VÕRRANDID Võrrand
on muutujaid sisaldav võrdus, milles üks või mitu muutujat
loetakse tundmatuks (otsitavaks).
Tundmatu
väärtust, mille korral võrrand osutub
samasuseks (tõeseks
arvvõrduseks), nimetatakse
võrrandi lahendiks . Võrrandil
võib olla üks või mitu lahendit, kuid neid võib olla ka lõpmata
palju või mitte ühtegi.
Lahendada
võrrand tähendab leida tundmatu kõik need väärtused, mis
rahuldavad võrrandit (st tundmatu asendamisel lahendiga muutub
võrrand samasuseks). Võrrandi lahendamisel püütakse võrrandit
teisendada nii, et iga uus võrrand oleks
eelmisega samaväärne.
Lubatud
teisendused (võrrandi põhiomadused) on järgmised:
võrrandi pooli võib vahetada;
võrrandi mõlemale poolele võib liita või mõlemast poolest lahutada ühe ja sama arvu või muutujat sisaldava avaldise (mis omab mõtet võrrandi kogu määramis -piirkonnas), see annab sisuliselt teisenduse , mida tuntakse kui võrrandi liikmete teisele poole võrdusmärki viimist muutes samal ajal liikmete märgid vastupidisteks;
võrrandi mõlemat poolt võib korrutada või jagada ühe ja sama nullist erineva arvuga või muutujat sisaldava avaldisega, mis ei võrdu nulliga muutuja ühegi väärtuse korral
LINEAARVÕRRAND
Lineaarvõrrand (ehk esimeseastme algebraline võrrand)- võrrand, milles tundmatu suurim astendaja (peale lihtsustamisi) on 1 ja kus ei esine tundmatuga jagamist.
Iga lineaarvõrrandi saab teisendada kujule ax + b = 0 või ax = b (x on tundmatu; a ja b on arvud).
Lineaarvõrrandi lahendiks on
Kui a = 0 ja b 0, st. võrrand on kujul , siis võrrandil lahendid puuduvad.
Kui a = 0 ja b = 0, st. võrrand on kujul , siis sobib võrrandi lahendiks mistahes reaalarv.
Näide 1
3x = -9 on lineaarvõrrand
x(x + 2) - 6 = x2 on lineaarvõrrand, sest peale lihtsustamisi omandab see kuju: 2x = 6 (x2-ga liikmed koonduvad välja)
a2 = 25 ei ole lineaarvõrrand, sest tundmatu suurim astendaja on 2.
(x+1)/x + x = 4 ei ole lineaarvõrrand, kuna esineb muutujaga jagamine.
Lineaarvõrrandi lahendamisel kasutatakse võrrandi põhiomadusi ning viiakse võrrand järjest lihtsamale kujule. Soovitatav teisenduste järjekord oleks seejuures:
Tegevuste järjekord
Kui võrrand sisaldab murde, vabanetakse murdudest, korrutades võrrandi pooled läbi nimetajate vähima ühiskordsega.
2. Kui võrrand sisaldab sulge , siis avatakse sulud .
3. Kui võrrand ei sisalda murde ega sulge, viiakse kõik tundmatuga liikmed võrrandi vasakule ning kõik arvud võrrandi paremale poolele .
4. Kui vastavad liikmed on õigele poole viidud , koondatakse võrrandi vasakul ja paremal poolel olevad liikmed (võrrand saab kuju ax = b).
5. Kui võrrand on kujul ax = b, siis jagatakse võrrandi pooled tundmatu ees oleva arvuga (arvuga a)
Näide 2
Lahenda võrrand ja kontrolli saadud lahendit.
a) 4(x + 3) – 3(x + 2) – 2(x + 1) + x = 0
Lahendus:
4(x + 3) – 3(x + 2) – 2(x + 1) + 2x = 0;
4x + 12 – 3x – 6 – 2x – 2 + 2x = 0;
4x – 3x – 2x + 2x = – 12 + 6 + 2;
x = – 4.
Kontroll:
Vasak pool:
4 . (– 4 + 3) – 3 . (– 4 + 2) – 2 . (– 4 + 1) + 2 . (– 4) =
= 4 . (– 1) – 3 . (– 2) – 2 . (– 3) – 8 = – 4 + 6 + 6 – 8 = 0.
Parem pool: 0
Vasak pool on võrdne parema poolega.
Vastus: x = – 4
Näide 3
Lahendus:
Kontroll:
Vasak pool:
Parem pool:
Vasak pool on võrdne parema poolega.
