Как найти точку пересечения прямой и параболы
Задачи по поиску точек пересечения каких-нибудь фигур идеологически просты. Сложности в них бывают только из-за арифметики, так как именно в ней допускаются различные опечатки и ошибки.
Инструкция
Данная задача решается аналитически, поэтому можно вовсе не рисовать графики прямой и параболы. Часто это дает большой плюс в решении примера, так как в задаче могут быть даны такие функции, что их проще и быстрее не нарисовать.
Согласно учебникам по алгебре парабола задается функцией вида f(x)=ax^2+bx+c, где a,b,c – это вещественные числа, притом коэффициент a отличен он нуля. Функция g(x)=kx+h, где k,h – это вещественные числа, определяет прямую на плоскости.
Точка пересечения прямой и параболы – это общая точка обеих кривых, поэтому в ней функции примут одинаковые значение, то есть f(x)=g(x). Данное утверждение позволяет записать уравнение: ax^2+bx+c=kx+h, которое даст возможность найти множество точек пересечения.
В уравнении ax^2+bx+c=kx+h необходимо перенести все слагаемые в левую часть и привести подобные: ax^2+(b-k)x+c-h=0. Теперь остается решить полученное квадратное уравнение.
Все найденные «иксы» – это еще не ответ на задачу, так как точку на плоскости характеризуют два вещественных числа (x,y). Для полного завершения решения необходимо вычислить соответствующие «игрики». Для этого нужно подставить «иксы» либо в функцию f(x), либо в функцию g(x), ведь для точки пересечения верно: y=f(x)=g(x). После этого вы найдете все общие точки параболы и прямой.
Для закрепления материала очень важно рассмотреть решение на примере. Пусть парабола задается функцией f(x)=x^2-3x+3, а прямая – g(x)=2x-3. Составьте уравнение f(x)=g(x), то есть x^2-3x+3=2x-3. Перенося все слагаемые в левую часть, и приводя подобные, получите: x^2-5x+6=0. Корни данного квадратного уравнения: x1=2, x2=3. Теперь найдите соответствующие «игрики»: y1=g(x1)=1, y2=g(x2)=3. Таким образом, найдены все точки пересечения: (2,1) и (3,3).
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
В предыдущем уроке мы подробно разобрали,
как построить параболу.
В этом уроке мы разберем, как решать типовые задачи на квадратичную функцию.
Как найти нули квадратичной функции
Запомните!
Чтобы найти координаты точек нулей функции, нужно
в исходную функцию подставить вместо «y» число
ноль.
Рассмотрим задачу.
Найти нули квадратичной
функции «y = x2 − 3».
Подставим в исходную функцию вместо «y» ноль и решим полученное
квадратное уравнение.
0 = x2 − 3
x2 − 3 = 0
x1;2 =
| 0 ± √02 − 4 · 1 · (−3) |
| 2 · 1 |
x1;2 =
x1;2 =
x1;2 =
x1;2 = ±√3
Ответ: нули функции «y = x2 − 3» :
x1 = √3;
x2 = −√3 .
Как найти при каких значениях
«x» квадратичная функция принимает заданное
числовое значение
Запомните!
Чтобы найти при каких значениях «x» квадратичная функция принимает заданное числовое значение,
нужно:
- вместо «y» подставить в функцию заданное числовое значение;
- решить полученное квадратное уравнение относительно «x».
Рассмотрим задачу.
При каких значениях «x» функция
«y = x2 − x − 3» принимает значение
«−3».
Подставим в исходную функцию
«y = x2 − x − 3» вместо «y = −3» и
найдем «x».
y = x2 − x − 3
−3 = x2 − x − 3
x2 − x − 3 = −3
x2 − x − 3 + 3 = 0
x2 − x = 0
x1;2 =
| 1 ± √12 − 4 · 1 · 0 |
| 2 · 1 |
x1;2 =
x1;2 =
| x1 = | x2 = |
| x1 = | x2 = |
| x1 = 1 | x2 = 0 |
Ответ: при «x = 0» и
«x = 1» функция «y = x2 − x − 3»
принимает значение «y = −3».
Как найти координаты точек пересечения параболы и прямой
Запомните!
Чтобы найти точки пересечения параболы с прямой нужно:
- приравнять правые части функций (те части функций, в которых содержатся «x»);
- решить полученное уравнение относительно «x»;
- подставить полученные числовые значения «x»
в любую из функций и найти координаты точек по оси «Оy».
Рассмотрим задачу.
Найти координаты точек пересечения параболы «y = x2»
и прямой «y = 3 − 2x».
Приравняем правые части функций и решим
полученное уравнение относительно «x».
x2 = 3 − 2x
x2 − 3 + 2x = 0
x2 + 2x − 3 = 0
x1;2 =
| −2 ± √22 − 4 · 1 · (−3) |
| 2 · 1 |
x1;2 =
x1;2 =
x1;2 =
| x1 = | x2 = |
| x1 = | x2 = |
| x1 = 1 | x2 = −3 |
Теперь подставим в любую из заданных функций (например, в
«y = 3 − 2x») полученные
числовые значения «x», чтобы найти координаты
«y» точек пересечения.
1) x = −3
y = 3 − 2x
y(−3) = 3 − 2 · (−3) = 3 − (−6) = 3 + 6 = 9
(·) A (−3; 9) — первая точка пересечения.
2) x = 1
y = 3 − 2x
y(1) = 3 − 2 · 1 = 3 − 2 = 1
(·) B (1; 1) — вторая точка пересечения.
Запишем полученные точки пересечения с их координатами в ответ.
