа:

  • якщо , то — підносимо обидві частини до квадрата; сторонні корені не з’являються, бо квадратний корінь за означенням невід’ємний, і права частина теж додатна

  • якщо , то

  • якщо , то рівняння коренів не має — арифметичний квадратний корінь завжди невід’ємний, тому він не може дорівнювати від’ємному числу

Приклад: . Оскільки , підносимо до квадрата: , звідки . Перевірка: — правильно.

Приклад: . Ліва частина — арифметичний квадратний корінь, він не може бути від’ємним. Відповідь: коренів немає. Якщо піднести до квадрата, отримаємо , тобто , але — це сторонній корінь, який виник саме тому, що піднесення до квадрата не є рівносильним перетворенням.

ОДЗ для коренів різних степенів

Область допустимих значень (ОДЗ) залежить від показника кореня:

Степінь кореня

Умова на підкореневий вираз

Приклад

Парний (2, 4, 6, …)

Підкореневий вираз ≥ 0

існує при

Непарний (3, 5, 7, …)

Будь-яке дійсне число

існує для всіх

Кубічний корінь:

Корінь непарного степеня визначений для всіх дійсних чисел, тому тут немає обмежень на . Рівняння рівносильне за будь-якого — додатного, нуля чи від’ємного. Сторонні корені не виникають.

Приклад: . Підносимо обидві частини до куба: , звідки . Перевірка: — правильно. Зверни увагу: кубічний корінь з від’ємного числа існує, на відміну від квадратного.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Піднесення до квадрата і сторонні корені

Піднесення обох частин рівняння до квадрата — найпоширеніший спосіб позбутися квадратного кореня, але це перетворення не є рівносильним. Розберімося чому.

Чому виникають сторонні корені

Якщо , то — це завжди правильно. Але навпаки: з випливає лише або . Отже, після піднесення до квадрата нове рівняння може мати корені, які не задовольняють початкове. Саме тому кожен знайдений кандидат треба перевіряти підстановкою в початкове рівняння.

Схема розв’язування

Для рівняння вигляду правильний перехід такий:

Умова обов’язкова, бо ліва частина — арифметичний квадратний корінь — завжди невід’ємна. Умова виконується автоматично, адже .

Покроковий приклад

Розв’яжемо .

  1. Підносимо до квадрата: .

  2. Розкриваємо дужки: .

  3. Переносимо все в один бік: .

  4. Розв’язуємо квадратне рівняння: , дискримінант , корені , .

  5. Перевіряємо умову : при маємо — підходить; при маємо — сторонній корінь.

  6. Перевіряємо підстановкою в початкове рівняння: — правильно; — сторонній.

Відповідь: . Якщо в завданні просять суму коренів, то сума дорівнює .

Увага: квадрат різниці

Часта помилка — неправильно підносити праву частину до квадрата, коли вона має вигляд . Розгляньмо рівняння .

Підносимо до квадрата: (а не !). Звідси , корені або . Перевіряємо умову : при права частина — сторонній; при права частина — підходить. Відповідь: .

Запам’ятай: підносити до квадрата треба ВЕСЬ вираз, а не окремі доданки. , а не . , а не .

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Рівність коренів, добуток із коренем і заміна t = √x

Рівність двох квадратних коренів:

Якщо квадратний корінь з одного виразу дорівнює квадратному кореню з іншого, то самі вирази рівні між собою. Але не забувай: кожен із коренів має існувати, тому підкореневі вирази мають бути невід’ємними.

Умова водночас гарантує, що й , бо .

Приклад 1: . Прирівнюємо підкореневі вирази: , звідки . Перевіряємо : — підходить. Відповідь: .

Приклад 2: . Прирівнюємо: , звідки , . Перевіряємо : — корінь не існує. Відповідь: коренів немає.

Добуток із коренем дорівнює нулю

Рівняння вигляду розв’язують за правилом: добуток дорівнює нулю, коли хоча б один множник дорівнює нулю. Але корінь має існувати!

Приклад: .

  • Перший множник: . Перевіряємо, чи існує корінь: — не існує. Отже, не є коренем.

  • Другий множник: . Корінь існує: .

Відповідь: .

Заміна ()

Рівняння, що містять одночасно і , зводяться до квадратних заміною , де . Тоді .

Приклад 1: . Заміна : . Дискримінант , корені , . Обидва невід’ємні, тому повертаємося до : , отже , . Перевірка: ; .

