Реферат по предмету "Математика"


Решение некоторых уравнений и неравенств с параметром

Графическое решение уравнений, неравенств, систем с параметром.
(алгебра и начала анализа)
Исполнитель: Зырянов Р.Б.
Руководитель: Попова Н.Б.
Екатеринбург 1998
Оглавление
I. Введение
II. Уравнения с параметрами. (1. Определения. (2. Алгоритм решения. (3. Примеры.
III. Неравенства с параметрами. (1. Определения. (2. Алгоритм решения. (3. Примеры.
IV. Список литературы.
V. Приложения.
Введение
Изучение многих физических процессов и геометрических закономерностей часто приводит к решению задач с параметрами. Некоторые Вузы также включают в экзаменационные билеты уравнения, неравенства и их системы, которые часто бывают весьма сложными и требующими нестандартного подхода к решению. В школе же этот один из наиболее трудных разделов школьного курса математики рассматривается только на немногочисленных факультативных занятиях.
Готовя данную работу, я ставил цель более глубокого изучения этой темы, выявления наиболее рационального решения, быстро приводящего к ответу. На мой взгляд графический метод является удобным и быстрым способом решения уравнений и неравенств с параметрами.
В моём реферате рассмотрены часто встречающиеся типы уравнений, неравенств и их систем, и, я надеюсь, что знания, полученные мной в процессе работы, помогут мне при сдаче школьных экзаменов и при поступлении а ВУЗ.
(1. Основные определения
Рассмотрим уравнение
((a, b, c, …, (, x)=((a, b, c, …, (, x), (1) где a, b, c, …, (, x -переменные величины.
Любая система значений переменных а = а0, b = b0, c = c0, …, k = k0, x = x0, при которой и левая и правая части этого уравнения принимают действительные значения, называется системой допустимых значений переменных a, b, c, …, (, x. Пусть А – множество всех допустимых значений а, B – множество всех допустимых значений b, и т.д., Х – множество всех допустимых значений х, т.е. а(А, b(B, …, x(X. Если у каждого из множеств A, B, C, …, K выбрать и зафиксировать соответственно по одному значению a, b, c, …, ( и подставить их в уравнение (1), то получим уравнение относительно x, т.е. уравнение с одним неизвестным.
Переменные a, b, c, …, (, которые при решении уравнения считаются постоянными, называются параметрами, а само уравнение называется уравнением, содержащим параметры.
Параметры обозначаются первыми буквами латинского алфавита: a, b, c, d, …, (, l, m, n а неизвестные – буквами x, y,z.
Решить уравнение с параметрами – значит указать, при каких значениях параметров существуют решения и каковы они.
Два уравнения, содержащие одни и те же параметры, называются равносильными, если: а) они имеют смысл при одних и тех же значениях параметров; б) каждое решение первого уравнения является решением второго и наоборот.
(2. Алгоритм решения.
Находим область определения уравнения. Выражаем a как функцию от х. В системе координат хОа строим график функции а=((х) для тех значений х, которые входят в область определения данного уравнения.
Находим точки пересечения прямой а=с, где с((-(;+() с графиком функции а=((х).Если прямая а=с пересекает график а=((х), то определяем абсциссы точек пересечения. Для этого достаточно решить уравнение а=((х) относительно х. Записываем ответ.
(3. Примеры
I. Решить уравнение
[pic] (1)
Решение.
Поскольку х=0 не является корнем уравнения, то можно разрешить уравнение относительно а :
[pic] или [pic]
График функции – две “склеенных” гиперболы. Количество решений исходного уравнения определяется количеством точек пересечения построенной линии и прямой у=а.
Если а ( (-(;-1]((1;+()([pic] , то прямая у=а пересекает график уравнения (1) в одной точке. Абсциссу этой точки найдем при решении уравнения [pic] относительно х.
Таким образом, на этом промежутке уравнение (1) имеет решение [pic].
Если а ( [pic], то прямая у=а пересекает график уравнения (1) в двух точках. Абсциссы этих точек можно найти из уравнений [pic] и [pic], получаем
[pic][pic] и [pic].
Если а ( [pic] , то прямая у=а не пересекает график уравнения (1), следовательно решений нет.
Ответ: Если а ( (-(;-1]((1;+()([pic], то [pic]; Если а ( [pic], то [pic][pic] , [pic]; Если а ( [pic] , то решений нет.
