І. Передмова
Розв’язати рівняння з параметрами означає знайти всі його розв’язки для кожної системи допустимих значень параметрів. Значення параметрів, при переході через які відбуваються якісні зміни рівняння, називаються контрольними значеннями параметрів.
При розв’язуванні рівнянь з параметрами область зміни параметрів може бути заданою, або в рівнянні вказано додаткові умови, наприклад, знайти значення рівняння, при яких корінь рівняння задовольняє задану рівність, нерівність і т.д. Якщо не вказані умови для параметрів, то вважається, що параметри набувають усіх своїх допустимих значень.
ІІ. Лінійні рівняння з однією змінною
Рівняння виду ах=в, де а і в – дійсні числа, х – змінна, називаються лінійними рівнями з однією змінною. Дослідимо його.
Приклад 1. Розв’язати рівняння х+2=ах.
Розв’язання.
(1-а)х = -2; (а-1)х = 2
1.Якщо а=1, то ох=2, х 2.Якщо а≠1, то х=
Відповідь: Якщо а=1, то х; якщо а≠1, то х=
Приклад 2. Розв’язати рівняння (а-1)(а+1)х = (2а+3)(а-1).
Розв’язання
а=1, а= -1 – контрольні значення параметра.
1. якщо а=1, то ох=о, х є R.
2. Якщо а= -1, то ох= -2, х .
3.Якщо а≠1; а≠ -1, то х=; х=
Відповідь: Якщо а=1, то х є R; якщо а= -1, то х ; якщо а≠1; а≠ -1, то х=.
Приклад 3. Розв’язати рівняння (а-1)х= а+а-2.
Розв’язання.
а=1, а= -1 – контрольні значення параметра.
1.Якщо а=1, то ох=о, х є R
2.Якщо а= -1, то ох= -2, х.
3. Якщо а≠1; а≠ -1, то х=; х=; х=
Відповідь: Якщо а=1, то х є R; якщо а= -1, то х ; якщо а≠1; а≠ -1, то х=
Приклад 4. Розв’язати рівняння
Розв’язання
а≠о.
2(а+1)х=7+3а(х+1); (2а+2-3а)х=3а+7; (2-а)х=3а+7
1. якщо а=2, то ох=13, х .
2. якщо а≠2 і а≠ о, то х=.
Відповідь: Якщо а=0 або а=2, то х ;
якщо а≠2 і а≠ о, то х=.
Завдання для самостійного розв’язання.
ІІІ.Квдратні рівняння з однією змінною
Рівняння виду + вх + с = о, де а, в, с – дійсні числа і а≠ о, називаються квадратними. При розв’язанні таких рівнянь з параметрами розглядають випадки:
1. якщо а=о, то рівняння є лінійним вх + с = о.
2. Якщо а≠ о, то знаходимо D= .
А) Якщо D<0, то х.
Б) Якщо D≥0, то х=.
Приклад 1. Розв’язати рівняння +(а-2)х+а+1=0.
Розв’язання.
D=(а-2)-4(а+1)= -4а+4-4а-4=-8а.
1.Якщо D<0, тобто -8а<0, а(а-8) <0, а є (о;8), то х .
2.Якщо D≥0, тобто -8а≥0, а(а-8) ≥0, а є (-∞;о]U[8;+∞), то х1,2=.
Відповідь. Якщо а є (0;8), то х;
якщо а є (-∞;о]U[8;+∞), то х1,2=.
Приклад 2. Розв’язати рівняння (а-1) +2(2а+1)х+4а+3=0
Розв’язання.
1. Якщо а=1, то 6х=-7, х=-.
2. Якщо а≠ 1, то D= (2а+1) -(а-1)(4а+3)=4а.
А) Якщо 5а+4<0, тобто а<-, то х.
Б) Якщо 5а+4≥0, тобто а ≥-, то х=.
Відповідь. Якщо а=1, то х=-;
якщо а є (-∞;-), то х є ø;
якщо а є [-;1)U(1; +∞), то х=.
Приклад. 3 Розв’язати рівняння а(а+1) х-()х+а(а-1)=0.
Розв’язання.
