Проверка корня уравнения: подстановка и отбор кандидатов

Статья Математика

Чтобы проверить, является ли число корнем уравнения, сначала убедитесь, что при этом числе определены обе части исходного уравнения. Затем подставьте число в исходную запись, отдельно вычислите левую и правую части и сравните их: если значения равны, кандидат подходит; если нет или выражение не определено, его нужно отбросить.

Что именно проверяет подстановка

Решение уравнения часто даёт несколько кандидатов. Проверка отвечает на вопрос о каждом из них, а не ищет все корни заново. При переносе членов и других равносильных преобразованиях проверка ловит прежде всего вычислительную ошибку. После возведения в квадрат или умножения на выражение с переменной она ещё и отсекает числа, которые подходят только преобразованному уравнению. Проверка одного или нескольких найденных чисел не доказывает, что других корней нет: для полноты нужно проследить за шагами решения.

На практике такой контроль нужен, например, когда найденное время движения подставляют обратно в уравнение пути: числовое равенство обнаружит ошибку в вычислении кандидата, а смысл условия дополнительно исключит отрицательное время. Это проверка конкретного ответа модели, а не способ перечислить все возможные времена.

Три шага проверки кандидатаОт кандидата переходят к допустимости исходного уравнения, затем к подстановке и сравнению двух чисел.Кандидат: x = aПолучен при решенииДопустим?В исходном уравненииЛевая = правая?Подставьте и сравните
Схема относится к каждому кандидату отдельно. Отбор кандидатов и доказательство полноты решения — разные задачи.

Кандидат подходит: сравните обе стороны

В первом примере нужно проверить число 4 для уравнения 3(x − 1) + 2 = x + 7. Ограничений на x здесь нет. Левая часть при x = 4 равна 3 · (4 − 1) + 2 = 11, правая равна 4 + 7 = 11. Получилось 11 = 11, значит, 4 — корень. Такую короткую запись удобнее проверять, чем одинокую галочку рядом с ответом.

Но простое равенство после подстановки ещё не заменяет проверку области определения. В дробном уравнении при запрещённом знаменателе нельзя объявить число корнем, даже если оно появилось после избавления от дробей.

Когда кандидат оказывается посторонним

Рассмотрим исходное уравнение (x − 2)/(x − 2) = 1. Оно определено только при x ≠ 2. Если умножить обе части на x − 2, получится x − 2 = x − 2: этому равенству формально подходит и x = 2. Но в исходной дроби при x = 2 знаменатель равен нулю. Число 2 нужно отбросить, а все остальные действительные числа подходят. Здесь проверка начинается с допустимости, ещё до сравнения сторон.

Бывает и другая ловушка. Из √(x + 1) = x − 1 после возведения в квадрат получаем x + 1 = (x − 1)², откуда x(x − 3) = 0 и кандидаты 0 и 3. Для x = 0 подкоренное выражение допустимо, но исходное равенство даёт √1 = −1, то есть 1 ≠ −1. Для x = 3 оно даёт √4 = 2, а справа 3 − 1 = 2. Ответ здесь только 3. Поэтому одного условия x + 1 ≥ 0 недостаточно: нужно сравнить значения исходных частей.

Проверка двух кандидатов после возведения в квадратНоль проходит область определения, но даёт один и минус один. Тройка даёт два и два.x = 0: 1 и −1Не кореньx = 3: 2 и 2Корень
Оба числа удовлетворяют условию x + 1 ≥ 0, но только одно удовлетворяет исходному равенству.

Возведение в квадрат стирает различие между 1 и −1: их квадраты равны. Обратный вывод без дополнительной проверки неверен. Точно так же проверка только преобразованного уравнения ничего не скажет о постороннем кандидате. Вернитесь к первой строке задачи и вычислите обе стороны заново.

Проверьте три кандидата самостоятельно

Для каждого задания сначала решите, можно ли подставлять указанное число, а потом запишите два числовых значения. Раскройте решение после своей попытки.

1. Является ли x = −2 корнем 2x + 5 = x + 3?

Обе стороны определены при любом x. Левая: 2 · (−2) + 5 = 1. Правая: −2 + 3 = 1. Значения равны, значит, −2 — корень.

2. Можно ли принять x = 4 для (x − 4)/(x − 4) = 1?

Нет. При x = 4 знаменатель исходной дроби равен нулю, поэтому левая часть не определена. Равенство x − 4 = x − 4, полученное после умножения, не делает 4 корнем.

3. Подходит ли x = 0 для √(x + 4) = x − 2?

Подкоренное выражение при x = 0 равно 4, значит, число допустимо. Левая часть исходного уравнения равна 2, правая равна −2. Получилось 2 ≠ −2: кандидат посторонний, хотя после возведения в квадрат обе стороны дали бы 4.

Если вы проверяете ответ после решения, держите рядом исходную запись и все найденные кандидаты: ни один нельзя пропустить. Для общей картины о способах нахождения корней есть отдельная статья; линейные уравнения показывают равносильные шаги решения. Если нужна смежная практика со степенями и корнями, откройте раздел «Степени и корни»; наличие в нём конкретного упражнения на эту проверку здесь не обещается.

Оставить комментарий