Ответ: точки пересечения параболы
«y = x2»
и прямой «y = 3 − 2x»:
(·) A (−3; 9) и
(·) B (1; 1).
Как определить, принадлежит ли точка графику функции параболы
Запомните!
Чтобы проверить принадлежность точки параболе нет необходимости строить график функции.
Достаточно подставить координаты точки в формулу функции (координату по оси
«Ox» вместо
«x», а координату по оси
«Oy» вместо «y») и выполнить арифметические расчеты.
- Если получится верное равенство, значит, точка принадлежит графику функции.
- Если получится неверное равенство, значит, точка
не принадлежит графику функции.
Рассмотрим задачу:
Не строя графика функции «y = x2», определить, какие точки принадлежат ему:
(·) А(2; 6),
(·) B(−1; 1).
Подставим в функцию
«y = x2»
координаты точки (·) А(2; 6).
y = x2
6 = 22
6 = 4
(неверно)
Значит, точка (·) А(2; 6)
не принадлежит графику функции
«y = x2».
Подставим в функцию
«y = x2»
координаты точки (·) B(−1; 1).
y = x2
1 = (−)12
1 = 1
(верно)
Значит, точка (·) B(−1; 1)
принадлежит графику функции
«y = x2».
Как найти точки пересечения параболы с осями координат
Рассмотрим задачу
Найти координаты точек пересечения параболы
«y = x2 −3x + 2» с осями координат.
Сначала определим точки пересечения функции с осью «Ox».
На графике функции эти точки выглядят так:
Как видно на рисунке выше, координата «y» точек пересечения с осью «Ox»
равна нулю, поэтому подставим «y = 0» в
исходную функцию «y = x2 −3x + 2»
и найдем их координаты по оси «Ox».
0 = x2 −3x + 2
x2 −3x + 2 = 0
x1;2 =
| 3 ± √32 − 4 · 1 · 2 |
| 2 · 1 |
x1;2 =
x1;2 =
x1;2 =
| x1 = | x2 = |
| x1 = | x2 = |
| x1 = 2 | x2 = 1 |
Запишем координаты точек пересечения графика с осью «Ox»:
(·) A (2; 0) и
(·) B (1; 0).
Теперь найдем координаты точки пересечения с осью «Oy».
Как видно на рисунке выше, координата «x»
точки пересечения с осью «Oy» равна нулю.
Подставим «x = 0»
в исходную функцию
«y = x2 −3x + 2»
и найдем координату точки по оси
«Oy».
y(0) = 02 − 3 · 0 + 2 = 2
Выпишем координаты полученной точки: (·) C (0; 2)
Запишем в ответ все координаты точек пересечения параболы с осями.
Ответ: точки пересечения с осью «Ox»:
(·) A (2; 0) и
(·) B (1; 0).
С осью «Oy»: (·)C (0; 2).
Как определить при каких значениях x функция принимает
положительные или
отрицательные значения
Напоминаем, что когда в задании говорится «функция принимает
значения» — речь идет о
значениях«y».
Другими словами, необходимо ответить на вопрос: при каких значениях
«x», координата
«y» положительна или отрицательна.
Запомните!
Чтобы по графику функции определить, где функция принимает положительные или отрицательные значения нужно:
- провести прямые через точки в местах, где график пересекает ось «Ox»;
- определить положительные или отрицательные значения принимает функция на промежутках между проведенными прямыми;
- записать ответ для каждого промежутка относительно «x».
Рассмотрим задачу.
С помощью графика квадратичной функции, изображенного на рисунке, ответить:
При каких значениях «x» функция принимает 1) положительные значения; 2) отрицательные значения.
Проведем через точки, где график функции пересекает ось «Ox» прямые.
Определим области, где функция принимает отрицательные или положительные значения.
Подпишем над каждой полученной областью, какие значения принимает
«x» в каждой из выделенных областей.
Ответ: при «x < −1» и
«x > 2» функция принимает отрицательные значения;
при «−1 < x < 2» функция принимает
положительные значения.
Ваши комментарии
Важно!
Чтобы оставить комментарий, вам нужно войти на наш сайт при помощи
«ВКонтакте».
Оставить комментарий:
Как найти координаты точек пересечения графика функции: примеры решения
Ирина Алексеевна Антоненко
Эксперт по предмету «Математика»
Задать вопрос автору статьи
В практике и в учебниках наиболее распространены нижеперечисленные способы нахождения точки пересечения различных графиков функций.
Первый способ
Первый и самый простой – это воспользоваться тем, что в этой точке координаты будут равны и приравнять графики, а из того что получится можно найти $x$. Затем найденный $x$ подставить в любое из двух уравнений и найти координату игрек.
Пример 1
Найдём точку пересечения двух прямых $y=5x + 3$ и $y=x-2$, приравняв функции:
$5x = x- 2$;
$4x = -2$;
$x=-frac{1}{2}$
Теперь подставим полученный нами икс в любой график, например, выберем тот, что попроще — $y=x-2$:
$y=-frac{1}{2} – 2 = — 2frac12$.
Точка пересечения будет $(-frac{1}{2};- 2frac12)$.
Сдай на права пока
учишься в ВУЗе
Вся теория в удобном приложении. Выбери инструктора и начни заниматься!
Получить скидку 3 000 ₽
Второй способ
Второй способ заключается в том, что составляется система из имеющихся уравнений, путём преобразований одну из координат делают явной, то есть, выражают через другую. После это выражение в приведённой форме подставляется в другое.