1. а=о і а= -1- контрольні значення параметра.
Якщо а=о, то х=о.
Якщо а=-1, то –х +2=0; х=2.
2.а≠о і а≠-1, то D=
х=; х==; х==.
Відповідь. Якщо а=о, то х=о;
якщо а=-1, то х=2;
якщо а≠о, а≠-1, то х=; х= .
Приклад 4. Розв’язати рівняння (.
Розв’язання.
1. а=-2 і а=1 – контрольні значення параметра.
Якщо а=-2, то 9х=-3, х=-.
Якщо а=1, то 6х=0, х=0.
2.Якщо а≠-2, а≠1, то
D≥0; тому х=
=-
Відповідь. Якщо а=-2, то х=-; якщо а=1, то х=0; якщо а≠-2, а≠1, то
Розв’яжемо дробово-раціональні рівняння з параметрами. Як і розв’язання відповідних рівнянь без параметрів, розпочинати потрібно із знаходження ОДЗ рівняння.
Після перенесення доданків в ліву частину рівняння, зведення до спільного значення, прирівнюємо чисельник отриманого дробу до нуля. Отримавши лінійне або квадратне рівняння, розв’язуємо його. В кінці обов'язково потрібно встановити, при яких значеннях параметрів знайдені розв'язки належать ОДЗ рівняння.
Приклад 1. Розв'язати рівняння
Розв’язання.
ОДЗ х≠2а
D=(>0, х=; х=а+1; х=а-2.
Знайдемо, ті значення параметра а, при яких х не є коренем рівняння.
а+1=2а;а=1.При цьому значенні параметра рівняння матиме тільки один розв’язок х=1-2=-1.
Знайдемо, ті значення параметра а, при яких х не є коренем рівняння. а-2=2а; а=-2.
Якщо а=-2, то рівняння матиме тільки один корінь х=-2+1=-1.
Відповідь. Якщо а=1 або а=-2. то х=-1; якщо а≠1 і а≠-2, то х=а+1, х=а-2.
Приклад 2. Розв’язати рівняння.
Розв’язання. ОДЗ х≠1.
1. Якщо а=0, то –х+1=0, х=1 – не належить ОДЗ рівняння.
2. Якщо а≠0, то рівняння квадратне.
Знайдемо D. D=(а+1)
х=
х=
Знайдемо значення параметра а, при яких х не є коренем рівняння. а+1; а=о, тоді х .
Знайдемо значення параметра а, при яких х не є коренем рівняння. а=-1, а.
Відповідь. Якщо а=о, то х; якщо а≠0, то х=а+1, х=. .
Приклад 3. Розв’язати рівняння
Розв’язання. ОДЗ ;
1. 10-15=0, =1,5 – контрольне значення; якщо =1,5, то ох=15,5, х.
2. Якщо ≠1,5, то х=
Знайдемо значення , при яких х= є коренем даного рівняння.
Відповідь. Якщо то х , якщо то х=.
Приклад4. Розв’язати рівняння
Розв’язування.
ОДЗ. х≠2,
(
1. контрольне значення параметра. Якщо то -9х=0, х=0.
2.
D=
х=
х=
Знайдемо значення , при яких х не є коренем рівняння.
Якщо =4, то рівняння матиме один розв’язок х=
Знайдемо значення , при яких х не є коренем рівняння.
Якщо то рівняння має один розв’язок х=
Відповідь. Якщо =1, = -1, то х ; якщо = -2, то х=0; якщо = -5, =4, то х=;
якщо ≠1, ≠ -1, ≠ -2, ≠ -5, ≠4, то х= х=
Приклад 5. Розв’язати рівняння
Розв’язання.
ОДЗ. ≠0.
D=>0,
х= то х= х=
Знайдемо значення параметра , при яких х є коренем рівняння.
Якщо =2, то рівняння має розв’язок х=2+1=3.
Якщо =1, то рівняння має розв’язок х=1+1=2.
Відповідь. Якщо = -2, то х=-5; якщо =-3, то х=-6; якщо =2, то х=3; якщо =1, то х=2; якщо =0, то х є ø; якщо ≠-2, ≠-3, ≠2, ≠1, ≠0, то х=+1, х=-3.
