Уравнения, содержащие параметр

Размещено на http://www./

Городская конференция учащихся муниципальных образовательных учреждений, занимающихся учебно-воспитательной деятельностью

«Шаги в науку»

Научное общество учащихся «Поиск»

Муниципального образовательного учреждения

«Средняя общеобразовательная школа №86 г.Омска»

Научное направление: «Математика»















Уравнения, содержащие параметр







Соколова Александра Михайловна

ученица 10 класса МОУ

«СОШ №86 г.Омска»

Руководитель: Дощанова Тиштых Мухановна,

учитель математики











Омск 2011


Содержание



Введение

1. Знакомство с параметрами

1.1 Решение уравнений первой степени с одним неизвестным

1.2 Решение линейных уравнений с модулем

1.3 Решение квадратных уравнений

2. Примеры решений уравнений с параметром из ГИА и ЕГЭ части С

Заключение






Введение



В настоящее время различные задачи с параметрами – это одни из самых сложных заданий на экзаменах. А ведь в экзаменационных заданиях они есть как за 9 класс, так и за 11, но многие ученики даже не берутся решать эти задания, так как заведомо считают, что не смогут их решить, даже не попробовав. А на деле, чтобы справиться с ними, нужно всего лишь проявить логику, включить смекалку и ничего сложного не окажется.

Свою работу я захотела посвятить заданиям с параметрами, так как именно они вызывают у большинства учеников наибольшие затруднения. Мне самой нужно будет сдавать ЕГЭ, и поэтому, обращаясь к этой теме, я хотела бы облегчить и себе, и своим слушателям, тяжесть решения задач с параметрами.

Цель моей работы - научиться решать уравнения с параметрами и познакомить учеников с методами решения подобных заданий.

Я поставила перед собой следующие задачи: 

1. Самой научиться решать уравнения с параметрами различных видов.

2. Познакомить учащихся с разными методами решения подобных уравнений.

3. Вызвать интерес учеников к дальнейшему изучению задач с параметрами.

В моей работе я рассмотрю следующие виды заданий с параметрами: 

1) решение уравнений первой степени с одним неизвестным;

2) решение линейных уравнений с модулем;

3) решение квадратных уравнений.



уравнение параметр неизвестное модуль


1. Знакомство с параметрами



Для начала, стоило бы пояснить, что собой представляют уравнения с параметрами, которым посвящена моя работа. Итак, если уравнение (или неравенство), кроме неизвестных, содержит числа, обозначенные буквами, то оно называется параметрическим, а эти буквы – параметрами. 

Если параметру, содержащемуся в уравнении (неравенстве), придать некоторое значение, то возможен один из двух следующих случаев:

получится уравнение (неравенство), содержащее лишь данные числа и неизвестные (т.е. без параметров);

получится условие, лишенное смысла.

В первом случае значение параметра считается допустимым, во втором – недопустимым. 

Решить уравнение (неравенство), содержащее параметр, - это значит, для каждого допустимого значения параметра найти множество всех значений данного уравнения (неравенства).

К сожалению, не редко при решении примеров с параметрами многие ограничиваются тем, что составляют формулы, выражающие значения неизвестных через параметры. Например, при решении уравнения  переходят к у равнению ; при m=записывают единственное решение . Но ведь при m= -1 – бесчисленное множество решений, а при m=1, решений нет.

Пример 1. Решить уравнение .

Сразу видно, что при решении этого уравнения стоит рассмотреть следующие случаи:

a=1, тогда уравнение принимает вид  и не имеет решений;

при а=-1 получаем и, очевидно, х любое;

при  .

Ответ: при a=1 решений нет, при а=-1  х любое, при  .

Пример 2. Решить уравнение 

Очевидно, что , а , то есть х=b/2, но , то есть 2b/2, b4.

Ответ: при b4 х=b/2; при b=4 нет решений.

Пример 3. При каких а уравнение  имеет единственное решение?

Сразу хочу обратить внимание на распространенную ошибку – считать данное уравнение квадратным. На самом деле это уравнение степени не выше второй! При а – 2=0, а = 2, уравнение вырождается в линейное имеет единственный корень х=1/4. Если же а2, то мы действительно имеем дело с квадратным уравнением, которое даёт единственное решение при D=0 , , а=1, а=6.

Ответ: при а=2, а=1, а=6.



1.1 Решение уравнений первой степени с одним неизвестным



Решить такое уравнение – это значит: 

1) определить множество допустимых значений неизвестного и параметров;

2) для каждой допустимой системы значений параметров найти соответствующие множества решений уравнений.

Простейшее уравнение первой степени с одним неизвестным имеет вид ах-b=0.

