Úprava výrazů a rovnice Lukáš Kokrda Ekonomicko správní fakulta Masarykova Universita podzim 2022 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Úprava výrazů - opakování • V matematice se často setkáváme se „zápisy", které je třeba zjednodušit 9 Takovým to zápisům říkáme výrazy 9 K jejich úpravám nám slouží zejména tři zákony (v IR) Komutativní zákon 3 + b= b + 3 3 • b = b • 3 • Asociativní zákon a + (b+c) = (a + b) + c a • (b • c) = (a • b) • c Distributivní zákon a-(b + c) = a- b + a- c Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Vzorový příklad • Zadání (a + b) • (b - c) - b • (a - c) Asociativní zákon a • b — a • c + b • b — b - c — b • a + b Komutativní zákon a - b — a - b — a • c + b • b — b • c + b 9 Výsledek —a-c + b-b □ i5P Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Zlomky Základní operace se zlomky • Sčítání/Odčítání zlomků a c a • d ± c • b b~ď • Násobení zlomků Dělení zlomků a c ~b ' ď a c ~b ' ď a • c ~b~ď a d_ ~b ' ~c • Alternativně b_ c a d_ b ' c Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Mocnina reálného čísla Uvažujme libovolné číslo n 6 N reálné číslo a e ffi. pak je zřejmé, že platí: a" = a • a • a • v-v- n a a"" = Pozor! a^O (i) (2) Pravidla pro počítání s mocninami • a° = 1; Pozor! a ^ 0 • 0" = 0 as = ar+s as = ar~s • (ar)s = ars • (a • b)r = ar -b' \b) br □ i5P - = Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Vzorový příklad • Zadání (a2b3c-2)-2 Umocnění a2-(-2)£3-(-2)c-2-(-2) a-2-3£,-l-3c2-3 • Roznásobení a-4b"6c4 a-6^-3c6 • Na jeden základ a_4-(-6)jb-6-(-3)c4-6 • Výsledek a2b~3c-2 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Pravidla pro úpravu mnohočlenů a + b)2 a - bf (a - b)(a + b) a + b)3 a - b)3 (a - b){a2 + ab + b2) (a + b){a2 - ab + b2) a2 + 2ab + b2 a2 - 2ab + b2 a2-b2 a3 + 3a2 b + 3a b2 + b3 a3 -3a2b + 3ab2 - b3 a3-b3 a3 + b3 9 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice = = -O °s O Vsuvka: Pascalův trojúhelník 10 10 1 6 15 20 15 6 1 1 7 21 35 35 21 7 1 1 8 28 56 70 56 28 8 1 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Odmocnina Zavedení pojmu odmocniny: • odmocnina je „částečně" inverzní operací s mocnině, • zavádí se pro libovolné nezáporné reálné číslo a jako b" = a, b pak nazýváme r?-tou odmocninou a zapisujeme b = yfa • POZOR! Pro aGK0+ platí: b2 = a b = ±^ • pro lichá n lze odmocňovat i záporná čísla. Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Odmocnina Pravidla pro počítání s odmocninami Pro výrazy a, b > 0 a m, r? G N: b .m m / n/ _ mn/ d — \ d xi = 5 a X2 = —3 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešený příklad Řešte rovnici x2 — 2x — 15 = 0 Pomocí diskriminantu. XI,2 = D = b2-4ac = (-2)2 - 4 • 1 • (-15) = 64 -b±y/Ď -(-2) ±8 2a => xi = 5 a X2 = —3 Doplněním na čtverec: xz - 2x - 15 = x2 - 2x + 1 - 16 = 0 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešený příklad Řešte rovnici x2 — 2x — 15 = 0 Pomocí diskriminantu. XI,2 = D = b2 - Aac = (-2)2 - 4 • 1 • (-15) = 64 -b±y/Ď -(-2) ±8 2a => xi = 5 a X2 = —3 Doplněním na čtverec: x2 - 2x - 15 = x2 - 2x + 1 - 16 = 0 (x-l)2-16 = 0 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešený příklad Řešte rovnici x2 — 2x — 15 = 0 Pomocí diskriminantu. XI,2 = D = b2-4ac = (-2)2 - 4 • 1 • (-15) = 64 -b±y/Ď -(-2) ±8 2a => xi = 5 a X2 = —3 Doplněním na čtverec: xz - 2x - 15 = x2 - 2x + 1 - 16 16 l)2 (x-1)2 (x 0 0 16 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešený příklad Řešte rovnici x2 — 2x — 15 = 0 Pomocí diskriminantu. XI,2 = D = b2-4ac = (-2)2 - 4 • 1 • (-15) = 64 -b±y/Ď -(-2) ±8 2a => xi = 5 a X2 = —3 Doplněním na čtverec: xz - 2x - 15 = x2 - 2x + 1 - (x-1)2- (x x - 1 = 4 A x 16 16 l)2 1 0 0 16 -4 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešený příklad Řešte rovnici x2 — 2x — 15 = 0 Pomocí diskriminantu. XI,2 = D = b2-4ac = (-2)2 - 4 • 1 • (-15) = 64 -b±y/Ď -(-2) ±8 2a => xi = 5 a X2 = —3 Doplněním na čtverec: xz - 2x - 15 = x2 - 2x + 1 - (x-1)2- (x x - 1 = 4 A x x = 5 A 16 : 16 : l)2 = 1 = x = 0 0 16 -4 -3 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Příklad k procvičení x2 - 3x - 9 = -2x2 + 15x - 36 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Příklad k procvičení x2 - 3x - 9 3x2 - 18x + 27 -2x2 + 15x - 36 0 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Příklad k procvičení x2 - 3x - 9 3x2 - 18x + 27 x2 - 6x + 9 -2x2 + 15x - 36 0 0 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Příklad k procvičení x2 - 3x - 9 3x2 - 18x + 27 x2 - 6x + 9 ,2 (x-3)2 = -2x2 + 15x 0 0 0 - 36 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Příklad k procvičení x2 - 3x - 9 3x2 - 18x + 27 x2 - 6x + 9 ,2 (x-3)2 = x = -2x2 + 15x 0 0 0 3 - 36 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice Vzorový příklad 1: V oboru reálných čísel řešme rovnici ^/2x + 4 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice Vzorový příklad 1: V oboru reálných čísel řešme rovnici ^/2x + 4 Umocníme obě strany rovnice a dostaneme: 2x + 4 = 9 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice Vzorový příklad 1: V oboru reálných čísel řešme rovnici ^/2x + 4 Umocníme obě strany rovnice a dostaneme: 2x + 4 = 9 2x = 5 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice Vzorový příklad 1: V oboru reálných čísel řešme rovnici y^2x + 4 = 3 Umocníme obě strany rovnice a dostaneme: 2x + 4 = 9 2x = 5 Z této rovnice plyne, že x = i 5 2' Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice Vzorový příklad 1: V oboru reálných čísel řešme rovnici V2x + 4 = 3 Umocníme obě strany rovnice a dostaneme: 2x + 4 = 9 2x = 5 Z této rovnice plyne, že x = |. Zde platí jsou-li u a v stejná, pak jsou stejné i jejich mocniny, tj. 2 2 U = V =4> U — v Jestliže pro nějaké číslo x platí V2x + 4 = 3 splňuje toto číslo x rovnici 2x + 4 = 9. Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice Vzorový příklad 2: Pozor na opačnou implikaci! Řešte rovnici: \/x2 - 2x + 10 = x - 10. Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice Vzorový příklad 2: Pozor na opačnou implikaci! Řešte rovnici: \lx2 - 2x + 10 = x - 10. x2 - 2x + 10 = (x - 10)2 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice Vzorový příklad 2: Pozor na opačnou implikaci! Řešte rovnici x 2 - 2x + 10 = x - 10 x2 - 2x + 10 x2 - 2x + 10 (x - 10)2 x2 - 20x + 100 Lukáš Kokrda □ i5P Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice Vzorový příklad 2: Pozor na opačnou implikaci! Řešte rovnici x 2 - 2x + 10 = x - 10 x2 - 2x + 10 x2 - 2x + 10 18x (x - 10)2 x2 - 20x + 100 90 Lukáš Kokrda □ i5P Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice Vzorový příklad 2: Pozor na opačnou implikaci! Řešte rovnici x 2-2x + 10 = x-10 x" - 2x+ 10 2x+ 10 18x x (x X2 90 5 10)2 20x + 100 Lukáš Kokrda □ i5P Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice Vzorový příklad 2: Pozor na opačnou implikaci! Řešte rovnici x 2-2x + 10 = x-10 x — x — 2x+ 10 2x+ 10 18x x (x X2 90 5 10)2 20x + 100 Zkouška: L(5) = V25 -10 + 10 = V25 = 5 □ g Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice Vzorový příklad 2: Pozor na