Приклад 6. При яких значеннях параметра а, рівняння має єдиний корінь? Знайти цей корінь. .
Розв’язання.
ОДЗ. х≠±2.>
1.
D=0, D= ; х=
2. D>0, х=2 або х=-2 або х=2 або х=-2.
>0; >0; (а( а>0; а є (- ∞; U()
х=
А) 2; =2+а
а= - х=-()
Б) –а+=-2; =а-2
а= х=-+
В) –а-=2; =-а-2
а .
4) –а-=-2; =2-а
а=
Відповідь. якщо а=-, то х= якщо а=, то х= якщо а= то х= якщо а=- то х=
Виділимо основні типи задач, пов’язані із розташуванням коренів х, х квадратного рівняння ах відносно числа R.
Нехайƒ(х)=ах D= тоді:
1. < 2.
3. <4.
5.6. 7. 8.
9. 10.
Приклад 1.
При яких значення к корені рівняння будуть більші ніж – 1.
Розв’язання.
-1<х≤ х.
k є
Відповідь. k є
Приклад 2.При яких значеннях к рівняння має корені менші ніж 1.
Розв’язання.
к є
Відповідь. к є .
Приклад 3. При яких значеннях а число 1 знаходиться між коренями рівняння (2а+1)х
Розв’язання.
ƒ(1)=2а+1-а+а-2=2а-1. (2а+1)(2а-1)<0, <0, а є (-
Відповідь. а є (-
Приклад 4.При яких значеннях а корені рівняннямістяться між числами 0 і 1.
Розв’язання.
а є (3;4).
Відповідь: а є (3;4).
Приклад 5. Знайти всі значення параметра а, при кожному з яких корені рівняння належить вказаній множині.
Розв’язання.
D= -
Відповідь.
Приклад 6. Знайти всі значення параметра а, при кожному з яких корені рівняння належать вказаній множині.
Розв’язання.
Відповідь.
До азбуки квадратного тричлена відноситься і теорема Вієта.
Для того, щоб і були коренями квадратного тричлена необхідно і достатньо виконати рівностей
Приклад 1.При яких значеннях к корені рівняння відноситься як 1:4
Розв’язання. D=к
Відповідь. 2; -
Приклад 2. і - корені рівняння х
Знайти таке а, щоб величина виразу була найменшою.
Розв’язання.
за теоремою Вієта + =а; . = а-1.
Тому
отже, найменше значення виразу дорівнює 1 при а=1.
Відповідь. 1.
Приклад 3. Корені і рівняння х задовольняють умову - =1.
Знайти р при умові, що р>0.
Розв’язання.
Відповідь. 7.
Приклад 4.
Нехай і - корені рівняння х де а є N. Обчислити при якому найменшому значені а вираз ділиться на 25.
Розв’язування.
Отримаємо формулу для оцінки суми п’ятих степенів двох виразів.
Отже,
За теоремою Вієта + =а, · =1.
=
якщо а=1,2,3,4, то на ділиться на 5. Тому найменше значення а, при якому дорівнює 5.
Відповідь. 5.
Якщо корені рівняння то мають місце співвідношення:
+d; які називаються формулами Вієта.
Покажемо, як використовується властивості коренів рівнянь четвертного степеня при розв’язуванні рівнянь з параметрами.
Приклад 5.
При якому к>0 корені рівняння утворюють арифметичну прогресію?
Розв’язання.
Нехай рівняння має чотири корені:
оскільки, - корінь рівняння, то підставляємо отримане значення в дане рівняння.
к=0 або к=6.
Відповідь. 6.
Розв’яжемо рівняння з параметрами, які містять змінну під знаком модуля.
Приклад 1.
Знайти значення а, при яких рівняння має один корінь.
Розв’язання.
І. Розглянемо першу систему сукупності (І)
D
а) Якщо то рівняння має один корінь.
х=-а
Перевіряємо виконання умови х
а= ;-а отже, при а= дане рівняння не має розв’язків.
б) Якщо і для одного з коренів не виконується умова .
1)
Розв’яжемо окремо ірраціональні нерівності даної системи.
