Типові завдання НМТ: рівняння й нерівності
~25 хв · 9 розділів · 13 тестових запитань
Розв'язування змішаних завдань НМТ на рівняння, нерівності й системи всіх типів програми: показникові, логарифмічні, раціональні та ірраціональні — із контролем ОДЗ, знаком нерівності й розбором помилок (сторонні корені, втрачені корені, неправильний знак).
Показниковими називають рівняння й нерівності, у яких змінна міститься в показнику степеня. Основний принцип розв’язування — звести обидві частини до однієї основи й скористатися монотонністю показникової функції.
Зведення до однієї основи
Якщо обидві частини рівняння або нерівності можна записати як степені з однією й тією самою основою, то спершу записують їх саме так, а потім прирівнюють (або порівнюють) показники.
Розв’яжемо рівняння . Подамо як , а як :
Основи рівні (, ), тому прирівнюємо показники: , звідки , , .
Ще один приклад: . Записуємо , а :
Прирівнюємо показники: , отже .
Знак нерівності залежить від основи
Показникова функція зростає при й спадає при . Це означає:
якщо , то з випливає (знак зберігається);
якщо , то з випливає (знак змінюється на протилежний).
Розв’яжемо нерівність . Зауваж: , . Отже:
Основа менша від , тому знак нерівності змінюємо: , звідки .
Винесення спільного множника
Коли доданки містять степені з однією основою, часто допомагає винесення найменшого степеня за дужки.
Розв’яжемо . Зауваж: . Маємо:
Заміна змінної застосовується, коли рівняння зводиться до квадратного відносно . Наприклад:
Позначимо (). Тоді . Маємо квадратне рівняння:
Корені: або . Другий корінь не підходить, бо для всіх . Повертаємось до заміни: , отже .
Логарифмічні рівняння й нерівності містять змінну під знаком логарифма або в його основі. Найважливіше правило: спершу виписують область допустимих значень (ОДЗ), потім розв’язують, і лише тоді перевіряють, чи входять знайдені корені в ОДЗ.
ОДЗ — насамперед
Для логарифма маємо умови: , , . Розглянемо рівняння:
ОДЗ: кожен аргумент має бути додатним. Отже і , звідки .
За властивістю суми логарифмів: , тобто . Переходимо до рівності аргументів: , звідки , .
Перевіряємо ОДЗ: задовольняє , тому це корінь. не задовольняє , тому це сторонній корінь. Відповідь: .
Найпростіше логарифмічне рівняння
Рівняння виду рівносильне за умови . Приклад:
За означенням: , звідки , . Перевіряємо аргумент: — усе гаразд.
Логарифмічна нерівність з основою, меншою від 1
Тут, як і в показникових нерівностях, знак змінюється, бо логарифмічна функція з основою спадає.
Розв’яжемо .
ОДЗ: , тобто .
За означенням: (знак змінюємо, бо основа ). Отже .
Враховуємо ОДЗ: .
Ліва межа з ОДЗ
Типова помилка — забути про ліву межу. Наприклад, нерівність . Її часто розв’язують як і забувають, що ОДЗ десяткового логарифма: . Правильна відповідь: .
Запам’ятай: логарифмічна нерівність завжди складається з двох частин — умови ОДЗ (аргумент > 0) і власне нерівності після потенціювання. Обидві частини обов’язкові.
До цього розділу належать дробово-раціональні рівняння й нерівності, ірраціональні рівняння (з коренем) і системи рівнянь або нерівностей.
Дробово-раціональні рівняння
Дріб дорівнює нулю, коли чисельник дорівнює нулю, а знаменник не дорівнює нулю. Розв’яжемо:
Прирівнюємо чисельник до нуля: , звідки . Знаменник не може дорівнювати , тому — нуль знаменника, він не підходить. Отже єдиний корінь: .
Інший приклад: . Звільняємось від знаменника (за умови ): — але саме це значення виключає ОДЗ! Рівняння коренів не має.
Метод інтервалів для нерівностей
Дробову нерівність розв’язують методом інтервалів: знаходять нулі чисельника й знаменника, позначають їх на числовій прямій (нулі знаменника — виколоті точки) й визначають знак на кожному проміжку.
Розв’яжемо .
Нулі чисельника: , . Нуль знаменника: (виколота точка). Наносимо на пряму й визначаємо знаки:
Проміжок | (−∞; −1) | (−1; 2) | (2; 4) | (4; +∞) |
|---|---|---|---|---|
Знак дробу | − | + | − | + |
На проміжку знак , на знак , на знак , на знак . Нерівність нестрога (), тому нулі чисельника входять у відповідь, а точка — ні. Відповідь: .
Ірраціональні рівняння
Рівняння з квадратним коренем розв’язують піднесенням обох частин до квадрата. Після цього обов’язково перевіряють знайдені корені підстановкою, бо піднесення до квадрата може дати сторонні корені.
Розв’яжемо .
Підносимо до квадрата: , тобто . Переносимо: . Корені квадратного рівняння: або .