Приклад 2: . Заміна : . Дискримінант , корені , . Від’ємний корінь відкидаємо, бо . Повертаємося: . Відповідь: .

Важливо: після заміни завжди записуй умову і відкидай від’ємні значення . У відповідь записуй , а не .

Що належить до профільного рівня програми

Складніші ірраціональні рівняння — з кількома коренями, що мають різні підкореневі вирази, або ті, що потребують повторного піднесення до квадрата, — належать до профільного рівня програми. Ірраціональні нерівності та системи ірраціональних рівнянь також належать до профільного рівня програми (П); на НМТ такі завдання не виключені.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Розбираємо завдання

Приклад 1. Найпростіше ірраціональне рівняння

Завдання (вибір однієї відповіді з п’яти). Розв’яжіть рівняння .

Розв’язання

Оскільки , підносимо обидві частини до квадрата: . Звідси , .

Перевірка

— правильно.

Відповідь: 11.

Чому інші варіанти неправильні

  • 1 — забули піднести до квадрата, розв’язали

  • 14 — перенесли зі знаком «+», отримали

  • 22 — отримали і забули поділити на 2

  • — помилилися в знаку під час перенесення: записали замість

Приклад 2. Рівняння з перевіркою умови

Завдання (коротка відповідь). Розв’яжіть рівняння . Якщо коренів кілька, у відповідь запишіть їх суму.

Розв’язання

  1. Підносимо до квадрата: .

  2. Переносимо все в один бік: .

  3. Розв’язуємо квадратне рівняння: , дискримінант , корені , .

  4. Перевіряємо умову (права частина має бути невід’ємною): при маємо — підходить; при маємо — сторонній корінь.

  5. Перевіряємо підстановкою в початкове рівняння: — правильно; .

Відповідь: 6.

Типова пастка

Дехто записує суму обох кандидатів , не відкинувши сторонній корінь. Правильна відповідь — лише .

Приклад 3. Добуток із коренем

Завдання (вибір однієї відповіді з п’яти). Скільки коренів має рівняння ? Варіанти: жодного, один, два, три, безліч.

Розв’язання

  1. Прирівнюємо кожен множник до нуля.

  2. . Перевіряємо, чи існує корінь: — не існує. Отже, не є коренем.

  3. . Корінь існує: . Підставляємо в початкове рівняння: — правильно.

Відповідь: один корінь.

Типова пастка

Найпоширеніша помилка — відповідь «два», коли не перевіряють існування кореня при . Пам’ятай: вираз має зміст лише за .

Приклад 4. Заміна змінної

Завдання (коротка відповідь). Розв’яжіть рівняння .

Розв’язання

  1. Заміна: , . Тоді .

  2. Рівняння набуває вигляду: .

  3. Дискримінант , корені , .

  4. Відкидаємо , бо .

  5. Повертаємося до : .

  6. Перевірка: — правильно.

Відповідь: 16.

Типові пастки

  • Записують у відповідь (а не ).

  • З отримують ще і додають корені: .

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Типові помилки й пастки

  • Забувають умову . У рівнянні знаходять і записують його у відповідь, хоча права частина при цьому від’ємна. Правильно: спочатку перевір умову , або, як мінімум, підстав кандидата в початкове рівняння.

  • Неправильно підносять до квадрата праву частину. Наприклад, у рівнянні помилково пишуть , забуваючи про подвоєний добуток. Правильно: .

  • Вважають, що має корені. Після піднесення до квадрата отримують і знаходять корінь. Але арифметичний квадратний корінь не буває від’ємним — рівняння коренів не має.

  • У рівнянні залишають . Формально дає , але при цьому не існує. Весь вираз втрачає зміст, тому не є коренем.

  • Після заміни записують у відповідь або не відкидають . Наприклад, у рівнянні знаходять і , але забувають, що — це корінь, який не може бути від’ємним. Правильно: дає , відкидаємо.

  • У рівнянні з кубічним коренем відкидають від’ємне значення. Наприклад, у дехто вважає, що коренів немає, бо права частина від’ємна. Але кубічний корінь визначений для всіх чисел, тому , звідки — правильний корінь.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Як це перевіряють на НМТ

Ірраціональні рівняння входять до теми 2.1 програми НМТ («Рівняння, нерівності й системи»). На рівні стандарту перевіряють уміння розв’язувати найпростіші ірраціональні рівняння — саме ті, що ми розглянули в цьому уроці. Складніші ірраціональні рівняння (з кількома коренями, повторним піднесенням до квадрата), а також ірраціональні нерівності та їх системи належать до профільного рівня (позначка «П» у програмі). Виключати їх із підготовки не варто: такі завдання на НМТ не виключені.

