Уравнения, решение уравнений Помощь в написании работ

Решение линейных уравнений с одной переменной.


После того как мы узнали, что такое уравнение, и научились решать самые простые из них, в которых находили неизвестное слагаемое, уменьшаемое, множитель и т.п., логично познакомиться с уравнениями и других видов. Следующими по очереди идут линейные уравнения, целенаправленное изучение которых начинается на уроках алгебры в 7 классе.

Понятно, что сначала надо объяснить, что такое линейное уравнение, дать определение линейного уравнения, его коэффициентов, показать его общий вид. Дальше можно разбираться, сколько решений имеет линейное уравнение в зависимости от значений коэффициентов, и как находятся корни. Это позволит перейти к решению примеров, и тем самым закрепить изученную теорию. В этой статье мы это сделаем: детально остановимся на всех теоретических и практических моментах, касающихся линейных уравнений и их решения.

Сразу скажем, что здесь мы будем рассматривать только линейные уравнения с одной переменной, а уже в отдельной статье будем изучать принципы решения линейных уравнений с двумя переменными.


Что такое линейное уравнение?

Определение линейного уравнения дается по виду его записи. Причем в разных учебниках математики и алгебры формулировки определений линейных уравнений имеют некоторые различия, не влияющие на суть вопроса.

Например, в учебнике алгебры для 7 класса Ю. Н. Макарычева и др. линейное уравнение определяется следующим образом:

Определение.

Уравнение вида a·x=b, где x – переменная, a и b – некоторые числа, называется линейным уравнением с одной переменной.

Приведем примеры линейных уравнений, отвечающие озвученному определению. Например, 5·x=10 – это линейное уравнение с одной переменной x, здесь коэффициент a равен 5, а число b есть 10. Другой пример: −2,3·y=0 – это тоже линейное уравнение, но с переменной y, в котором a=−2,3 и b=0. А в линейных уравнениях x=−2 и −x=3,33 числовые коэффициенты a не присутствуют в явном виде и равны 1 и −1 соответственно, при этом в первом уравнении b=−2, а во втором - b=3,33.

А годом ранее в учебнике математики Виленкина Н. Я. линейными уравнениями с одним неизвестным помимо уравнений вида a·x=b считали и уравнения, которые можно привести к такому виду с помощью переноса слагаемых из одной части уравнения в другую с противоположным знаком, а также с помощью приведения подобных слагаемых. Согласно этому определению, уравнения вида 5·x=2·x+6, и т.п. тоже линейные.

В свою очередь в учебнике алгебры для 7 классов А. Г. Мордковича дается такое определение:

Определение.

Линейное уравнение с одной переменной x – это уравнение вида a·x+b=0, где a и b – некоторые числа, называемые коэффициентами линейного уравнения.

К примеру, линейными уравнениями такого вида являются 2·x−12=0, здесь коэффициент a равен 2, а b – равен −12, и 0,2·y+4,6=0 с коэффициентами a=0,2 и b=4,6. Но в тоже время там приводятся примеры линейных уравнений, имеющие вид не a·x+b=0, а a·x=b, например, 3·x=12.

Давайте, чтобы у нас в дальнейшем не было разночтений, под линейным уравнениями с одной переменной x и коэффициентами a и b будем понимать уравнение вида a·x+b=0. Такой вид линейного уравнения представляется наиболее оправданным, так как линейные уравнения – это алгебраические уравнения первой степени. А все остальные указанные выше уравнения, а также уравнения, которые с помощью равносильных преобразований приводятся к виду a·x+b=0, будем называть уравнениями, сводящимися к линейным уравнениям. При таком подходе уравнение 2·x+6=0 – это линейное уравнение, а 2·x=−6, 4+25·y=6+24·y, 4·(x+5)=12 и т.п. – это уравнения, сводящиеся к линейным.

Как решать линейные уравнения?


Теперь пришло время разобраться, как решаются линейные уравнения a·x+b=0. Другими словами, пора узнать, имеет ли линейное уравнение корни, и если имеет, то сколько их и как их найти.

Наличие корней линейного уравнения зависит от значений коэффициентов a и b. При этом линейное уравнение a·x+b=0 имеет

Поясним, как были получены эти результаты.

Мы знаем, что для решения уравнений можно переходить от исходного уравнения к равносильным уравнениям, то есть, к уравнениям с теми же корнями или также как и исходное, не имеющим корней. Для этого можно использовать следующие равносильные преобразования:

Итак, в линейном уравнении с одной переменной вида a·x+b=0 мы можем перенести слагаемое b из левой части в правую часть с противоположным знаком. При этом уравнение примет вид a·x=−b.

А дальше напрашивается деление обеих частей уравнения на число a. Но есть одно но: число a может быть равно нулю, в этом случае такое деление невозможно. Чтобы справиться с этой проблемой, сначала будем считать, что число a отлично от нуля, а случай равного нулю a рассмотрим отдельно чуть позже.

Итак, когда a не равно нулю, то мы можем обе части уравнения a·x=−b разделить на a, после этого оно преобразуется к виду x=(−b):a, этот результат можно записать с использованием дробной черты как .

Таким образом, при a≠0 линейное уравнение a·x+b=0 равносильно уравнению , откуда виден его корень .

Несложно показать, что этот корень единственный, то есть, линейное уравнение не имеет других корней. Это позволяет сделать метод от противного.