II. Найти все значения параметра а, при которых уравнение [pic] имеет три различных корня.
Решение.
Переписав уравнение в виде [pic] и рассмотрев пару функций
[pic] , можно заметить, что искомые значения параметра а и только они будут соответствовать тем положениям графика функции [pic], при которых он имеет точно три точки пересечения с графиком функции [pic].
В системе координат хОу построим график функции [pic]). Для этого можно представить её в виде [pic] и, рассмотрев четыре возникающих случая, запишем эту функцию в виде
[pic]
Поскольку график функции [pic] – это прямая, имеющая угол наклона к оси Ох, равный [pic] , и пересекающая ось Оу в точке с координатами (0 , а), заключаем, что три указанные точки пересечения можно получить лишь в случае, когда эта прямая касается графика функции [pic]. Поэтому находим производную [pic]
Ответ: [pic].
III. Найти все значения параметра а, при каждом из которых система уравнений
[pic] имеет решения.
Решение.
Из первого уравнения системы получим [pic] при [pic] Следовательно, это уравнение задаёт семейство “полупарабол” - правые ветви параболы [pic] “скользят” вершинами по оси абсцисс.
Выделим в левой части второго уравнения полные квадраты и разложим её на множители [pic]
Множеством точек плоскости [pic], удовлетворяющих второму уравнению, являются две прямые
[pic] и [pic]
Выясним, при каких значениях параметра а кривая из семейства “полупарабол” имеет хотя бы одну общую точку с одной из полученных прямых.
Если вершины полупарабол находятся правее точки А, но левее точки В (точка В соответствует вершине той “полупараболы”, которая касается прямой [pic]), то рассматриваемые графики не имеют общих точек. Если вершина “полупараболы” совпадает с точкой А, то [pic].
Случай касания “полупараболы” с прямой [pic] определим из условия существования единственного решения системы
[pic] В этом случае уравнение
[pic] имеет один корень, откуда находим :
[pic]
Следовательно, исходная система не имеет решений при [pic], а при [pic] или [pic] имеет хотя бы одно решение.
Ответ: а ( (-(;-3] (([pic];+().
IV. Решить уравнение
[pic]
Решение.
Использовав равенство [pic], заданное уравнение перепишем в виде
[pic]
Это уравнение равносильно системе
[pic]
Уравнение [pic] перепишем в виде
[pic]. (*)
Последнее уравнение проще всего решить, используя геометрические соображения. Построим графики функций [pic] и [pic] Из графика следует, что при [pic] графики не пересекаются и, следовательно, уравнение не имеет решений.
Если [pic], то при [pic] графики функций совпадают и, следовательно, все значения [pic] являются решениями уравнения (*).
При [pic] графики пересекаются в одной точке, абсцисса которой [pic]. Таким образом, при [pic] уравнение (*) имеет единственное решение - [pic].
Исследуем теперь, при каких значениях а найденные решения уравнения (*) будут удовлетворять условиям
[pic]
Пусть [pic], тогда [pic]. Система примет вид
[pic]
Её решением будет промежуток х( (1;5). Учитывая, что [pic] , можно заключить, что при [pic] исходному уравнению удовлетворяют все значения х из промежутка [3; 5).
Рассмотрим случай, когда [pic] . Система неравенств примет вид
[pic]
Решив эту систему, найдем а( (-1;7). Но [pic], поэтому при а( (3;7) исходное уравнение имеет единственное решение [pic].
Ответ: если а( (-(;3), то решений нет; если а=3, то х( [3;5); если a( (3;7), то [pic]; если a( [7;((), то решений нет.
V. Решить уравнение
[pic] , где а - параметр. (5)
Решение.
1. При любом а : [pic]
2. Если [pic], то [pic]; если [pic], то [pic]. 3. Строим график функции [pic] , выделяем ту его часть , которая соответствует [pic]. Затем отметим ту часть графика функции [pic] , которая соответствует [pic].
4. По графику определяем, при каких значениях а уравнение (5) имеет решение и при каких – не имеет решения.
Ответ: если [pic], то [pic] [pic] если [pic], то [pic]; если [pic], то решений нет; если [pic], то [pic], [pic].
VI. Каким условиям должны удовлетворять те значения параметров [pic] и [pic], при которых системы
[pic] (1) и
[pic] (2) имеют одинаковое число решений ?