Повертаємося до системи (1).
а .
2)
Розв’яжемо окремо ірраціональні нерівності системи. ,
Повертаємося до системи (2).
ІІ. Розв’яжемо другу систему сукупності (ІІ).
а) a є ø.
б) при будь-якому а.
Розглянемо два випадки, коли один з коренів не задовольняє умову х<-2a.
1)
Розв’яжемо окремо кожну з ірраціональних нерівностей системи.
а є R.
Повернемося до системи (1).
а є (-∞;1).
2)
Розв’яжемо окремо кожну з нерівностей даної системи.
а є Ø.
Отже, повертаємося до систему (2)
а є Ø.
Щоб встановити значення параметра а, при яких дане рівняння має єдиний розв’язок, знайдемо те значення а при яких система (І) та (ІІ) мають по два розв’язки.
Система (І) має дав розв’язки D>0 і корені задовольняють умову х≥-2а.
(А)
Випишемо та розв’яжемо ірраціональні нерівності системи.
Повертаємося до системи (А).
.
(Б)
а є ø.
Отже, система (Б) має вигляд;
а є ø.
Внесемо в таблицю дані про кількість розв’язків рівняння в залежності від параметра а.
№ систиеми /а |
|
|
|
|
|
1 |
(1;+∞) |
І |
- |
- |
- |
1 |
2 |
2 |
1 |
ІІ |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
- |
- |
Відповідь .
Приклад 2.
При будь - якому а розв’язати рівняння
Розв’язання.
х=-1, х=-а – нулі модулів. –а -1
І. Нехай – а<-1, тобто а>1. ---------І------------І-------→
1) х<-а
-2х-2-х-а=4,
-3х=6+а,
х = - 6+а
3
а є (1;3).
2)-а≤х<-1
-2х-2+х+а=4
х=а-6
а є [3;5).
3) х≥-1
2х+2+х+а=4; 3х=2-а;
ІІ. –а=-1, а=1
2|х+1|+|х+1|=4
3·|х+1|=4; |х+1|=
ІІІ. -а>-1, тобто а<1 --------|------------|--------→
-1 -а
1) х<-1
-2х-2-х-а=4; х= -
а є (-3;1).
2) -1≤х<-а
2х+2-х-а=4, х=2+а
а є [-3;-1).
3) х≥-а
2х+2+х+а=4; 3х=2-а; х=
а є [-1;1).
Відповідь. Якщо а є то х ;
якщо а є [-3;-1), то =2+а, =
якщо а є [-1;3), то =; =
якщо а є [3;5], то = =а-6.
Приклад 3. Знайти всі значення параметра а, при кожному з яких рівняння має два різні корені.
Розв’язування.
І Нехай а є (-∞;-1).
1 2 3
--------------|-----------------|-------------→
а
1) х є (-∞;)
-х-х+а=а(а-1)
-2х=--а+-а
-2х=-+-2а
х=
а є (-2;-1).
2) х є [;а)
-+х-х+а=а(а-1)
ох=-а+-а
ох=+-2а
якщо а≠-2, то х є ø, тому , якщо а є (-∞;-2)U(-2;-1), то х є ø, якщо а=-2, то х є R (тобто задовольняється умова задачі).
3) х є [а;+∞)
-+х+х-а=а(а-1)
2х=+а+-а
2х=+; х=
а є (-2;-1).
Робимо висновок про те, що при а є [-2;-1) дане рівняння два різні корені (==≠).
ІІ. а=-1.
х+1=1 або х+1=-1
х=0 або х=-2.
Висновок при а=-1 дане рівняння має два різні корені.
ІІІ. а є (-1;0)
1 а 2 3
--------|--------------|-------------→
1) х є (-∞;а)
-х-х+а=а(а-1)
-2х=--а+-а
-2х=-+-2а
х=
а є (-1;0).
2) х є [а; )
-х+х-а=а(а-1)
ох=-+а+-а
ох=-+
при а≠0 отримане рівняння не має розв’язків (х є ø).
3) х є [;+∞)
-+х+х-а=а(а-1)
2х=+а+-а
2х=+
х=; а є (-1;0).