Перевіряємо: для маємо і — рівність правильна. Для маємо , а — . Отже сторонній. Відповідь: .
Системи нерівностей і рівнянь
Систему лінійних нерівностей розв’язують, знаходячи перетин проміжків. Приклад (завдання, подібне до № 13 демоваріанта НМТ-2026):
З першої нерівності: , . З другої: . Перетин: . Цілі розв’язки: .
Систему двох рівнянь із двома змінними часто розв’язують методом підстановки. Наприклад:
Виражаємо і підставляємо в друге: , , . Корені: або . Тоді або відповідно. Відповідь: і .
Типові помилки в цих завданнях — нехтування ОДЗ і неправильне застосування знака нерівності. Розглянемо три типи помилок.
Сторонні корені
Сторонні корені з’являються, коли виконують перетворення, що не є рівносильними:
після піднесення обох частин рівняння до квадрата (ірраціональні рівняння);
після звільнення від знаменника (дробові рівняння);
після потенціювання логарифмів.
Єдиний спосіб уникнути сторонніх коренів — щоразу перевіряти кожен знайдений корінь підстановкою в початкове рівняння або за ОДЗ.
Втрачені корені
Втратити корінь найлегше, поділивши обидві частини рівняння на вираз зі змінною. Розгляньмо:
Якщо поділити на , отримаємо , тобто — і загубимо корінь .
Правильно — перенести все в один бік і розкласти на множники:
Звідси , , — усі три корені.
Неправильний знак нерівності
Знак нерівності змінюється в таких випадках:
множення (ділення) обох частин нерівності на від’ємне число;
основа показникової функції ;
основа логарифма .
Множити (ділити) нерівність на вираз невідомого знака (наприклад, на знаменник у дробовій нерівності) взагалі не можна — застосовуй метод інтервалів.
Змішана серія задач
У тесті НМТ завдання з різних тем ідуть у випадковому порядку. Тобі треба навчитися бачити тип рівняння чи нерівності з першого погляду й одразу виписувати ОДЗ. Ось алгоритм:
Визнач тип (показникове, логарифмічне, дробове, ірраціональне).
Випиши ОДЗ (для логарифма — аргумент > 0; для дробу — знаменник ≠ 0; для кореня — підкореневий вираз ≥ 0).
Виконай перетворення (зведення до однієї основи, потенціювання, піднесення до квадрата, метод інтервалів).
Перевір кожен корінь за ОДЗ або підстановкою.
Тригонометричні рівняння на проміжку (демо 2026, № 11) і рівняння з параметром (№ 22) тренують в окремих юнітах практикуму — там свої особливості.
Розгляньмо чотири типові завдання НМТ — два з вибором однієї відповіді й два з короткою відповіддю.
Приклад 1. Нерівність з вибором відповіді
Умова: Розв’яжіть нерівність .
Розв’язання. Запишемо обидві частини як степені з основою : . Маємо:
Основа , тому знак нерівності змінюється: . Звідси , тобто .
Відповідь: .
Розбір дистракторів:
— отримують ті, хто не змінив знак нерівності (залишили ).
— не врахували, що нерівність нестрога й входить.
і — помилки в арифметиці перетворення степенів.
Приклад 2. Логарифмічне рівняння (коротка відповідь)
Умова: Розв’яжіть рівняння . Якщо коренів кілька, запишіть їхню суму.
Розв’язання. ОДЗ: і , звідки . За властивістю суми логарифмів: , тобто .
Розкриваємо дужки: , . Дискримінант , корені . Отже або .
Перевіряємо ОДЗ: — підходить; не задовольняє — сторонній. Відповідь: .
Пастка: якщо не перевірити ОДЗ, то сума коренів — і це неправильна відповідь.
Приклад 3. Дробова нерівність (вибір відповіді)
Умова: Скільки цілих розв’язків має нерівність ?
Розв’язання. Метод інтервалів: нуль чисельника (входить, бо нерівність нестрога), нуль знаменника (виколота точка). Визначаємо знаки на проміжках:
На знак , на знак , на знак .
Розв’язок: . Цілі числа на цьому проміжку: — усього .
Розбір дистракторів:
— якщо включити (не можна, бо знаменник обертається на нуль).
— якщо виключити (а нерівність нестрога, входить).
або «безліч» — арифметичні помилки.
Приклад 4. Ірраціональне рівняння (коротка відповідь)
Умова: Розв’яжіть рівняння . Якщо коренів кілька, запишіть їхню суму.
Розв’язання. Підносимо до квадрата: , звідки . Дискримінант , корені . Отже або .
Перевіряємо підстановкою:
: , права частина — підходить.
: , права частина — , сторонній.
Відповідь: .
Пастка: сума коренів — це помилка, бо не є коренем.
Зібрали для тебе найпоширеніші помилки, яких припускаються випускники в завданнях на рівняння й нерівності. Уникай їх — і твій бал зросте.
Не змінити знак нерівності при основі степеня чи логарифма, меншій від 1. Запам’ятай: перевертає знак.
