Лінійні рівняння та нерівності

Рівняння — це рівність із невідомим. Корінь рівняння — таке значення невідомого, що перетворює рівність на правильну числову рівність. Розв'язати рівняння — означає знайти всі його корені або довести, що їх немає.

Лінійне рівняння — найпростіше з усіх, але саме воно задає стандарт роботи, який повторюватиметься до кінця курсу: перенести, звести подібні, поділити. Ба більше, переважна частина складніших рівнянь — квадратних, дробових, показникових — зрештою зводиться до лінійного. Тому вправність тут окупається в кожній наступній темі.

Рівносильні перетворення

Два рівняння рівносильні, якщо мають однакові корені. Корені не змінюються, якщо:

  • перенести доданок з однієї частини в іншу зі зміною знака;
  • помножити або поділити обидві частини на одне й те саме число, відмінне від нуля.

Уяви рівняння як терези: що б ти не робив, обидві шальки треба змінювати однаково, інакше рівновага (рівність) порушиться. Покрути повзунки нижче — і добери пробне xx, щоб терези зрівноважились.

Застереження «відмінне від нуля» не формальність. Множення на нуль перетворює будь-яке рівняння на тотожність 0=00 = 0, а ділення на нуль просто не визначене. Саме тому в рівняннях зі змінною в знаменнику доводиться окремо стежити за ОДЗ.

Лінійне рівняння

Лінійне рівняння — це рівняння виду

ax+b=0,ax + b = 0,

де aa, bb — числа, xx — невідоме. Якщо a0a \neq 0, рівняння має єдиний корінь:

x=ba.x = -\dfrac{b}{a}.

Особливі випадки при a=0a = 0:

  • 0x+b=00 \cdot x + b = 0 і b0b \neq 0коренів немає;
  • 0x+0=00 \cdot x + 0 = 0будь-яке число є коренем (безліч розв'язків).
Геометричний зміст

Графік y=ax+by = ax + b — пряма. Корінь рівняння ax+b=0ax + b = 0 — це абсциса точки, де пряма перетинає вісь OxOx. Поекспериментуй: при a=0a = 0 пряма горизонтальна й перетину з OxOx немає (крім випадку b=0b = 0).

Три випадки з aa і bb — улюблений сюжет завдань із параметром. Формулювання «за якого значення aa рівняння не має коренів» майже завжди означає, що треба прирівняти коефіцієнт при xx до нуля й перевірити, що вільний член при цьому нулю не дорівнює.

Як розв'язувати: алгоритм

Щоб розв'язати рівняння, що зводиться до лінійного:

  1. розкрий дужки;
  2. перенеси всі члени з xx в одну частину, числа — в іншу (зі зміною знака);
  3. зведи подібні: отримаєш ax=cax = c;
  4. поділи обидві частини на aa (якщо a0a \neq 0).
Приклад 1 — рівняння з дужками

Розв'яжемо 3(x2)=5x+43(x - 2) = 5x + 4.

  1. Розкриваємо дужки: 3x6=5x+43x - 6 = 5x + 4;
  2. переносимо члени з xx вліво, числа вправо: 3x5x=4+63x - 5x = 4 + 6;
  3. зводимо подібні: 2x=10-2x = 10;
  4. ділимо на 2-2: x=5x = -5.

Перевірка: ліва частина 3(52)=213(-5-2) = -21, права 5(5)+4=215\cdot(-5) + 4 = -21 ✅.

Приклад 2 — рівняння з дробами

Розв'яжемо x3x12=1\dfrac{x}{3} - \dfrac{x - 1}{2} = 1.

  1. Множимо обидві частини на спільний знаменник 66: 6x36x12=66 \cdot \dfrac{x}{3} - 6 \cdot \dfrac{x-1}{2} = 6;
  2. дістаємо 2x3(x1)=62x - 3(x - 1) = 6;
  3. розкриваємо дужки: 2x3x+3=62x - 3x + 3 = 6;
  4. зводимо подібні: x=3-x = 3, отже x=3x = -3.

Відповідь: x=3x = -3. Зверни увагу на крок 2: множник 33 діє на весь чисельник (x1)(x-1), тому дужки обов'язкові — без них загубився б знак.

Не загуби розв'язки

Ділити обидві частини можна лише на число, що не дорівнює нулю. Якщо після зведення коефіцієнт біля xx виявився нульовим — це сигнал перевірити особливі випадки, а не ділити на нуль.

Приклад 3 — коли коренів немає

Розв'яжемо 2(x+3)=2x+12(x + 3) = 2x + 1.

  1. Розкриваємо дужки: 2x+6=2x+12x + 6 = 2x + 1;
  2. переносимо: 2x2x=162x - 2x = 1 - 6;
  3. зводимо подібні: 0x=50 \cdot x = -5.

Жодне число, помножене на нуль, не дасть 5-5, тому коренів немає. Якби праворуч вийшов нуль (0=00 = 0), навпаки — коренем було б будь-яке число.

Типові помилки

  • Не змінюють знак при перенесенні. Доданок, що переходить через знак рівності, обов'язково змінює знак на протилежний.
  • Розкривають дужки з мінусом неуважно. Мінус перед дужкою змінює знак кожного доданка всередині.
  • Ділять на коефіцієнт, не перевіривши, чи він нульовий.
  • Множать на спільний знаменник не всі доданки. Множити треба кожен член обох частин, включно з тими, що без дробу.
  • Не перевіряють відповідь. Підстановка кореня у вихідне рівняння займає кілька секунд і ловить майже будь-яку арифметичну помилку.

Перевір себе

Порада щодо вводу

Відповідь — одне число. Дробові корені вводь як 3/4 або 0.75. Від'ємні — зі знаком мінус: -2.

Розібрані приклади

Так виглядають задачі цієї теми в тренажері. Тут вони розібрані повністю — у самому тренажері числа в умові щоразу нові, а розв’язання відкривається після вашої відповіді.

  1. Приклад 1. Лінійне рівняння

    Розв'яжіть рівняння: 5x+17=8 5x + 17 = -8

    Відповідь: 5-5

    Розв'язання: 5x=817=25;x=255=55x = -8 - 17 = -25;\quad x = \frac{-25}{5} = -5
  2. Приклад 2. x по обидва боки

    Знайдіть корінь: 2x8=3x1 2x - 8 = 3x - 1

    Відповідь: 7-7

    Розв'язання: (23)x=1+8;x=7(2 - 3)x = -1 + 8;\quad x = -7
  3. Приклад 3. Текстова задача

    Число збільшили у 2 рази та додали 6. Отримали 16. Знайдіть число.

    Відповідь: 55

    Розв'язання: 2x+6=16;2x=10;x=52x + 6 = 16;\quad 2x = 10;\quad x = 5