Пример 2
Узнайте, в каких точках пересекаются графики параболы $y=2x^2-2x-1$ и пересекающей её прямой $y=x+1$.
Решение:
Составим систему:
$begin{cases} y=2x^2-2x-1 \ y= x + 1 \ end{cases}$
Второе уравнение проще первого, поэтому подставим его вместо $y$:
$x+1 = 2x^2 – 2x-1$;
$2x^2 – 3x – 2 = 0$.
Вычислим, чему равен x, для этого найдём корни, превращающие равенство в верное, и запишем полученные ответы:
$x_1=2; x_2 = -frac{1}{2}$
Подставим наши результаты по оси абсцисс по очереди во второе уравнение системы:
$y_1= 2 + 1 = 3; y_2=1 — frac{1}{2} = frac{1}{2}$.
Точки пересечения будут $(2;3)$ и $(-frac{1}{2}; frac{1}{2})$.
Третий способ
«Как найти координаты точек пересечения графика функции: примеры решения» 👇
Перейдём к третьему способу — графическому, но имейте в виду, что результат, который он даёт, не является достаточно точным.
Для применения метода оба графика функций строятся в одном масштабе на одном чертеже, и затем выполняется визуальный поиск точки пересечения.
Данный способ хорош лишь в том случае, когда достаточно приблизительного результата, а также если нет каких-либо данных о закономерностях рассматриваемых зависимостей.
Пример 3
Найдите точку пересечения графиков на общем рисунке.
Рисунок 1. Точка пересечения двух функций. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Решение:
Тут всё просто: ищем точки пересечения пунктиров, опущенных с графиков с осями абсцисс и ординат и записываем по порядку. Здесь точка пересечения равна $(2;3)$.
Находи статьи и создавай свой список литературы по ГОСТу
Поиск по теме
Дата последнего обновления статьи: 07.05.2023
По условию задачи, графики функций (displaystyle fleft(xright)=frac{4}{x}) и (displaystyle gleft(xright)=frac{1}{2}x+1) пересекаются
в точках (displaystyle A) и (displaystyle B{ small .})
Точку (displaystyle A) видно на рисунке, а точку (displaystyle B) – нет.
Точки (displaystyle A) и (displaystyle B) – это точки пересечения графиков функций (displaystyle fleft(xright)=frac{4}{x}) и (displaystyle gleft(xright)=frac{1}{2}x+1{ small .})
Значит, координаты этих точек удовлетворяют и уравнению гиперболы, и уравнению прямой:
(displaystyle left{begin{aligned}y&=frac{4}{x}{ small ,}\y&=frac{1}{2}x+1{ small .}end{aligned}right. )
Так как (displaystyle y=frac{4}{x} ) и (displaystyle y=frac{1}{2}x+1{ small ,} ) то
(displaystyle frac{1}{2}x+1=frac{4}{x} { small .})
Решим полученное уравнение.
Перенесем все в левую часть и приведем к общему знаменателю.
(displaystyle frac{1}{2}x+1-frac{4}{x}= 0 { small ,} )
(displaystyle frac{x^2+2x-8}{2x}= 0 { small .})
Дробь равна нулю, если числитель равен нулю, а знаменатель не равен нулю.
Получаем систему:
(displaystyle left{begin{aligned}x^2+2x-8=&0{ small ,}\2x ,cancel{=},&0{ small ;}end{aligned}right. )
(displaystyle left{begin{aligned}x^2+2x-8=&0{ small ,}\x ,cancel{=},&0{ small .}end{aligned}right. )
Решим квадратное уравнение (displaystyle x^2+2x-8=0{ small .})
(displaystyle x_1=-4) и (displaystyle x_2=2) корни квадратного уравнения (displaystyle x^2+2x-8=0{small.})
Оба корня (displaystyle x_1=-4) и (displaystyle x_2=2) удовлетворяют ограничению (displaystyle x,cancel{=},0 {small.}) Значит, они являются корнями исходного уравнения.
Таким образом, абсциссы точек пересечения графиков функций (displaystyle fleft(xright)=frac{4}{x}) и (displaystyle gleft(xright)=frac{1}{2}x+1) равны
(displaystyle x_1=-4) и (displaystyle x_2=2{small.})
Значения (displaystyle x_1=-4) и (displaystyle x_2=2) соответствуют двум точкам пересечения (displaystyle A ) и (displaystyle B{small .} )
Точка (displaystyle B{ small ,}) которой не видно на рисунке, расположена левее точки (displaystyle A{small.})
Значит, абсцисса точки (displaystyle B) меньше, чем абсцисса точки (displaystyle A{small .})
Поэтому точке (displaystyle B) соответствует (displaystyle x_1=-4{small.})
Найдем ординату точки (displaystyle B{small,}) подставив найденное значение (displaystyle x=-4) в уравнение гиперболы или прямой.
Воспользуемся уравнением гиперболы (displaystyle y=frac{4}{x}{small:})
(displaystyle y=dfrac{4}{x}=dfrac{4}{-4phantom{1}}=-1{small.})
Значит, (displaystyle y=-1) – ордината точки (displaystyle B{small.})
Ответ: (displaystyle -1{small.})
Координаты точки пересечения графиков функций
Рассмотрим две линейные функции $ f(x) = k_1 x+m_1 $ и $ g(x) = k_2 x + m_2 $. Эти функции называются прямыми. Построить их достаточно легко, нужно взять любые два значения $ x_1 $ и $ x_2 $ и найти $ f(x_1) $ и $ (x_2) $. Затем повторить тоже самое и с функцией $ g(x) $. Далее визуально найти координату точки пересечения графиков функций.