Обозначим корень как x1. Предположим, что существует еще один корень линейного уравнения, который обозначим x2, причем x2≠x1, что в силу определения равных чисел через разность эквивалентно условию x1−x2≠0. Так как x1 и x2 корни линейного уравнения a·x+b=0, то имеют место числовые равенства a·x1+b=0 и a·x2+b=0. Мы можем выполнить вычитание соответствующих частей этих равенств, что нам позволяют сделать свойства числовых равенств, имеем a·x1+b−(a·x2+b)=0−0, откуда a·(x1−x2)+(b−b)=0 и дальше a·(x1−x2)=0. А это равенство невозможно, так как и a≠0 и x1−x2≠0. Так мы пришли к противоречию, что доказывает единственность корня линейного уравнения a·x+b=0 при a≠0.

Так мы решили линейное уравнение a·x+b=0 при a≠0. Первый результат, приведенный в начале этого пункта, обоснован. Остались еще два, отвечающие условию a=0.

При a=0 линейное уравнение a·x+b=0 принимает вид 0·x+b=0. Из этого уравнения и свойства умножения чисел на нуль следует, что какое бы число мы не взяли в качестве x, при его подстановке в уравнение 0·x+b=0 получится числовое равенство b=0. Это равенство верное, когда b=0, а в остальных случаях при b≠0 это равенство неверное.

Следовательно, при a=0 и b=0 любое число является корнем линейного уравнения a·x+b=0, так как при этих условиях подстановка вместо x любого числа дает верное числовое равенство 0=0. А при a=0 и b≠0 линейное уравнение a·x+b=0 не имеет корней, так как при этих условиях подстановка вместо x любого числа приводит к неверному числовому равенству b=0.

Приведенные обоснования позволяют сформировать последовательность действий, позволяющую решить любое линейное уравнение. Итак, алгоритм решения линейного уравнения таков:

Записанный алгоритм является исчерпывающим ответом на вопрос, как решать линейные уравнения.

В заключение этого пункта стоит сказать, что похожий алгоритм применяется для решения уравнений вида a·x=b. Его отличие состоит в том, что при a≠0 сразу выполняется деление обеих частей уравнения на это число, здесь b уже находится в нужной части уравнения и не нужно осуществлять его перенос.

Для решения уравнений вида a·x=b применяется такой алгоритм:

Примеры решения линейных уравнений

Переходим к практике. Разберем, как применяется алгоритм решения линейных уравнений. Приведем решения характерных примеров, соответствующих различным значениям коэффициентов линейных уравнений.

Пример.

Решите линейное уравнение 0·x−0=0.

Решение.

В этом линейном уравнении a=0 и b=−0, что то же самое, b=0. Следовательно, это уравнение имеет бесконечно много корней, любое число является корнем этого уравнения.

Ответ:

x – любое число.

Пример.

Имеет ли решения линейное уравнение 0·x+2,7=0?

Решение.

В данном случае коэффициент a равен нулю, а коэффициент b этого линейного уравнения равен 2,7, то есть, отличен от нуля. Поэтому, линейное уравнение не имеет корней.

Ответ:

нет, данное линейное уравнение не имеет решений.

Пример.

Найдите корень уравнения 0,3·x−0,027=0.

Решение.

Нам требуется решить линейное уравнение, в котором коэффициент a равен 0,3, то есть, отличен от нуля, и коэффициент b равен −0,027.

Согласно алгоритму решения линейных уравнений вида a·x+b=0, мы сначала переносим b в правую часть уравнения с противоположным знаком, в результате исходное уравнение примет вид 0,3·x=0,027. А теперь делим обе части уравнения на a, то есть, на 0,3, имеем . Остается лишь выполнить деление десятичных дробей: . Так найден корень линейного уравнения, равный 0,09.

Приведем краткую запись решения:

Ответ:

x=0,09.

Для полноты картины рассмотрим решение уравнений вида a·x=b. Решить их позволяет второй алгоритм из предыдущего пункта.

Пример.

Решите уравнения 1) 0·x=0, 2) 0·x=−7 и 3) .

Решение.

Записанные уравнения соответствуют виду a·x=b.

Уравнению 0·x=0 отвечают коэффициенты a=0 и b=0, откуда заключаем, что любое число является корнем этого уравнения.

Во втором случае a=0 и b=−7, следовательно, уравнение 0·x=−7 не имеет корней.

Наконец, последнему уравнению соответствуют коэффициенты . Здесь a отлично от нуля, поэтому, согласно алгоритму, делим обе части уравнения на это число, что нам дает . Осталось упростить полученную дробь: , здесь мы сначала применили правило деления отрицательных чисел, затем в числителе перевели смешанное число в обыкновенную дробь, и, наконец, выполнили деление обыкновенных дробей. Таким образом, искомым корнем является число 10.

Кратко решение этого уравнения можно записать так:

Ответ:

1) x – любое число, 2) уравнение не имеет корней, 3) x=10.

Список литературы.

  • Алгебра: учеб. для 7 кл. общеобразоват. учреждений / [Ю. Н. Макарычев, Н. Г. Миндюк, К. И. Нешков, С. Б. Суворова]; под ред. С. А. Теляковского. - 17-е изд. - М. : Просвещение, 2008. - 240 с. : ил. - ISBN 978-5-09-019315-3.
  • Мордкович А. Г. Алгебра. 7 класс. В 2 ч. Ч. 1. Учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / А. Г. Мордкович. - 17-е изд., доп. - М.: Мнемозина, 2013. - 175 с.: ил. ISBN 978-5-346-02432-3.

Некогда разбираться?

Закажите решение

Профиль автора статьи в Google+