Висновок: при а є (-1;0) дане рівняння має два різні корені ( ==).
ІУ. а=0.
х=0
Отже, при а=0 умова задачі не задовольняється.
У. а є (0;1)
1 2 3
--------------|-----------------|-------------→
а
1) х є (-∞;).
-х-х+а=-а(а-1)
-2х=--а-+а
-2х=--
х= а є (0;1).
2) х є [;а)
-+х-х+а=-а(а-1)
ох=-а++а
ох=+ при а є (0;1), х є ø.
3) х є [а;+∞).
-+х+х-а=-а(а-1)
2х=+а-+а
2х=-+2а
х= а.
Отже, при а є (0;1) дане рівняння має один розв’язок х=, тому при цих значеннях параметра а умова задачі не задовольняється.
УІ. а=1.
Отже, при а=1 рівняння має тільки один розв’язок.
УІІ. а є (1;+∞)
1 2 3
--------------|-----------------|-------------→
а
1) х є (-∞;а).
-х-х+а=а(а-1)
-2х=--а+-а
х= а.
2) х є [а; ).
-х+х-а=а(а-1)
ох=-+а+-а
ох=-+ при а є (1;+∞), то х.
3) х є [;+∞)
-+х+х-а=а(а-1)
2х=+а+-а
2х=+
х= а.
Висновок: при а є (1;+∞) дане рівняння не має розв’язків, а тому не задовольняється умова задачі.
Відповідь. а є [-2;-1].
Часто при розв’язуванні рівнянь з параметрами, що містять змінну під знаком модуля, зручно використовувати графічний метод.
Приклад 4. Знайти всі значення параметра а, при кожному з яких рівняння має не менше двох розв’язків.
Розв’язування.
Розглянемо функції у= і у=а.
Побудуємо в одній системі координат графіки обох функцій.
у=
графіком є парабола, вітки якої напрямлені вгору, а вершина має координати (1;-1).
Відповідь. а є [0;+∞).
Приклад 5.
Для всіх значень а встановити кількість розв’язків рівняння.
Розв’язування.
Розглянемо функції у= то у=а+2.
у=
Вкажемо послідовність побудови графіка даної функції.
1) у= 2) у= 3) у= 4) у=
Відповідь. Якщо а є то рівняння не має розв’язків; якщо а=-2, то два розв’язки; якщо а є (-2;-1), то чотири розв’язки; якщо а є [-1;- ), то два розв’язки; якщо а=-, то три розв’язки; якщо а є (-;+∞), то чотири розв’язки.
Приклади 6.
Знайти всі значення параметра а, при кожному з яких рівняння має два різні корені.
Розв’язування.
х=а
Побудуємо графіки функцій а=- та а=() в системі координат х о а, розглядаючи їх у відповідних півплощинах (х≥а та х<а ).
Для того,
щоб система мала два розв’язки, потрібно, щоб горизонтальна пряма перетинала графік двічі. Відповідь:ає(-∞;-)U(-2;+∞)
Оскільки при розв’язуванні ірраціональних рівнянь з параметрами виконати перевірку всіх коренів виможливо, то розв’язуємо ці рівняння з урахуванням області допустимих значень змінних, пам’ятаючи, що якщо обидві частини рівняння ƒ(х)=g(х) невід’ємні, та рівняння ƒ(х)=g(х) і (ƒ(х)) (g(х)) рівносильні.
Приклад 1.
При будь-якому значенні а розв’язати рівняння
Розв’язування.
ОДЗ
Підносимо до квадрату обидві частини рівності.
3х-2=+2ах+
+(2а-3)х++2=0.
1)
х є ø.
2)
Перевіримо, при яких значеннях а задовольняє ОДЗ.
(1)
Розв’яжемо окремо кожну з ірраціональних нерівностей системи.
а є (-∞;.
; а є (-∞;.
Тому розв’язок системи (1) а є (-∞;.
Отже х= є розв’язком даного рівняння при а є
Перевіримо, при яких значеннях а задовольняє ОДЗ.
(2)
Розв’яжемо кожну з ірраціональних нерівностей системи окремо.
а є (-∞;.
Повертаємося до системи (2).