Следует знать, что линейные функции имеют только одну точку пересечения и только тогда, когда $ k_1 neq k_2 $. Иначе, в случае $ k_1=k_2 $ функции параллельны друг другу, так как $ k $ — это коэффициент угла наклона. Если $ k_1 neq k_2 $, но $ m_1=m_2 $, тогда точкой пересечения будет $ M(0;m) $. Это правило желательно запомнить для ускоренного решения задач.
Как это сделать? Так как представлены две линейные функции, то первым делом смотрим на коэффициент угла наклона обеих функций $ k_1 = 2 $ и $ k_2 = 1 $. Замечаем, что $ k_1 neq k_2 $, поэтому существует одна точка пересечения. Найдём её с помощью уравнения $ f(x)=g(x) $:
Переносим слагаемые с $ x $ в левую часть, а остальные в правую:
Получили $ x=8 $ абциссу точки пересечения графиков, а теперь найдём ординату. Для этого подставим $ x = 8 $ в любое из уравнений хоть в $ f(x) $, либо в $ g(x) $:
$$ f(8) = 2cdot 8 — 5 = 16 — 5 = 11 $$
Итак, $ M (8;11) $ — является точкой пересечения графиков двух линейных функций.
Если не получается решить свою задачу, то присылайте её к нам. Мы предоставим подробное решение. Вы сможете ознакомиться с ходом вычисления и почерпнуть информацию. Это поможет своевременно получить зачёт у преподавателя!
Случай двух нелинейных функций
Как быть с двумя нелинейными функциями? Алгоритм простой: приравниваем уравнения друг к другу и находим корни:
Разносим по разным сторонам уравнения члены с $ x $ и без него:
Найдена абцисса искомой точки, но её недостаточно. Ещё нехватает ординаты $ y $. Подставляем $ x = 0 $ в любое из двух уравнений условия задачи. Например:
Парабола свойства и график квадратичной функции
Что такое парабола знают, пожалуй, все. А вот как ее правильно, грамотно использовать при решении различных практических задач, разберемся ниже.
Сначала обозначим основные понятия, которые дает этому термину алгебра и геометрия. Рассмотрим все возможные виды этого графика.
Узнаем все основные характеристики этой функции. Поймем основы построения кривой (геометрия). Научимся находить вершину, другие основные величины графика данного типа.
Узнаем: как правильно строится искомая кривая по уравнению, на что надо обратить внимание. Посмотрим основное практическое применение этой уникальной величины в жизни человека.
Что такое парабола и как она выглядит
Алгебра: под этим термином понимается график квадратичной функции.
Геометрия: это кривая второго порядка, имеющая ряд определенных особенностей:
- Любая прямая пересекает на плоскости искомую линию в 2-х точках – так называемые, «нули» (кроме основного экстремума графика).
- Множество точек плоскости ХОY (М), расстояние FM которых до F = расстоянию MN до прямой Где F – фокус, AN – директриса. Эти понятия рассмотрим ниже.
Каноническое уравнение параболы
На рисунке изображена прямоугольная система координат (XOY), экстремум, направление ветвей чертежа функции вдоль оси абсцисс.
Каноническое уравнение имеет вид:
где коэффициент p – фокальный параметр параболы (AF).
В алгебре оно запишется иначе:
y = a x2 + b x + c (узнаваемый шаблон: y = x2).
Свойства и график квадратичной функции
Функция обладает осью симметрии и центром (экстремум). Область определения – все значения оси абсцисс.
Область значений функции – (-∞, М) или (М, +∞) зависит от направления ветвей кривой. Параметр М тут означает величину функции в вершине линии.
Как определить, куда направлены ветви параболы
Чтобы найти направление кривой такого типа из выражения, нужно определить знак перед первым параметром алгебраического выражения. Если а ˃ 0, то они направлены вверх. Если наоборот – вниз.
Как найти вершину параболы по формуле
Нахождение экстремума является основным этапом при решении множества практических задач. Конечно, можно открыть специальные онлайн калькуляторы, но лучше это уметь делать самому.
Как же ее определить? Есть специальная формула. Когда b не равно 0, надо искать координаты этой точки.
Формулы нахождения вершины:
- x0 = -b / (2 * a),
- y0 = y (x0).
Пример.
Имеется функция у = 4 * x2 + 16 * x – 25. Найдём вершины этой функции.
Для такой линии:
- х = -16 / (2 * 4) = -2,
- y = 4 * 4 — 16 * 2 — 25 = 16 — 32 — 25 = -41.
Получаем координаты вершины (-2, -41).
Смещение параболы
Классический случай, когда в квадратичной функции y = a x2 + b x + c, второй и третий параметры равны 0, а = 1 – вершина находится в точке (0, 0).
Движение по осям абсцисс или ординат обусловлено изменением параметров b и c соответственно. Сдвиг линии на плоскости будет осуществляться ровно на то количество единиц, чему равно значение параметра.
Пример.
Имеем: b = 2, c = 3.
Это означает, что классический вид кривой сдвинется на 2 единичных отрезка по оси абсцисс и на 3 по оси ординат.
Как строить параболу по квадратному уравнению
Школьникам важно усвоить, как правильно начертить параболу по заданным параметрам.
Анализируя выражения и уравнения, можно увидеть следующее:
- Точка пересечения искомой линии с вектором ординат будет иметь значение, равное величине с.
- Все точки графика (по оси абсцисс) будут симметричны относительно основного экстремума функции.
Кроме того, места пересечения с ОХ можно найти, зная дискриминант (D) такой функции:
Для этого нужно приравнять выражение к нулю.