Решение.
С учетом того, что [pic] имеет смысл только при [pic], получаем после преобразований систему
[pic] (3) равносильную системе (1).
Система (2) равносильна системе
[pic] (4)
Первое уравнение системы (4) задает в плоскости хОу семейство прямых, второе уравнение задает семейство концентрических окружностей с центром в точке А(1;1) и радиусом [pic]
Поскольку [pic], а [pic], то [pic], и, следовательно, система (4) имеет не менее четырех решений. При [pic] окружность касается прямой [pic] и система (4) имеет пять решений.
Таким образом, если [pic], то система (4) имеет четыре решения, если [pic], то таких решений будет больше, чем четыре.
Если же иметь в виду не радиусы окружностей, а сам параметр а, то система (4) имеет четыре решения в случае, когда [pic], и больше четырех решений, если [pic].
Обратимся теперь к рассмотрению системы (3). Первое уравнение этой системы задаёт в плоскости хОу семейство гипербол, расположенных в первом и втором квадрантах. Второе уравнение системы (3) задает в плоскости хОу семейство прямых.
При фиксированных положительных а и b система (3) может иметь два, три, или четыре решения. Число же решений зависит от того, будет ли прямая, заданная уравнением [pic] , иметь общие точки с гиперболой [pic] при [pic] (прямая [pic] всегда имеет одну точку пересечения с графиком функции [pic]).
Для решения этого рассмотрим уравнение
[pic], которое удобнее переписать в виде
[pic]
Теперь решение задачи сводится к рассмотрению дискриминанта D последнего уравнения: если [pic], т.е. если [pic], то система (3) имеет два решения; если [pic], то система (3) имеет три решения; если [pic], то система (3) имеет четыре решения.
Таким образом, одинаковое число решений у систем (1) и (2) – это четыре. И это имеет место, когда [pic].
Ответ: [pic]
II. Неравенства с параметрами.
(1. Основные определения
Неравенство
((a, b, c, …, (, x)>((a, b, c, …, (, x), (1) где a, b, c, …, ( – параметры, а x – действительная переменная величина, называется неравенством с одним неизвестным, содержащим параметры.
Любая система значений параметров а = а0, b = b0, c = c0, …, k = k0, при некоторой функции
((a, b, c, …, (, x) и
((a, b, c, …, (, x имеют смысл в области действительных чисел, называется системой допустимых значений параметров.
[pic]называется допустимым значением х, если
((a, b, c, …, (, x) и
((a, b, c, …, (, x принимают действительные значения при любой допустимой системе значений параметров.
Множество всех допустимых значений х называется областью определения неравенства (1).
Действительное число х0 называется частным решением неравенства (1), если неравенство
((a, b, c, …, (, x0)>((a, b, c, …, (, x0) верно при любой системе допустимых значений параметров.
Совокупность всех частных решений неравенства (1) называется общим решением этого неравенства.
Решить неравенство (1) – значит указать, при каких значениях параметров существует общее решение и каково оно.
Два неравенства
((a, b, c, …, (, x)>((a, b, c, …, (, x) и (1)
((a, b, c, …, (, x)>((a, b, c, …, (, x) (2) называются равносильными, если они имеют одинаковые общие решения при одном и том же множестве систем допустимых значений параметров.
(2. Алгоритм решения.
1. Находим область определения данного неравенства. 2. Сводим неравенство к уравнению. 3. Выражаем а как функцию от х. 4. В системе координат хОа строим графики функций а =( (х) для тех значений х, которые входят в область определения данного неравенства. 5. Находим множества точек, удовлетворяющих данному неравенству. 6. Исследуем влияние параметра на результат. 1. найдём абсциссы точек пересечения графиков. 2. зададим прямую а=соnst и будем сдвигать её от -( до+( 7. Записываем ответ.
Это всего лишь один из алгоритмов решения неравенств с параметрами, с использованием системы координат хОа. Возможны и другие методы решения, с использованием стандартной системы координат хОy.
(3. Примеры
I. Для всех допустимых значений параметра а решить неравенство
[pic]
Решение.
В области определения параметра а, определённого системой неравенств
[pic] данное неравенство равносильно системе неравенств
[pic]
Если [pic], то решения исходного неравенства заполняют отрезок [pic].
Ответ: [pic], [pic].
II. При каких значениях параметра а имеет решение система
[pic]
Решение.