Vastus: x = 3.
Näide 4
Lahenda muutuja x suhtes võrrand 2ax + c = bx + 3d.
Lahendus:
Kuna antud võrrandis esineb peale x veel teisi tähti, siis loetakse need konstantideks.
2ax + c = bx + 3d;
2ax – bx = 3d – c;
(2a – b)x = 3d – c; : (2a – b)
Saadud lahendil on arvu tähendus tingimusel, kui
Kontroll:
Vasak pool:
Parem pool:
Vasak pool on võrdne parema poolega.
Vastus:
Näide 5
Lahenda võrrand tähe a suhtes.
Lahendus:
Antud võrrandis on muutujaks a, ülejäänud tähed on parameetrid.
Kontroll:
Vasak pool: S
Parem pool:
Vasak pool on võrdne parema poolega.
Vastus:
Näide 6
Lahenda võrrand
ehk
Vastus: lõpmata palju lahendeid ehk
Näide
7
Lahenda
võrrand
Vastus:
Võrrandil ei ole lahendeid ehk
Näide
8
Lahendada
võrrand
Lahendus.
Teeme
vajalikud teisendused:
Kontroll.
Vastus.
Võrrandi lahend
Näide
9
Lahendada
võrrand
Lahendus.
Avame sulud:
Vastus.
Võrrandi lahenditeks on kõik reaalarvud.
Näide
10
Lahendada
võrrand
Lahendus.
Teeme
vajalikud teisendused:
Vastus.
Võrrandil puudub lahend.
RUUTVÕRRAND
Ruutvõrrandiks (teise astme algebraliseks võrrandiks) nimetatakse võrrandit, mis
avaldub kujul ,
kus a
0. Siin a, b ja c on reaalarvud ning x tundmatu (otsitav).
Täielikud ruutvõrrandid :
täieliku taandatud ruutvõrrandi puhul on x2 kordaja 1
Üldkuju :
Lahendivalem:
Näide
11
x2
+ 8x + 7 = 0 Lahendamiseks kasutatakse lahendivalemit
x1
= -1 x2
= -7 Lahendite õigsust saab kontrollida Viete ’i teoreemiga
Viete`i
teoreem:
Võrrandi
korral ja
.
täielik taandamata ruutvõrrand
Üldkuju:
ax2
+ bx + c = 0
Lahendivalem:
Avaldist nimetatakse
ruutvõrrandi diskriminandiks.
- Kui D 0, siis võrrandil on kaks erinevat lahendit.
- Kui D 0, siis võrrandil reaalarvulised lahendid puuduvad.
- Kui D = 0, siis võrrandil on kaks võrdset lahendit.
Näide
12
Lahendamine:
3x2
– 8x – 3 = 0 Lahendamiseks kasutatakse lahendivalemit
x1
=
x2
= -3
Näide
13
Lahenda
võrrand.
3x2
– 20x + 25 = 0
Lahendus:
Kasutame üldise ruutvõrrandi ax2
+ bx + c = 0
lahendivalemit
Saame
Kontroll:
x1
= 5
Vasak pool:
3 .
52
– 20 .
5 + 25 = 75 – 100 + 25 = 0
Vasak pool on võrdne parema
poolega.
Vasak
pool:
Vasak
pool on võrdne parema poolega.
Vastus:
x1
= 5 ja x2
= 5/3
Näide
14
Lahenda
võrrand
x2
+ 4x – 5 = 0
Lahendus:
Kasutame taandatud ruutvõrrandi x2 + px + q = 0
lahendivalemit
Saame
Kontroll:
x1
= 1
Vasak pool:
12
+ 4 .
1 – 5 = 1 + 4 – 5 = 0.
Parem pool on võrdne vasaku
poolega.
x2
= – 5
Vasak pool:
(– 5)2
+ 4 .
(– 5) – 5 = 25 – 20 – 5 = 0.
Parem pool on võrdne vasaku
poolega.
Vastus:
x1
= 1 ja x2
= – 5
Näide
15
Lahendada
võrrand
Lahendus.
Ruutvõrrandi lahendivalemi kohaselt
Vastus.
Näide
5. Lahendada võrrand .
Lahendus.
Taandatud ruutvõrrandi lahendivalemi kohaselt
Vastus.
Näide
16
Lahendada
võrrand
Lahendus.
See on taandatud ruutvõrrand, milles tundmatu x
kordaja
ja vabaliige .
Olgu lahendid
ja .