Наличие корней параболы зависит от результата:
- D ˃ 0, то х1, 2 = (-b ± D0,5) / (2 * a),
- D = 0, то х1, 2 = -b / (2 * a),
- D ˂ 0, то нет точек пересечения с вектором ОХ.
Получаем алгоритм построения параболы:
- определить направление ветвей,
- найти координаты вершины,
- найти пересечение с осью ординат,
- найти пересечение с осью абсцисс.
Пример 1.
Дана функция у = х2 5 * х + 4. Необходимо построить параболу. Действуем по алгоритму:
- а = 1, следовательно, ветви направлены вверх,
- координаты экстремума: х = (-5) / 2 = 5/2, y = (5/2)2 — 5 * (5/2) + 4 = -15/4,
- с осью ординат пересекается в значении у = 4,
- найдем дискриминант: D = 25 — 16 = 9,
- ищем корни:
- Х1 = (5 + 3) / 2 = 4, (4, 0),
- Х2 = (5 — 3) / 2 = 1, (1, 0).
По полученным точкам можно построить параболу.
Пример 2.
Для функции у = 3 * х2 2 * х 1 нужно построить параболу. Действуем по приведенному алгоритму:
- а = 3, следовательно, ветви направлены вверх,
- координаты экстремума: х = (-2) / 2 * 3 = 1/3, y = 3 * (1/3)2 — 2 * (1/3) — 1 = -4/3,
- с осью у будет пересекаться в значении у = -1,
- найдем дискриминант: D = 4 + 12 = 16. Значит корни:
- Х1 = (2 + 4) / 6 = 1, (1,0),
- Х2 = (2 — 4) / 6 = -1/3, (-1/3, 0).
По полученным точкам можно построить параболу.
Директриса, эксцентриситет, фокус параболы
Исходя из канонического уравнения, фокус F имеет координаты (p/2, 0).
Прямая АВ – директриса (своего рода хорда параболы определенной длины). Ее уравнение: х = -р/2.
Эксцентриситет (константа) = 1.
Заключение
Мы рассмотрели тему, которую изучают школьники в средней школе. Теперь вы знаете, глядя на квадратичную функцию параболы, как найти её вершину, в какую сторону будут направлены ветви, есть ли смещение по осям, и, имея алгоритм построения, сможете начертить её график.
Решение уравнений и неравенств (с помощью графиков)
Многие задания, которые мы привыкли вычислять чисто алгебраически, можно решить намного легче и быстрее!
С помощью графиков функций!
Ты скажешь: «Как так? Чертить что-то, да и что чертить?» Поверь мне, иногда это удобнее и проще.
Приступим? Начнем с решения уравнений!
Решение уравнений и неравенств с помощью графиков — коротко о главном
- Выразим через
- Определим тип функции
- Построим графики получившихся функций
- Найдем точки пересечения графиков
- Корректно запишем ответ (с учетом ОДЗ и знаков неравенств)
- Проверим ответ (подставим корни в уравнение или систему)
Более подробно о построении графиков функций смотри в теме «Функции».
Решение уравнений с помощью графиков
Решение линейных уравнений
Как ты уже знаешь, графиком линейного уравнения является прямая линия, отсюда и название данного вида.
Линейные уравнения достаточно легко решать алгебраическим путем – все неизвестные переносим в одну сторону уравнения, все, что нам известно – в другую и вуаля! Мы нашли корень.
Сейчас же я покажу тебе, как это сделать графическим способом.
Итак, у тебя есть уравнение: ( displaystyle 2 -10=2)
Вариант 1, и самый распространенный – перенести неизвестные в одну сторону, а известные в другую, получаем:
Обычно дальше мы делим правую часть на левую, и получаем искомый корень, но мы с тобой попробуем построить левую и правую части как две различные функции в одной системе координат.
Иными словами, у нас будет:
А теперь строим. Что у тебя получилось?
Как ты думаешь, что является корнем нашего уравнения? Правильно, координата ( displaystyle x) точки пересечения графиков:
Наш ответ: ( displaystyle x=6)
Вот и вся премудрость графического решения. Как ты с легкостью можешь проверить, корнем нашего уравнения является число ( displaystyle 6)!
Вариант 2
Как я говорила выше, это самый распространенный вариант, приближенный к алгебраическому решению, но можно решать и по-другому. Для рассмотрения альтернативного решения вернемся к нашему уравнению:
( displaystyle 2 -10=2)
В этот раз не будем ничего переносить из стороны в сторону, а построим графики напрямую, так, как они сейчас есть:
Что является решением на этот раз? Все верно. То же самое: координата ( displaystyle x) точки пересечения графиков:
И снова наш ответ: ( displaystyle x=6).
Как ты видишь, с линейными уравнениями все предельно просто. Настало время рассмотреть что-нибудь посложнее… Например, графическое решение квадратных уравнений.
Решение квадратных уравнений
Итак, теперь приступим к решению квадратного уравнения. Допустим, тебе нужно найти корни у этого уравнения:
Конечно, ты можешь сейчас начать считать через дискриминант, либо по теореме Виета, но многие на нервах ошибаются при умножении или возведении в квадрат, особенно, если пример с большими числами, а калькулятора, как ты знаешь, у тебя на экзамене не будет…
Поэтому давай попробуем немного расслабиться и порисовать, решая данное уравнение.
Графически найти решения данного уравнения можно различными способами. Рассмотрим различные варианты, а уже ты сам выберешь, какой больше всего тебе понравится.
