Dział 3. Równania i nierówności
Równania i nierówności liniowe: teoria i zadania maturalne
Przekształcenia równoważne, równania sprzeczne i tożsamościowe, nierówności liniowe (z pułapką dzielenia przez liczbę ujemną), wyznaczanie zmiennej ze wzoru i zadania tekstowe.
Teoria
Równanie liniowe
Równanie liniowe z niewiadomą można zawsze sprowadzić do postaci . Możliwe są trzy sytuacje:
- : dokładnie jedno rozwiązanie ,
- i : równanie tożsamościowe (): każda liczba jest rozwiązaniem,
- i : równanie sprzeczne (np. ): brak rozwiązań.
(jedno rozwiązanie).
(tożsamościowe, ).
(sprzeczne, brak rozwiązań).
Przekształcenia równoważne
Rozwiązania nie zmieniają się, gdy:
- do obu stron dodamy (odejmiemy) to samo wyrażenie: „przenoszenie na drugą stronę ze zmianą znaku”,
- obie strony pomnożymy lub podzielimy przez tę samą liczbę różną od zera.
Równanie z ułamkami najpierw mnożymy przez wspólny mianownik, aby pozbyć się ułamków.
Nierówność liniowa
Rozwiązujemy tak jak równanie, z jedną ważną różnicą:
Mnożąc lub dzieląc nierówność przez liczbę ujemną, zmieniamy zwrot nierówności: . To najczęstszy błąd w nierównościach! Uwaga też na liczby ujemne „w przebraniu”, np. .
Wynik zapisujemy jako przedział i zaznaczamy na osi:
Wyznaczanie zmiennej ze wzoru
Traktujemy wskazaną literę jak niewiadomą, a pozostałe jak liczby. Np. z : mnożymy przez : , dzielimy przez : .
Zadania tekstowe: schemat
- Oznacz niewiadomą (np. „: wiek syna obecnie”).
- Zapisz pozostałe wielkości za pomocą .
- Ułóż równanie (nierówność) z treści.
- Rozwiąż i sprawdź z treścią (np. liczba osób musi być naturalna).
- Napisz odpowiedź słowami.
Równania i nierówności liniowe pojawiają się w zadaniach zamkniętych (rozwiązanie, najmniejsza liczba całkowita spełniająca nierówność, wyznaczenie zmiennej ze wzoru) i jako element większych zadań otwartych.
Wzory
Rozwiązanie równania liniowego
Gdy współczynnik przy jest niezerowy: jedno rozwiązanie.
Równanie tożsamościowe i sprzeczne
Gdy się redukuje: prawdziwa równość: każda liczba; fałszywa: brak rozwiązań.
Zmiana zwrotu nierówności
Mnożenie/dzielenie przez liczbę ujemną odwraca znak nierówności.
Proporcja
„Mnożenie na krzyż”: usuwa ułamki z równania.
Przykłady rozwiązane krok po kroku
Przykład 1
Rozwiąż nierówność .
Krok 1: mnożymy przez wspólny mianownik (liczba dodatnia, zwrot bez zmian):
Krok 2: nawiasy (uwaga na minus przed drugim nawiasem):
Krok 3: dzielimy przez i zmieniamy zwrot: .
Przykład 2
Ojciec ma lata, a syn lat. Za ile lat ojciec będzie raza starszy od syna?
Niech : liczba lat, po których to nastąpi. Wtedy ojciec będzie miał , a syn lat:
Sprawdzenie: za lat: ojciec , syn , a ✓.
Zadania maturalne z rozwiązaniami
Zadanie 1 (1 pkt)
Rozwiązaniem równania jest liczba
Odpowiedź: C
Rozwiązanie
. Sprawdzenie: ✓.
Zadanie 2 (1 pkt)
Zbiorem rozwiązań nierówności jest
Odpowiedź: B
Rozwiązanie
(zwrot zmieniony, bo dzielimy przez ).
Zadanie 3 (1 pkt)
Równanie
- nie ma rozwiązań
- ma dokładnie jedno rozwiązanie
- ma dokładnie dwa rozwiązania
- ma nieskończenie wiele rozwiązań
Odpowiedź: D
Rozwiązanie
: prawda dla każdego . Równanie tożsamościowe.
Zadanie 4 (1 pkt)
Najmniejszą liczbą całkowitą spełniającą nierówność jest
Odpowiedź: B
Rozwiązanie
. Najmniejsza liczba całkowita większa od to .
Zadanie 5 (2 pkt)
Rozwiąż nierówność .
Odpowiedź:
Rozwiązanie
Mnożymy przez : .
.
Zadanie 6 (1 pkt)
Ze wzoru (gdzie ) wyznaczono . Wynik to
Odpowiedź: B
Rozwiązanie
.
Zadanie 7 (2 pkt)
Cenę towaru obniżono o , a następnie podniesiono o zł. Teraz cena jest taka sama jak przed obniżką. Ile wynosiła cena początkowa?
Odpowiedź: zł
Rozwiązanie
Niech : cena początkowa. .
Sprawdzenie: , ✓.
Zadanie 8 (1 pkt)
Rozwiązaniem równania jest liczba
Odpowiedź: D
Rozwiązanie
.
Zadanie 9 (2 pkt)
Rozwiąż nierówność .
Odpowiedź: , czyli
Rozwiązanie
, więc . Dzielimy przez liczbę ujemną: zmiana zwrotu:
Zadanie 10 (2 pkt)
Suma trzech kolejnych liczb nieparzystych jest równa . Wyznacz te liczby.
Odpowiedź:
Rozwiązanie
. Liczby: ; suma ✓, wszystkie nieparzyste ✓.
Zadanie 11 (1 pkt)
Zbiorem rozwiązań nierówności jest przedział
Odpowiedź: B
Rozwiązanie
.
Inne tematy: Układy równań