Означення кореня -го степеня та арифметичного кореня — це тема 1.1 програми. У довідкових матеріалах, які видають на НМТ, є формули і степінь з раціональним показником .

Формати завдань

Форма

Номери завдань

Бали

Що перевіряють

Вибір однієї відповіді з п’яти

1–15

0 або 1

Серед варіантів відповідей може бути сторонній корінь — перевіряй кожен підстановкою

Коротка відповідь (число)

19–22

0 або 2

Потрібно записати корінь або суму коренів десятковим дробом

Стратегія

Найнадійніший спосіб уникнути стороннього кореня — підставити кожного кандидата в початкове рівняння, а не в те, що отримали після піднесення до квадрата. Піднесене рівняння «не пам’ятає» початкових обмежень, тому воно може «схвалити» сторонній корінь. Перевірка займає кілька секунд, але рятує від втрати бала.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Питання й відповіді

Чому після піднесення до квадрата з’являються сторонні корені?

Тому що з рівності випливає не лише , а й . Наприклад, , але . Коли ми підносимо до квадрата рівняння , ми втрачаємо інформацію про знак правої частини. Тому нове рівняння може мати корені, при яких від’ємне, — а таких не може бути в початковому рівнянні, бо ліва частина (квадратний корінь) завжди невід’ємна.

Чи обов’язково писати ОДЗ, якщо я перевіряю корені підстановкою?

Не обов’язково, але бажано. Перевірка підстановкою в початкове рівняння — достатній захист: якщо значення не задовольняє ОДЗ, воно не пройде перевірку. Однак виписування ОДЗ допомагає системно мислити й не пропустити жодного обмеження. На НМТ, коли час обмежений, можна одразу підставляти кандидатів — це швидше.

Єдиний випадок, коли ОДЗ варто виписати обов’язково: рівняння вигляду , де корінь може не існувати при деяких значеннях.

Чому рівняння не має коренів, а має?

Квадратний корінь — арифметичний, він визначений лише для невід’ємних чисел і завжди невід’ємний. Тому неможливе. Кубічний корінь — непарного степеня, він визначений для всіх дійсних чисел і може бути від’ємним: . Тому рівняння з кубічним коренем не має обмежень на знак правої частини.

Чим умова відрізняється від умови ?

У рівнянні : умова — це природна вимога існування кореня, але вона виконується автоматично після піднесення до квадрата, бо . А от умова — це вимога рівносильності перетворення, вона не випливає з . Без неї ми втрачаємо зв’язок із початковим рівнянням.

Що робити, якщо після піднесення до квадрата в рівнянні знову є корінь?

Це означає, що треба піднести до квадрата ще раз. Такі рівняння (з кількома коренями або з коренем у правій частині) належать до профільного рівня програми НМТ. Алгоритм: ізолюй один корінь, піднеси до квадрата, повтори, доки корені не зникнуть, а потім перевір усі кандидати підстановкою — після піднесення до квадрата можуть з’явитися сторонні корені.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Коротко: головне

  • : якщо , то ; якщо , то коренів немає.

  • : переходимо до і .

  • Піднесення до квадрата може дати сторонні корені — завжди перевіряй підстановкою в початкове рівняння.

  • : прирівнюємо підкореневі вирази й перевіряємо, що .

  • : підносимо до куба — , без жодних обмежень на .

  • У добутку з коренем: — перевір, чи існує корінь при кожному кандидаті.

  • Заміна : не забудь про і повернися до .

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Самоперевірка

Перевірте себе на цьому юніті

Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.

1. Розв'яжіть рівняння √(x + 3) = x + 1. Якщо коренів кілька, у відповідь запишіть їхню суму.

2. Скільки коренів має рівняння √(x − 3) = −5?

3. Розв'яжіть рівняння √(2x + 1) = 3.

4. Розв'яжіть рівняння ∛(x − 2) = −3.

5. Скільки коренів має рівняння (x + 3) · √(x − 2) = 0?

Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 10 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.

Приєднатися, щоб пройти тест