Вариант 1. Напрямую
Просто строим параболу по данному уравнению: ( displaystyle ^>+2 -8=0)
Чтобы сделать это быстро, дам тебе одну маленькую подсказку: удобно начать построение с определения вершины параболы. Определить координаты вершины параболы помогут следующие формулы:
( displaystyle x=-frac)
Ты скажешь «Стоп! Формула для ( displaystyle y) очень похожа на формулу нахождения дискриминанта» да, так оно и есть, и это является огромным минусом «прямого» построения параболы, чтобы найти ее корни.
Тем не менее, давай досчитаем до конца, а потом я покажу, как это сделать намного (намного!) проще!
Посчитал? Какие координаты вершины параболы у тебя получились? Давай разбираться вместе:
Точно такой же ответ? Молодец!
И вот мы знаем уже координаты вершины, а для построения параболы нам нужно еще … точек. Как ты думаешь, сколько минимум точек нам необходимо? Правильно, ( displaystyle 3).
Ты знаешь, что парабола симметрична относительно своей вершины, например:
Соответственно, нам необходимо еще две точки по левой или правой ветви параболы, а в дальнейшем мы эти точки симметрично отразим на противоположную сторону:
Возвращаемся к нашей параболе.
Для нашего случая точка ( displaystyle Aleft( -1;-9 right)). Нам необходимо еще две точки, соответственно, ( displaystyle x) можно взять положительные, а можно взять отрицательные? Какие точки тебе удобней?
Мне удобней работать с положительными, поэтому я рассчитаю при ( displaystyle x=0) и ( displaystyle x=2).
При ( displaystyle x=0):
При ( displaystyle x=2):
Теперь у нас есть три точки, и мы спокойно можем построить нашу параболу, отразив две последние точки относительно ее вершины:
Как ты думаешь, что является решением уравнения?
Правильно, точки, в которых ( displaystyle y=0), то есть ( displaystyle x=2) и ( displaystyle x=-4). Потому что ( displaystyle ^>+2 -8=0).
И если мы говорим, что ( displaystyle y=^>+2 -8), то значит, что ( displaystyle y) тоже должен быть равен ( displaystyle 0), или ( displaystyle y=^>+2 -8=0).
Просто? Это мы закончили с тобой решение уравнения сложным графическим способом, то ли еще будет!
Конечно, ты можешь проверить наш ответ алгебраическим путем – посчитаешь корни через теорему Виета или Дискриминант.
Что у тебя получилось? То же самое?
Вот видишь! Теперь посмотрим совсем простое графическое решение, уверена, оно тебе очень понравится!
Вариант 2. С разбивкой на несколько функций
Возьмем все тоже наше уравнение: ( displaystyle ^>+2 -8=0), но запишем его несколько по-другому, а именно:
Можем мы так записать? Можем, так как преобразование равносильно. Смотрим дальше.
Построим отдельно две функции:
- ( displaystyle _>=^>) – графиком является простая парабола, которую ты с легкостью построишь даже без определения вершины с помощью формул и составления таблицы для определения прочих точек.
- ( displaystyle _>=8-2x) – графиком является прямая, которую ты так же легко построишь, прикинув значения ( displaystyle x) и ( displaystyle y) в голове, даже не прибегая к калькулятору.
Построил? Сравним с тем, что вышло у меня:
Как ты считаешь, что в данном случае является корнями уравнения? Правильно! Координаты по ( displaystyle x), которые получились при пересечении двух графиков: ( displaystyle _>=^>) и ( displaystyle _>=8-2x), то есть:
Соответственно, решением данного уравнения являются:
Что скажешь? Согласись, этот способ решения намного легче, чем предыдущий, и даже легче, чем искать корни через дискриминант!
А если так, попробуй данным способом решить следующее уравнение.
Что у тебя получилось? Сравним наши графики:
- ( displaystyle _>=2^>)
- ( displaystyle _>=5 -3)
По графикам видно, что ответами являются:
Теперь посмотрим уравнения чууууть-чуть посложнее, а именно решение смешанных уравнений, то есть уравнений, содержащих функции разного вида.
Решение смешанных уравнений
Теперь попробуем решить следующее уравнение:
Конечно, можно привести все к общему знаменателю, найти корни получившегося уравнения, не забыв при этом учесть ОДЗ, но мы попробуем решить графически, как делали во всех предыдущих случаях.
В этот раз давай построим 2 следующих графика:
- ( displaystyle _>=frac) – графиком является гипербола
- ( displaystyle _>= -2) – графиком является прямая, которую ты легко построишь, прикинув значения ( displaystyle x) и ( displaystyle x) в голове, даже не прибегая к калькулятору.
Осознал? Теперь займись построением.
Вот что вышло у меня:
Глядя на этот рисунок, скажи, что является корнями нашего уравнения ( displaystyle frac-x+2=0)?
Правильно, ( displaystyle _>=-1) и ( displaystyle _>=3). Вот и подтверждение:
Попробуй подставить наши корни в уравнение. Получилось?
При ( displaystyle _>=-1:frac-left( -1 right)+2=-3+1+2=0).
Все верно! Согласись, графически решать подобные уравнения – одно удовольствие!
Попробуй самостоятельно графическим способом решить уравнение:
Даю подсказку: перенеси часть уравнения в правую сторону, чтобы с обоих сторон оказались простейшие для построения функции. Намек понял? Действуй!
Теперь посмотрим, что у тебя вышло:
( displaystyle 2^>=x+1), соответственно:
- ( displaystyle _>=2^>) – кубическая парабола.
- ( displaystyle _>=x+1) – обыкновенная прямая.