Viète’i valemite kohaselt
Leiame proovimise teel sellised kaks täisarvu (üks nendest on
negatiivne, sest lahendite korrutis on negatiivne), mille korrutis on – 6 ja summa 1. Need arvud on –2 ja 3. Seega võrrandi lahendid
on
ja .
Vastus.
Näide
17
Lahenda
parameetrit sisaldav ruutvõrrand.
x2
– 8ax + 12 = 0
Lahendus:
Antud ruutvõrrandis on muutujaks x ja parameetriks a.
1) Lahendame selle esialgu tingimusel .
Vastavalt taandatud ruutvõrrandi x2 + px + q = 0
lahendivalemile
saame
kirjutada
2)
Kui a Lahendid
kehtivad parameetri a suvalise väärtuse korral.
BIRUUTVÕRRAND
Neljanda
astme võrrandit, mis sisaldab ainult tundmatu paarisastmeid,
nimetatakse biruutvõrrandiks.
Biruutvõrrandi üldkuju on .
Lahendamiseks kasutatakse abitundmatut .
Saadakse uus võrrand ,
mille lahendid on
ja.
Paigutades y
positiivsed väärtused võrdusesse ,
saame
1)
,
millest
2)
,
millest
Näide
18
Lahendada
võrrand
9x4–10x2+1=0
Tähistame
x2=у
Saame
ruutvõrrandi y suhtes 9y2–10y+1=0,
kust y1=, y2=1
Seega x2 = või
x2 =
1.
Võrrandist x2 =
saame
Võrrandist
x2 =1,
saame
Vastus: algse võrrandi
lahendiks on
,
Näide
19
Lahendada
võrrand .
Lahendus. See
on biruutvõrrand. Lahendamiseks kasutame abitundmatut .
Saame uue võrrandi
, mille lahendid on
ja
Paigutades
y
väärtused võrdusesse ,
saame
1)
,
millest
2)
, millest
Vastus.
, .
Biruutvõrrandi võib
lahendada ka ilma abitundmatuta, kasutades vaid ruutvõrrandi
lahendivalemit tundmatu ruudu leidmiseks.
Näide
20
Lahendada
võrrand
(2х
– 1)4 –
25(2х – 1)2 +
144 = 0
Tähistame
(2х
– 1)2 =
t.
t2 –
25t + 144 = 0 kust t1 =
9 и t2 =
16.
(2х – 1)2 =
9 või (2х – 1)2 =
16.
2х – 1 = ±3 või 2х
– 1 = ±4.
Esimesest võrrandist : х
= 2 и х = -1, teisest võrrandist: х = 2,5 и х = -1,5.
Vastus: -1,5; -1;
2; 2,5.
MURDVÕRRAND
Murdvõrrandiks
nimetatakse võrrandit, milles tundmatu on murru nimetajas.
Murdvõrrandi lahendamiseks viiakse kõik võrrandi liikmed ühele poole
võrdusmärki ja leitakse ühine nimetaja . Seejärel kasutatakse
murru nulliga võrdumise tunnust:
Murd võrdub nulliga siis ja ainult siis, kui
lugeja on null ja nimetaja ei ole null.
Näide
21
Lahendame
võrrandi
Murru
väärtus on null, kui lugeja on null ja nimetaja nullist erinev,
seega peavad üheaegselt olema täidetud
tingimused
2x –
3 = 0, millest x =
1,5 ning
x +
2 ¹ 0, ehk x ¹ –2.
Murru
nimetaja nulliga mittevõrdumist tuleb kontrollida selleks, et
lahendite hulgast välja
eraldada
need, mille korral nii lugeja kui ka nimetaja on üheaegselt nulliga
võrdsed.
Vastus: x =
1,5.
Näide
22
Lahendame
võrrandi
Kõigepealt leiame vasakul pool ühise nimetaja ja seejärel lihtsustame
avaldist:
Seega
tuleb lahendada võrrand
millest
võrde põhiomaduse järgi saame, et
(x+2)(x–2)=4x–7 ehk
x2 –
4 = 4x –
7,
x2 –
4x +
3 = 0.
Selle
võrrandi lahendid on 1 ja 3.
Murdvõrrandi
puhul tuleb teha lahendite kontroll !
Kontrollimine
näitab, et mõlemad lahendid sobivad.
Näide
23
Lahendame
võrrandi
Sellise
kujuga võrrandeid tuleb sageli ette tekstülesannete lahendamisel.
Ka siin leiame ühise
Nimetaja
ja lihtsustame avaldist:
.