При  уравнение имеет единственное решение , которое будет: положительным, если   или  ; нулевым, если  ; отрицательным, если   или   . 

Если а=0, то при b=0 бесчисленное множество решений, а при b0 решений нет. 

Пример 1. Для каждого значения а решить уравнение ; найти при каких а корни больше нуля.

Это уравнение не является линейным уравнением (т.е. представляет собой дробь), но при х-1 и х0 сводится к таковому:  или а-1-х=0.

Мы уже выявили допустимые значения икс (х-1 и х0), выявим теперь допустимые значения параметра а:



а-1-х=0  а=х+1



Из этого видно, что при х0 а1, а при х-1 а0.

Таким образом, при а1 и а0  х=а-1 и это корень больше нуля при а>1.

Ответ: при а<0  х=а-1; при  решений нет, а при a>1 корни положительны.

Пример 2. Решить уравнение  (1).

Допустимыми значениями k и x будут значения, при которых  .

Приведём уравнение к простейшему виду:


9х-3k=kx-12

(9 – k)x =3k-12 (2)



Найдём k, при которых изначальное уравнение не имеет смысла:

Подставив в (2) , получим:



.



Если подставим , то получим так же .

Таким образом, при  уравнение (1) не имеет числового смысла, т.е.  - это недопустимые значения параметра k для (1). При  мы можем решать только уравнение (2).

Если , то уравнение (2) и вместе с ним уравнение (1) имеют единственное решение , которое будет:

а) положительным, если , при 4<k<9, с учётом : ;

б) нулевым, если ;

в) отрицательным, если  и k>9 с учётом 



, получаем .



Если , то уравнение (2) решений не имеет.

Ответ: а)  при  и , причём х>0 для ; x=0 при k=4; x<0 при ;

б) при уравнение не имеет решений.


1.2 Решение линейных уравнений с модулем



Для начала, стоит вспомнить, что такое модуль числа. Итак, абсолютной величиной или модулем числа называется само число х, если х положителен, число (-х), если х отрицателен, или нуль, если х=0. Значение модуля может быть только положительным.

Чтобы понять решение параметрических уравнений, содержащих знак модуля, лучше всего продемонстрировать решение наглядно, т.е. привести примеры:

Пример 1. Решить уравнение |x-2|=b.

Так как, по определению модуля, |x-2|, то при b<0 данное уравнение решений не имеет. Если b=0, то уравнение имеет решение х=2. 

Если b>0, то решениями уравнения являются числа x=2+b и x=2-b.

Ответ: при b<0 решений нет, при b=0  х=2, при b>0  х=2+b и x=2-b.

Пример 2. Решить уравнение |x-a|=|x-4|. Удобнее всего данное уравнение решить методом интервалов, для двух случаев:



a;

4.



1. Первый интервал:



              ;




Второй интервал:



                   , т.е. если а<4, то .



Третий интервал:



          а=4, т.е. если а=4, то .



2. Первый интервал:



           а=4, .



Второй интервал:



                    a>4,т.е. если 4<а, то 



Третий интервал:



                 


Ответ: при а=4 х-любое;, при а<4  .

Пример 3. Для каждого значения параметра а найти все значения х, удовлетворяющие уравнению |x+3|– a| x – 1| =4.

Рассмотрим 3 промежутка: 1) , 2) , 3)  и решим исходное уравнение на каждом промежутке. 



1. ,  .



При а=1 уравнение не имеет решений, но при а1 уравнение имеет корень . Теперь надо выяснить, при каких а х попадает на промежуток x< – 3, т.е. , , , . Следовательно, исходное уравнение на x< – 3 имеет один корень  при , а на остальных а корней не имеет.



2. . .



При а= – 1 решением уравнения является любое х; но мы решаем на промежутке . Если а1, то уравнение имеет один корень х=1.



3. . .



При а=1 решением является любое число, но мы решаем на . Если а1, то х=1.

Ответ: при  ; при а= – 1  и при а1 х=1; при а=1  и при а1  х=1.



1.3 Решение квадратных уравнений с параметром



Для начала напомню, что квадратное уравнение – это уравнение вида , где а, b и с – числа, причем, а0. 

Условия параметрических квадратных уравнений могут быть различны, но для решений всех их нужно применять свойства обыкновенного квадратного уравнения : 

а) Если D>0, а>0, то уравнение имеет два действительных различных корня, знаки которых при с>0 одинаковые и противоположны по знаку коэффициента b, а при с<0, причем по абсолютной величине больше тот, знак которого противоположен коэффициенту b.

б) Если D=0, а>0, то уравнение имеет два действительных и равных между собой корня, знак которых противоположен знаку коэффициента b. 