Как ты уже давно у себя записал, корнем данного уравнения является ( displaystyle _>=1).
Прорешав такое количество примеров, уверена, ты понял, как можно легко и быстро решать уравнения графическим путем. Настало время разобраться, как решать подобным способом системы.
Решение систем уравнений с помощью графиков
Графическое решение систем, по сути, ничем не отличается от графического решения уравнений.
Мы будем строить два графика, и их точки пересечения будут являться корнями данной системы.
Один график – одно уравнение, второй график – другое уравнение. Все предельно просто!
Начнем с самого простого – решение систем линейных уравнений.
Решение систем линейных уравнений
Допустим, у нас есть следующая система:
Для начала преобразуем ее таким образом, чтобы слева было все, что связано с ( displaystyle y), а справа – что связано с ( displaystyle x). Иными словами, запишем данные уравнения как функцию в привычном для нас виде:
А теперь просто строим две прямые. Что в нашем случае является решением? Правильно! Точка их пересечения! И здесь необходимо быть очень-очень внимательным! Подумай, почему?
Намекну: мы имеем дело с системой, в системе есть и ( displaystyle x), и ( displaystyle y)… Смекаешь?
Все верно! Решая систему, мы должны смотреть обе координаты, а не только ( displaystyle x), как при решении уравнений!
Еще один важный момент – правильно их записать и не перепутать, где у нас значение ( displaystyle x), а где значение ( displaystyle y) !
Записал? Теперь давай все сравним по порядку:
И ответы: ( displaystyle x=1) и ( displaystyle y=-1). Сделай проверку – подставь найденные корни в систему и убедись, правильно ли мы ее решили графическим способом?
Все сошлось? Идем дальше!
Решение систем нелинейных уравнений
А что если вместо одной прямой, у нас будет квадратное уравнение? Да ничего страшного! Просто ты вместо прямой построишь параболу! Не веришь? Попробуй решить следующую систему:
Какой наш следующий шаг? Правильно, записать так, чтобы нам было удобно строить графики:
А теперь так вообще дело за малым – построил быстренько и вот тебе решение! Строим:
Графики получились такими же? Теперь отметь на рисунке решения системы и грамотно запиши выявленные ответы!
Все сделал? Сравни с моими записями:
При ( displaystyle _>=-1), ( displaystyle _>=0).
При ( displaystyle _>=2), ( displaystyle _>=-3).
Все верно? Молодец! Ты уже щелкаешь подобные задачи как орешки! А раз так, дадим тебе систему посложнее.
Решите систему уравнений: ( displaystyle lefty=^>+2x+2;\y-^>=2.end right.)
Что мы делаем? Правильно! Записываем систему так, чтобы было удобно строить:
Немного тебе подскажу, так как система выглядит ну очень не простой! Строя графики, строй их «побольше», а главное, не удивляйся количеству точек пересечения.
Итак, поехали! Выдохнул? Теперь начинай строить!
Ну как? Красиво? Сколько точек пересечения у тебя получилось? У меня три! Давай сравнивать наши графики:
Так же? Теперь аккуратно запиши все решения нашей системы:
При ( displaystyle _>=-1), ( displaystyle _>=1).
При ( displaystyle _>=0), ( displaystyle _>=2).
При ( displaystyle _>=2), ( displaystyle _>=10).
А теперь еще раз посмотри на систему:
Представляешь, что ты решил это за каких-то 15 минут?
Согласись, математика – это все-таки просто, особенно когда, глядя на выражение, не боишься ошибиться, а берешь и решаешь! Ты большой молодец!
Решение неравенств с помощью графиков
Решение линейных неравенств
После последнего примера тебе все по плечу! Сейчас выдохни – по сравнению с предыдущими разделами этот будет очень-очень легким!
Начнем мы, как обычно, с графического решения линейного неравенства. Например, вот этого:
Для начала проведем простейшие преобразования – раскроем скобки полных квадратов и приведем подобные слагаемые:
Что мы делаем дальше?
Правильно, делим обе части на отрицательное число ( displaystyle left( -2 right)), при этом не забывая поменять знак неравенства на противоположный (если не помнишь это, посмотри тему «Линейные неравенства»):
Неравенство нестрогое, поэтому ( displaystyle 4) — не включается в промежуток, и решением будут являться все точки, которые находятся правее ( displaystyle 4), так как ( displaystyle 5) больше ( displaystyle 4), ( displaystyle 6) больше ( displaystyle 4) и так далее:
Ответ: ( xin left( 4;+infty right))
Вот и все! Легко? Давай решим простое неравенство с двумя переменными:
Решение неравенства с двумя переменными
Нарисуем в системе координат функцию ( y=2 -3).
Такой график у тебя получился? А теперь внимательно смотрим, что там у нас в неравенстве? Меньше? Значит, закрашиваем все, что находится левее нашей прямой.
А если было бы больше Правильно, тогда закрашивали бы все, что находится правее нашей прямой. Все просто.
Все решения данного неравенства «затушеваны» синим цветом. Вот и все, неравенство с двумя переменными решено. Это значит, что координаты ( displaystyle x) и ( displaystyle y) любой точки из закрашенной области и есть решения.
Решение квадратных неравенств
Теперь будем разбираться с тем, как графически решать квадратные неравенства.
Но прежде, чем перейти непосредственно к делу, давай повторим некоторый материал, касающийся квадратной функции ( displaystyle a^>+bx+c=0).
Что показывает нам знак при коэффициенте ( displaystyle a)? Верно, куда направлены ветви параболы – вверх или вниз (не помнишь? Почитай теорию «Квадратичная функция»).