Võrde
põhiomaduse järgi saame nüüd
millest
2x(x–2)=4x–12
ehk
2x2 –8x +
12 = 0,
x2 –
4x +
6 = 0.
Sellel
võrrandil reaalarvulisi lahendeid ei ole, seega puuduvad lahendid ka
murdvõrrandil.
Näide
24
Lahendame
võrrandi
Lihtsustame
võrduse vasakut ja paremat poolt:
,
Lahendame
nüüd võrrandi
Nüüd
Ruutvõrrandi –t2 +
42t –
80 = 0 lahendid on 40 ja 2. Lahenditeks ei saa olla (–7) ja 7.
Mõningate
murdvõrrandite puhul tuleb kasutada asjaolu, et näiteks x –
1 =–(1 +x)
vms.
Näide
25
Lahendame
võrrandi
Et , siis
tuleb lahendada võrrand
millest
järeldub, et x =
1.
Vahetevahel
on mõistlik kasutada asendusvõtet.
Näide
26
Lahendame
võrrandi
Teeme
asenduse ,
siis saame esialgse võrrandi ümber kirjutada kujule
x2 +
4 = 5x, ehk
x2 –
5x +
4 = 0, millest
x1 =
1 ja x2 =
4.
Nüüd
leiame otsitavad t väärtused.
Kui ,
siis t = t –
1, ehk 0 = –1. Sellel võrrandil pole lahendeid,
Kui ,
siis t =
4/3.
JUURVÕRRAND
Juurvõrrandiks
nimetatakse
võrrandit, milles tundmatu esineb juuremärgi all.
Lahendamisel tuleb kõigepealt lahti saada
juuremärgist. Selleks tõstetakse võrrandi mõlemad pooled
sobivasse astmesse (kui juurijad on erinevad, siis sobib selleks
astendajaks kõikide juurijate vähim ühiskordne). Kui valitud
astendajaks on paarisarv , siis võime saada mittesamaväärse
võrrandi. St saadud lahendeid
tuleb kontrollida, sest paarisarvulise
astendajaga astendamisel võivad tekkida võõrlahendid.
Üks
võimalus seda teha, on vaadata, kas lahendi asendamisel
algvõrrandisse tekib samasus , teine võimalus on leida võrrandi
määramispiirkond ja siis uurida, kas saadud lahendid sinna
kuuluvad.
Näide
27
Lahenda
võrrand.
Lahendus:
Jätame võrrandi vasakule poolele ainult juure ja tõstame siis
mõlemad pooled ruutu :
Kontroll:
x1
= 7
Vasak pool:
Parem
pool: 7
Vasak pool on võrdne parema poolega.
x1
= 2
Vasak pool:
Parem
pool: 2
Parem pool ei ole võrdne vasaku poolega, seega x = 2 on
võõrlahend.
Vastus:
x = 7
Näide
28
Lahendus:
Jätame ühele poole võrdusmärki ühe juure:
Tõstame
mõlemad pooled ruutu:
Kuna
juur jäi alles, siis tõstame veelkord ruutu:
Kontroll:
x1
= 3
Vasak pool:
Parem
pool: 1
Vasak ja parem pool on võrdsed.
x2
= – 1
Vasak pool:
Parem
pool: 1
Vasak pool ja parem pool on võrdsed.
Vastus:
x1
= 3 ja x2
= – 1
Näide
29
Lahenda
võrrand.
a)
Lahendus:
Tõstame mõlemad pooled ruutu. Saame
Kuna
võrrandisse jäi ikka veel juur sisse, siis tuleb ka teist korda
võrrandi mõlemad pooled ruutu tõsta.
Kontroll:
Vasak pool:
Parem
pool:
Vasak
pool on võrdne parema poolega.
Vastus:
x = 4
Näide
30
Lahendus:
Viime ühe kuupjuurega avaldise paremale poole võrdusmärki.
Seejärel tõstame mõlemad pooled kuupi ja leiame
lahenduse.
Kontroll:
Vasak pool:
Vasak
pool on võrdne parema poolega.
Vastus:
x = 10
Näide
31
Lahenda
parameetrit a sisaldav võrrand.
Lahendus:
Murru kaotamiseks korrutame võrrandi kõiki liikmeid avaldisega
,
kus a > 0.
Jätame
vasakule poole võrdusmärki ainult juure ja tõstame siis mõlemad
pooled ruutu.
Kontroll:
Vasak pool:
Parem
pool:
Teisendused
kehtivad tingimusel a > 0. Vasak pool on võrdne parema
poolega.
Vastus:
,
kus a > 0.
Kõik kommentaarid