opačnou implikaci! Řešte rovnici: \lx2 - 2x + 10 = x - 10. x2 - 2x + 10 = (x - 10)2 x2 - 2x + 10 = x2 - 20x + 100 18x = 90 x = 5 Zkouška: L(5) = V25 -10 + 10 = 725 = 5 P(5) = 5 - 10 = -5 L(5) ýP(5) Poučení: „Když umocňuji rovnici, pak dělám zkoušku □ i5P Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice - Samostatně Vyřešte rovnici: V2x + 3 - ^x^2 = VxTT □ i5P Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice - Samostatně Vyřešte rovnici: V2x + 3- Vx- 2 2x + 3 - 2^/2xT3^/x^2 + x - 2 v^TT x + 1 □ S Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice - Samostatně Vyřešte rovnici: V2x + 3 - y/x 2x + 3 - 2V2x + 3y/x - 2 + x - 2 - 2 2x Vx~TT x + l = 2V2x~T3y/7 □ i5P Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice - Samostatně Vyřešte rovnici: V2x + 3 - y/x 2x + 3 - 2V2x + 3y/x - 2 + x - 2 - 2 2x x x + l = 2V2x + 3Vx~ = ^/2x~±Ž^fx~^ Lukáš Kokrda □ r3> — Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice - Samostatně Vyřešte rovnici: V2x + 3 - y/x 2x + 3 - 2V2x + 3y/x - 2 + x - 2 - 2 2x x = X2 = Vx~TT x + l = 2V2x + 3y/x~ = ^/2x~VŽ^/x~^ (2x + 3) (x - Lukáš Kokrda □ r3> — Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice - Samostatně Vyřešte rovnici: V2x + 3- Vx-2 = VxTl 2x + 3 - 2a/2x + 3Vx - 2 + x- 2 = x + 1 2x = 2V2x + 3^fx~^2 x = \/2x + 3\/x — 2 x2 = (2x + 3) (x - 2) x2 = 2x2 - x - 6 □ ,gi - = = °s O Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice - Samostatně Vyřešte rovnici: ygxTŠ- y/x- 2 = \fx + 1 2x + 3 - 2a/2x + 3 V* - 2 + x- 2 = x+1 2x = 2V2x + 3s/x~^2 x = \/2x + 3\/x — 2 x2 = (2x + 3) (x - 2) x2 = 2x2 - x - 6 0 = x2 - x - 6 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice - Samostatně Vyřešte rovnici: V2X + 3- = Vx +1 2x + 3 - 2a/2x + 3a/x - 2 + x - 2 = x + 1 2x = 2^/2xT3^/x^2 x = \/2x + 3\/x — 2 x2 = (2x + 3) (x - 2) x2 = 2x2 - x - 6 0 = x2 - x - 6 0 = (x - 3) (x + 2) □ [gi - = = ^Q^O Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice - Samostatně Vyřešte rovnici: y/2x + 3- Vx-2 = Vx + l 2x + 3 - 2v/2xT3\[x~^2 + x - 2 = x +1 _ 2x = 2v/2xT3v/xTr2 x = \/2x + 3\/x — 2 x2 = (2x + 3) (x - 2) x2 = 2x2 - x - 6 0 = x2 - x - 6 0 = (x - 3) (x + 2) Zkouška: □ g Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice - Samostatně Vyřešte rovnici: V2x + 3 - V* - 2 = 2x + 3 - 2v/2x + 3VxTr2 + x - 2 2x x = x2 = x2 = 0 = 0 = Zkouška x + 1_ 2v/2xT3v/x~^2 V2x + (2x + 3) (x - 2) 2x2 - x - 6 x2 — x — 6 (x-3)(x + 2) L(3) =V6T3-v/3^2 = 3-l = 2 9 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice - Samostatně Vyřešte rovnici: 2x + 3 - 2\/2x + 3Vx ~ 2 + V2x + 3 - v7*7 x - 2 - 2 2x x = x2 = x2 = Zkouška L(3) P(3) V6T3- v7^^ V/3Tl = 2 v^TT x + l o = o = =3-1=2 = 2^2xT3v/^2 = J2~x + l>^[x^2 (2x + 3) (x - 2) 2x2 - x - 6 x2 — x — 6 (x-3)(x + 2) Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice - Samostatně Vyřešte rovnici: V2x + 3- v7* 2x + 3 - 2a/2x + 3\/x - 2 + x - 2 - 2 2x x = x2 = x2 = 0 0 Zkouška L(3) P(3) L(3) x + 1 = 2V2x + 3Vx^2 = V2x + Z^fx^l (2x + 3) (x - 2) 2x2 - x - 6 x2 — x — 6 (x-3)(x + 2) = V6 + 3- V3^2 = 3 -1 = 2 = v/3TT = 2 = P(3) Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice - Samostatně Vyřešte rovnici: V2x + 3- Vx^2 2x + 3 - 2V2x + 3\/x - 2 + x - 2 2x x = x2 = x = 0 0 Vx~TT x + l = 2V2TT3v^2 = V2x + Z^fx~^2 (2x + 3) (x - 2) 2x2 - x - 6 x2 — x — 6 (x-3)(x + 2) Zkouška: L{3) = VěTŠ- V3^2 = 3 - 1 = 2 P(3) = VŠTT = 2 Z.