Не перевірити ОДЗ логарифма й залишити сторонній корінь. У логарифмічних рівняннях після потенціювання завжди перевіряй аргумент на додатність.
Поділити на вираз зі змінною й загубити корінь . Ніколи не діли на або інший вираз, що може дорівнювати нулю. Розкладай на множники.
У методі інтервалів включити нуль знаменника у відповідь. Точки, де знаменник дорівнює нулю, завжди виколоті — навіть якщо нерівність нестрога.
Після піднесення до квадрата не перевірити корені. Піднесення до квадрата — не рівносильне перетворення, воно може додати сторонні корені.
У логарифмічній нерівності забути ліву межу з ОДЗ. Наприклад, дає , але ОДЗ вимагає , тому відповідь .
Помножити нерівність на знаменник невідомого знака. У дробових нерівностях не можна множити на або подібний вираз, якщо невідомо, чи він додатний. Користуйся методом інтервалів.
Розділ «Рівняння, нерівності та їх системи» (тема 2.1 програми НМТ) — один із найвагоміших у тесті. Розгляньмо структуру на прикладі демоваріанта 2026 року.
№ завдання | Тема | Форма | Бали |
|---|---|---|---|
4 | Логарифмічне рівняння | 5 варіантів, одна правильна | 0 або 1 |
11 | Тригонометричне рівняння на проміжку | 5 варіантів, одна правильна | 0 або 1 |
13 | Система нерівностей | 5 варіантів, одна правильна | 0 або 1 |
22 | Рівняння з параметром | Коротка відповідь (число) | 0 або 2 |
Усього за темою 2.1 у демоваріанті 2026 — 4 завдання, що дають 5 балів. За аналізом тестів 2023–2024 років ця тема стабільно дає по 4 завдання в кожному варіанті.
Логарифмічні й показникові нерівності експерти НМТ називають серед найскладніших тем, оскільки знак залежить від основи й треба враховувати ОДЗ. Одна помилка в знаку — і задача оцінена в нуль балів.
У довідкових матеріалах НМТ ти знайдеш дискримінант і формулу коренів квадратного рівняння, розклад квадратного тричлена на множники, властивості степенів і логарифмів. Користуйся ними.
Стратегія на тесті
У завданні з вибором відповіді (№ 1–15) підстав кожен варіант у рівняння — це швидше й надійніше, ніж повне розв’язання.
У завданні з короткою відповіддю (№ 19–22) спершу випиши ОДЗ, потім розв’яжи, обов’язково перевір корінь підстановкою — і лише тоді запиши число.
Коли знак показникової нерівності змінюється?
Знак змінюється на протилежний, коли основа степеня лежить у проміжку . Наприклад, для основи нерівність перетворюється на . Якщо ж , знак зберігається.
Чому ОДЗ логарифмічного рівняння знаходять до розв’язання?
Бо потенціювання — не рівносильне перетворення: воно може додати значення, за яких початковий логарифм не існує. Якщо спершу виписати ОДЗ, а після розв’язання перевірити корені за нею, сторонні корені відсіються автоматично. Це швидше й надійніше, ніж підставляти кожен корінь у початкове рівняння.
Як зрозуміти, що корінь сторонній?
Корінь сторонній, якщо він не задовольняє ОДЗ (наприклад, аргумент логарифма виявився від’ємним або знаменник дробу дорівнює нулю) або якщо при підстановці в початкове рівняння ліва й права частини не збігаються. У завданнях НМТ завжди перевіряй: значення має перетворювати початкове рівняння на правильну числову рівність.
Чому не можна ділити обидві частини рівняння на x?
Бо ділення на — це ділення на вираз, який може дорівнювати нулю, а на нуль ділити не можна. Крім того, таке ділення «губить» корінь . Правильний підхід: перенести всі доданки в один бік і розкласти на множники, щоб жоден корінь не загубився.
Як швидко розв’язати дробову нерівність?
Методом інтервалів. Знайди нулі чисельника й знаменника, познач їх на числовій прямій (нулі знаменника — виколоті), визнач знак дробу на кожному проміжку й обери проміжки з потрібним знаком. Це універсальний спосіб, який не потребує множення на знаменник і не приводить до помилок зі знаком.
Показникові рівняння й нерівності — зводь обидві частини до однієї основи. Якщо основа менша від 1, знак нерівності змінюється.
Логарифмічні рівняння й нерівності — спершу випиши ОДЗ, потім розв’язуй, наприкінці перевір корені за ОДЗ.
Дробові рівняння й нерівності — нулі знаменника завжди виключені. Для нерівностей застосовуй метод інтервалів.
Підніс обидві частини до квадрата — обов’язково перевір кожен корінь підстановкою. Сторонні корені — найчастіша пастка.
Ніколи не діли обидві частини рівняння на вираз зі змінною — розкладай на множники й прирівнюй кожен множник до нуля.
У кожній задачі спершу запитуй себе: яке ОДЗ? Який знак нерівності? Чи змінюється він при перетворенні?