в) Если D<0, а>0, то уравнение не имеет действительных корней.

Аналогично можно представить свойства корней при а<0. Кроме того, в квадратных уравнениях справедливы следующие утверждения:

Если поменять местами коэффициенты а и с, то корни полученного квадратного уравнения будут обратны корням данного.

Если поменять знак коэффициента b, корни полученного квадратного уравнения будут противоположны корням данного.

Если коэффициенты а и с разных знаков, то уравнение имеет действительные корни.

Пример1. Найти все значения параметра а, для которых квадратное уравнение : а) имеет два различных корня; б) не имеет корней; в) имеет два равных корня.

Данное уравнение по условию является квадратным, поэтому а-1. Рассмотрим дискриминант данного уравнения:







При а>-1 уравнение имеет два различных корня, т.к. D>0, при a<-1 уравнение корней не имеет, т.к. D<0, а двух одинаковых корней это уравнение иметь не может, т.к. D=0 при а=-1, а это противоречит условию задачи.

Пример2. Решить уравнение 

При а=0 уравнение является линейным 2х+1=0, которое имеет единственное решение х=-0.5. А при а0, уравнение является квадратным и его дискриминант D=4-4a.

При а>1 D<0 поэтому уравнение корней не имеет. При а=1 D=0, поэтому уравнение имеет два совпадающих корня =-1. 

При a<1, но а0, D>0 и данное уравнение имеет два различных корня



 ;  .



Ответ:  и  при a<1, но а0;  х=-0.5 при а=0; =-1 при а=1.

Пример3. Корни уравнения  таковы, что . Найдите а.

По теореме Виета  и . Возведём обе части первого равенства в квадрат: . Учитывая, что , а , получаем:  или ,  . Проверка показывает, что все значения  удовлетворяют условию.

Ответ: 






2. Примеры решений уравнений с параметром из ГИА и ЕГЭ части С 



Узнав всю теоретическую основу и методы решений различных уравнений, содержащих параметр, я решила применить свои знания на практике. Мы выбрали несколько вариантов заданий ГИА и ЕГЭ из части С, представляющих собой именно те виды уравнений, которые были представлены в моей работе, а именно: уравнение первой степени с одним неизвестным, уравнение с модулем и квадратное уравнение. Ниже будут предложены решения этих уравнений.

Определить значения k, при которых корни уравнения  положительны.

Сразу можно выделить, что , , из этого следует, что при  уравнение не имеет смысла.







В уравнение х(3k-8)=6-k подставим недопустимые значения х, чтобы узнать, при каких k уравнение не имеет смысла:






Итак, мы выяснили, что . 

Выразим х: . Х будет больше нуля, если .







Учитывая, что , , . Ответ: , .

2. При каких значениях а уравнение  имеет равные корни?

Уравнение имеет равные корни в том случае, если дискриминант равен нулю. Найдем дискриминант данного уравнения и приравняем его к нулю:







Ответ: при а=2 и а=2/35.

3. Для каждого значения параметра а найти все значения х, удовлетворяющие уравнению a|x+3|+2|x+4|=2.



х+3=0          2) х+4=0

х= – 3            х= – 4 .

х+3      –             –            +



х+4      –        -4    +     -3      +



Рассмотрим 3 промежутка.



1. 

а(-(х+3)+2(-(х+4)=2

-ах – 3а –2х – 8=2

х(- а – 2)=10+3а  (при а- 2) 

.



Теперь надо выяснить, при каких а х попадает на промежуток .



        



Следовательно, на промежутке  уравнение имеет единственный корень  при .


2. .



      







 => При а2  х= -3

При а=2  .

3. 











=> При а -2 х= -3

При а= -2  .

Ответ: 1. при  

2. при а2  х= -3

при а=2  .

3. при а -2 х= -3

при а= -2  .






Заключение



Итак, проделав эту работу, я действительно поняла, как решаются уравнения с параметрами, приобрела навык решения и, надеюсь, теперь не столкнусь с трудностями при решении подобных заданий на экзамене. Я надеюсь, что моя работа поможет ученикам успешнее и смелее решать различные задачи с параметрами.

Конечно, не все далось сразу и легко – чтобы научиться решать уравнения с параметрами, нужно выйти за рамки представлений об уравнении, при этом не забывая о свойствах того или иного типа уравнения. Удаётся это не сразу. К тому же, в школьной программе задачам с параметрами не уделяется должного внимания, поэтому, увидев такое на экзамене, конечно, можно растеряться. Но я надеюсь, что вызвала интерес учащихся к изучению таких интересных и нестандартных заданий, как уравнения, содержащие параметр.