Отже, є розв’язком даного рівняння при
Відповідь. Якщо а є (-∞;-, то якщо , то ; якщо то х .
Приклад 2. При будь якому значенні а розв’язати рівняння
Розв’язування.
ОДЗ.
Підносимо до квадрату обидві частини рівності.
2ах-1=-2х+1
-(2а+2)х+2=0
1)
отже, якщо то х є ø.
2)
Знайдемо значення а, при яких належить ОДЗ.
(1)
Розв’яжемо окремо кожну з ірраціональних нерівностей системи.
Якщо а>0, то
Якщо а<0
Об’єднуємо отримані розв’язки.
Повертаємося до системи (1).
при таких значеннях параметра є розв’язком даного рівняння.
Знайдемо значення а, при яких належить ОДЗ.
(2)
Розв’яжемо окремо кожну з нерівностей системи.
якщо а>0, то
Якщо а<0, то
.
Повертаємося до системи (2).
- при таких значеннях параметра а є розв’язком даного рівняння.
Відповідь. Якщо , то х ;
Якщо , то , ;
Якщо то
Приклад 3. При будь-якому значенні параметра а розв’язати рівняння.
Розв’язання.
ОДЗ.
2х+1=-2ах+
-(2а-2)х+-1=0.
1) 2а+2<0, а<-1, х є ø.
2) 2а+2≥0, а≥-1.
Знайдемо, при яких значеннях параметра а належать ОДЗ рівняння.
(1)
Розв’яжемо окремо кожну з нерівностей системи.
Повертаємося до системи (1).
Отже, є розв’язком даного рівняння, якщо
Знайдемо при яких значеннях параметра а належить ОДЗ рівняння.
(2)
Розв’яжемо окремо кожну з нерівностей системи (2).
Повертаємося до системи (2).
Отже, при є розв’язком даного рівняння.
Відповідь. Якщо , то х ;
Якщо , то , ;
Якщо то
Приклад 4. При будь-якому значенні параметра а розв’язати рівняння.
Розв’язання.
ОДЗ.
Підносимо до квадрату обидві частини рівності.
Для того, щоб не з’явилися сторонні корені, звужуємо ОДЗ.
1)
Якщо , то х є ø.
2)
Знайдемо при яких значеннях параметра а належить ОДЗ.
(1)
Розв’яжемо окремо кожну з ірраціональних нерівностей системи.
а=0.
Повертаємося до системи (1).
а=0.
Отже, якщо а=0, то є коренем даного рівняння.
Знайдемо значення параметра а, при яких є коренем даного рівняння.
(2)
Розв’яжемо окремо кожну з ірраціональних нерівностей системи (2).
Повертаємося до системи (2).
Отже є розв’язком даного рівняння, якщо
Відповідь. Якщо то х;
Якщо , то ,
Якщо то
Приклад 5. При будь-якому значенні параметра а розв’язати рівняння.
Розв’язання.
ОДЗ.
або
або
або
Звуження ОДЗ.
х=0 або
Знайдемо значення параметра а, при яких х=-а є розв’язком даного рівняння.
а=0.
Отже, х=-а, якщо а=0.
Знайдемо значення параметра а, при яких х=0 є розв’язком даного рівняння.
а=0.
Отже, х=0 є розв’язком даного рівняння, якщо а=0.
Знайдемо значення параметра а, при яких є розв’язком даного рівняння.
а=0.
Отже, є розв’язком даного рівняння а=0.
Відповідь. Якщо а=0, то х=-а, х=0; ;
якщо а≠0, то х .
Приклад 6. При будь-якому значенні параметра а розв’язати рівняння
Розв’язування.
ОДЗ.
Знайдемо значення параметра а, при яких належить ОДЗ.
Відповідь. Якщо , то ;
Якщо то х .
Приклад 7. При будь-якому значенні параметра а розв’язати рівняння
Розв’язання
нехай =t, t≥0
ОДЗ.
t+1=t+2a
1) a=0; t є ø.
2)
t=
Перевіримо, при яких значення а t= належить ОДЗ.
а є
Повертаємося до заміни.
Відповідь. . Якщо то
Якщо то х .