(3) = P(3) L(-2) = V-4 + 3 - V-2 - 2 = neexistuje Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Umocňování rovnice - Samostatně Vyřešte rovnici: V2x + 3- Vx~^2 = VxTT 2x + 3 - 2V2x + 3y/x - 2 + x- 2 = x + 1 2x = 2v/2xT3Vx^2 x = a/2x + 3-y/x — 2 x2 = (2x + 3) (x - 2) x2 = 2x2 - x - 6 0 = x2 - x - 6 0 = (x - 3) (x + 2) Zkouška: L(3) = V6~+3 - V3^2 = 3-1 = 2 P(3) = y/3~+T = 2 L(3) = P(3) L{-2) = V-4 + 3 - V-2 - 2 = neexistuje P(-2) = V-2 + 1 = neexistuje Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešení rovnic specifického typu Exponenciální rovnicí nazýváme každou rovnici, ve které je neznámá x G IR v exponentu mocniny nějakého čísla. Za základní tvar exponenciální rovnice lze považovat af(x) = bg(x)^ kde a > 0, b > 0 a r(x), g[x) jsou nějaké výrazy. Metoda řešení: Rovnici převedeme logaritmováním na tvar f(x)log(a) = g(x)log(b), ve speciálním případě, kdy a = b, dostaneme f{x)=g(x). Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešení exponenciální rovnice - společný základ Příklad: V reálném oboru řešte: 3x+i _ Q2-x = a Řešení: Převedeme druhý člen na pravou stranu Dosadíme 9 = 32 3x+l = g2-x 3X+I = 32(2-*) Logaritmováním dostaneme x + 1 = 2(2 - x) 3x = 3 x = 1 □ i5P Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešení exponenciální rovnice - vytknutí Příklad: V reálném oboru řešte 32x-l _ 32x-4 = 315 _ 32x-2_ 32x • 3"1 - 32x • 3-4 + 32x • 3~2 = 315 32x(3"1 - 3"4 + 3"2) = 315 3-(i 1 1. 81 9^ = 315 32x.35 81 = 315 32x = 729 32x = 36 Logaritmováním dostaneme 2x = 6 ^ x = 3. Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešení exponenciální rovnice - substituce Příklad: V reálném oboru řešte 25x - 6 • 5X + 5 = 0 X Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešení exponenciální rovnice - substituce Příklad: V reálném oboru řešte 25x - 6 • 5X + 5 = 0 X Řešení: Upravíme na tvar (5X)2 - 6 • 5X + 5 = 0 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešení exponenciální rovnice - substituce Příklad: V reálném oboru řešte 25x - 6 • 5X + 5 = 0 X Řešení: Upravíme na tvar (5X)2 - 6 • 5X + 5 = 0 Zavedeme substituci y = 5X y2 - 6y + 5 = 0 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešení exponenciální rovnice - substituce Příklad: V reálném oboru řešte 25x - 6 • 5X + 5 = 0 X Řešení: Upravíme na tvar (5X)2 - 6 • 5X + 5 = 0 Zavedeme substituci y = 5X y2 - 6y + 5 = 0 Dostaneme kořeny 6 ± V36 - 20 n,2 =-z-=>• yi = 1 A y2 Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešení exponenciální rovnice - substituce Příklad: V reálném oboru řešte 25x - 6 • 5X + 5 = 0 X Řešení: Upravíme na tvar (5X)2 - 6 • 5X + 5 = 0 Zavedeme substituci y = 5X y2 - 6y + 5 = 0 Dostaneme kořeny 6 ± V36 - 20 yi,2 = -2-^ yi = 1 A y2 = 5 Tedy po provedení zpětné substituce dostaneme: □ ► < S" Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešení exponenciální rovnice - substituce Příklad: V reálném oboru řešte 25x - 6 • 5X + 5 = 0 X Řešení: Upravíme na tvar (5X)2 - 6 • 5X + 5 = 0 Zavedeme substituci y = 5X y - 6y + 5 = 0 Dostaneme kořeny 6 ± V36 - 20 yi,2 =-j-^ yi = 1 A y2 = 5 Tedy po provedení zpětné substituce dostaneme: a) pro yi = 5 získáme první řešení původní rovnice z □ i5P Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice Řešení exponenciální rovnice - substituce Příklad: V reálném oboru řešte 25x - 6 • 5X + 5 = 0 X Řešení: Upravíme na tvar (5X)2 - 6 • 5X + 5 = 0 Zavedeme substituci y = 5X y2 - 6y + 5 = 0 Dostaneme kořeny 6 ± V36 - 20 yi,2 = -2- ^ yi = 1 A y2 = 5 Tedy po provedení zpětné substituce dostaneme: a) pro yi = 5 získáme první řešení původní rovnice z 5 b) pro y2 = 1 získáme druhé řešení původní rovnice z 1 5X :5X Lukáš Kokrda Úprava výrazů a rovnice