А за что у нас отвечает дискриминант? Правильно, за положение графика относительно оси ( displaystyle Ox) (если не помнишь этого, то тогда точно прочти теорию о квадратичных функциях).
В любом случае, вот тебе небольшая табличка-напоминалка:
Теперь, когда мы освежили в памяти весь материал, перейдем к делу – решим графически неравенство ( displaystyle —^>+10 -21<0).
Решить неравенство: ( displaystyle —^>+10 -21<0)
Сразу тебе скажу, что есть два варианта его решения.
Вариант 1
Записываем нашу параболу как функцию:
По формулам определяем координаты вершины параболы (точно так же, как и при решении квадратных уравнений):
( displaystyle x=-frac)
Посчитал? Что у тебя получилось?
Теперь возьмем еще две различных точки ( displaystyle x) и посчитаем для них ( displaystyle y):
Начинаем строить одну ветвь параболы:
Симметрично отражаем наши точки на другую ветвь параболы:
А теперь возвращаемся к нашему неравенству ( displaystyle —^>+10 -21<0).
Нам необходимо, чтобы ( displaystyle y=-^>+10 -21) было меньше нуля, соответственно:
Так как в нашем неравенстве стоит знак строго меньше, то конечные точки мы исключаем – «выкалываем».
Ответ: ( displaystyle xin left( -infty ;3 right)cup left( 7;+infty right))
Долгий способ, правда? Сейчас я покажу тебе более простой вариант графического решения на примере того же неравенства: ( displaystyle —^>+10 -21<0)
Вариант 2
Решаем квадратное уравнение:
( displaystyle D=100-4cdot left( -1 right)cdot left( -21 right)=100-84=16)
А дальше быстренько схематично рисуем параболу, не высчитывая, где у нее находится вершина, ведь по сути нам это не нужно, у нас есть основное – точки пересечения параболы с осью ( displaystyle Ox).
Возвращаемся к нашему неравенству ( displaystyle —^>+10 -21<0) и отмечаем нужные нам промежутки:
Согласись, это намного быстрее.
Запишем теперь ответ: ( displaystyle xin left( -infty ;3 right)cup left( 7;+infty right))
Рассмотрим еще один способ решения, который упрощает и алгебраическую часть, но главное не запутаться.
Вариант 3
Умножим левую и правую части на ( displaystyle -1):
( displaystyle ^>-10x+21=0) ( displaystyle D=^>-4ac) ( displaystyle D=100-4cdot 1cdot 21=100-84=16) ( displaystyle sqrt=sqrt=4) ( displaystyle _>=frac>) ( displaystyle _>=frac=7) ( displaystyle _>=frac=3)
Ну а дальше возвращаемся к неравенству и продолжаем все в том же духе.
Попробуй самостоятельно решить следующее квадратное неравенство любым понравившимся тебе способом: ( displaystyle ^>-6x+8le 0).
Смотри, как график получился у меня:
Ответ: ( displaystyle left[ 2;4 right]).
Решение смешанных неравенств
Теперь перейдем к более сложным неравенствам!
Жуть, правда? Честно говоря, я понятия не имею, как решить такое алгебраически… Но, оно и не надо. Графически ничего сложного в этом нет! Глаза боятся, а руки делают!
Первое, с чего мы начнем, – это с построения двух графиков:
Я не буду расписывать для каждого таблицу – уверена, ты отлично справишься с этим самостоятельно (еще бы, столько прорешать примеров!).
Расписал? Теперь строй два графика.
Сравним наши рисунки?
У тебя так же? Отлично!
Теперь расставим точки пересечения и цветом определим, какой график у нас по идее должен быть больше, то есть ( displaystyle _>=^>).
Смотри, что получилось в итоге:
А теперь просто смотрим, в каком месте у нас выделенный график находится выше, чем график ( displaystyle _>=4x)? Смело бери карандаш и закрашивай данную область! Она и будет решением нашего сложного неравенства!
На каких промежутках по оси ( displaystyle Ox) у нас ( displaystyle _>=^>) находится выше, чем ( displaystyle _>=4x)? Верно, ( displaystyle xin left( -2;0 right)cup left( 2;+infty right)).
Это и есть ответ!
Ну вот, теперь тебе по плечу и любое уравнение, и любая система, и уж тем более любое неравенство!
Бонусы: Вебинары из нашего курса подготовки к ЕГЭ по математике
В следующих вебинарах вы сможете отработать навык решения уравнений, неравенств и систем алгебраическим способом.
Решение линейных уравнений (алгебраически)
Цель урока — научиться решать линейные уравнения любого уровня сложности. Линейные уравнения – основа всей алгебры. Научитесь решать линейные уравнения, и вам будет намного проще осваивать всё остальное.
Приёмы, которые мы узнаем на этом уроке, применяются не только в линейных, но во всех типах уравнений, от квадратных до логарифмических. Все приёмы будем разбирать на конкретных примерах и сразу же отрабатывать.
Мы решим разберём все возможные типы линейных уравнений, решив 65 уравнений.
- приводить подобные слагаемые
- «переносить» слагаемые через знак равно
- избавляться от коэффициентов (и заодно узнаем, что это такое – коэффициент:)
- раскрывать скобки (в том числе, если перед скобками минус)
- справляться с дробями в уравнениях
ЕГЭ №15. Решение уравнений и неравенств методом интервалов
В этом видео мы узнаем (вспомним) метод интервалов, поймём как и почему он работает. Вспомним, как решать квадратные, рациональные неравенства, а также неравенства с модулем и иррациональные.