Найдем корни трехчлена левой части неравенства –
[pic] (*)
Прямые, заданные равенствами (*), разбивают координатную плоскость аОх на четыре области, в каждой из которых квадратный трехчлен
[pic] сохраняет постоянный знак. Уравнение (2) задает окружность радиуса 2 с центром в начале координат. Тогда решением исходной системы будет пересечение заштрихован
ной области с окружностью, где [pic], а значения [pic] и [pic] находятся из системы
[pic] а значения [pic] и [pic] находятся из системы
[pic]
Решая эти системы, получаем, что
[pic]
Ответ: [pic]
III. Решить неравенство [pic] на [pic] в зависимости от значений параметра а.
Решение. Находим область допустимых значений – [pic] Построим график функции в системе координат хОу. 1. при [pic] неравенство решений не имеет. 2. при [pic] для [pic] решение х удовлетворяет соотношению [pic], где
[pic]
Ответ: Решения неравенства существуют при [pic]
[pic], где [pic] , причем при [pic] решения [pic]; при [pic] решения [pic] .
IV. Решить неравенство
[pic]
Решение. Находим ОДЗ или линии разрыва (асимптоты)
[pic] [pic]
[pic] Найдем уравнения функций, графики которых нужно построить в ПСК; для чего перейдем к равенству :
[pic]
Разложим числитель на множители.
[pic] т. к. [pic] то
[pic]
Разделим обе части равенства на [pic] при [pic]. Но [pic] является решением : левая часть уравнения равна правой части и равна нулю при [pic].
[pic]
[pic]
[pic]
3. Строим в ПСК хОа графики функций
[pic] и нумеруем образовавшиеся области (оси роли не играют). Получилось девять областей.
4. Ищем, какая из областей подходит для данного неравенства, для чего берем точку из области и подставляем в неравенство.
Для наглядности составим таблицу. |( |точка |неравенство: [pic] |вывод | |1 |[pic] |[pic] |- | |2 |[pic] |[pic] |+ | |3 |[pic] |[pic] |- | |4 |[pic] |[pic] |+ | |5 |[pic] |[pic] |- | |6 |[pic] |[pic] |+ | |7 |[pic] |[pic] |- | |8 |[pic] |[pic] |+ | |9 |[pic] |[pic] |- |
5. Найдем точки пересечения графиков
[pic]
6. Зададим прямую а=сonst и будем сдвигать её от -( до +(.
Ответ. при [pic] [pic] при [pic] [pic] при [pic] [pic] при [pic] решений нет при [pic] [pic]
Литература
1. Далингер В. А. “Геометрия помогает алгебре”. Издательство “Школа -
Пресс”. Москва 1996 г. 1. Далингер В. А. “Все для обеспечения успеха на выпускных и вступительных экзаменах по математике”. Издательство Омского педуниверситета. Омск
1995 г. 1. Окунев А. А. “Графическое решение уравнений с параметрами”.
Издательство “Школа - Пресс”. Москва 1986 г. 1. Письменский Д. Т. “Математика для старшеклассников”. Издательство
“Айрис”. Москва 1996 г. 1. Ястрибинецкий Г. А. “Уравнений и неравенства, содержащие параметры”.
Издательство “Просвещение”. Москва 1972 г. 1. Г. Корн и Т.Корн “Справочник по математике”. Издательство “Наука” физико–математическая литература. Москва 1977 г. 1. Амелькин В. В. и Рабцевич В. Л. “Задачи с параметрами” . Издательство
“Асар”. Минск 1996 г.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Античная культура
Реферат Активи комерційних банків
Реферат Использование факторного анализа для построения рейтинга банков
Реферат Джефферсон, Томас
Реферат Ответственность органов государственной власти субъектов Российской Федерациии
Реферат Философия и мудрость
Реферат “Развитие Восточной Европы во второй половине двадцатого века”.
Реферат 1 Дания. Природные ресурсы
Реферат Основные факторы производства их взаимодействие и взаимозаменяемость Закон убывающей предельной полезности
Реферат Анализ хозяйственной деятельности учреждений образования
Реферат Daddy Essay Research Paper In the poem
Реферат Почти что брэнды
Реферат Оценка качества сельскохозяйственной продукции и её сертификация
Реферат Система предупреждения пожаров
Реферат Моделирование промышленной динамики в условиях переходной экономики