Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

a)
\[ x^2 = 9 \]\[ x = \sqrt{9} = 3 \in \mathbb{N} \]
b)
\[ x^2 = 0 \]\[ x = \sqrt{0} = 0 \in \mathbb{N} \]
c)
\[ x^2 = 1 \]\[ x = \sqrt{1} = 1 \in \mathbb{N} \]
d)
\[ x^2 = 49 \]\[ x = \sqrt{49} = 7 \in \mathbb{N} \]
e)
\[ x^2 = 100 \]\[ x = \sqrt{100} = 10 \in \mathbb{N} \]
f)
\[ x^2 = 289 \]\[ x = \sqrt{289} = 17 \in \mathbb{N} \]
g)
\[ x^2 = 361 \]\[ x = \sqrt{361} = 19 \in \mathbb{N} \]
h)
\[ x^2 = 100\ 000 \]\[ x = \sqrt{10^5} \notin \mathbb{N} \]\[ x \in \emptyset \]
i)
\[ x^2 = 15\ 129 \]\[ x = \sqrt{15\ 129} = 123 \in \mathbb{N} \]

Rezolvare detaliată

Pentru a rezolva ecuații de forma \( x^2 = a \), unde \( x \) este un număr natural (\( x \in \mathbb{N} \)), trebuie să găsim numărul natural care ridicat la puterea a doua dă rezultatul \( a \). Acest proces este echivalent cu extragerea rădăcinii pătrate, adică \( x = \sqrt{a} \). Dacă \( a \) nu este un pătrat perfect, ecuația nu are soluții în mulțimea numerelor naturale.

a) \( x^2 = 9 \)

Pasul 1: Aplicarea radicalului

Căutăm numărul natural \( x \) astfel încât: \[ x = \sqrt{9} \]

Pasul 2: Calculul rezultatului

Deoarece \( 3^2 = 9 \) și \( 3 \in \mathbb{N} \), avem: \[ x = 3 \]

b) \( x^2 = 0 \)

Pasul 1: Calculul rezultatului

Singurul număr al cărui pătrat este \( 0 \) este chiar \( 0 \): \[ x = \sqrt{0} = 0 \]

c) \( x^2 = 1 \)

Pasul 1: Calculul rezultatului

Căutăm numărul natural \( x \) pentru care \( x^2 = 1 \): \[ x = \sqrt{1} = 1 \]

d) \( x^2 = 49 \)

Pasul 1: Calculul rezultatului

Identificăm pătratul perfect \( 49 \). Știm că \( 7 \cdot 7 = 49 \): \[ x = \sqrt{49} = 7 \]

e) \( x^2 = 100 \)

Pasul 1: Calculul rezultatului

Deoarece \( 10^2 = 100 \), soluția naturală este: \[ x = \sqrt{100} = 10 \]

f) \( x^2 = 289 \)

Pasul 1: Calculul rezultatului

Putem verifica prin încercări sau descompunere. Știm că \( 17 \cdot 17 = 289 \): \[ x = \sqrt{289} = 17 \]

g) \( x^2 = 361 \)

Pasul 1: Calculul rezultatului

Numărul \( 361 \) este pătratul lui \( 19 \): \[ x = \sqrt{361} = 19 \]

h) \( x^2 = 100\ 000 \)

Pasul 1: Analiza numărului

Observăm că \( 100\ 000 = 10^5 \). Pentru ca un număr de forma \( 10^n \) să fie pătrat perfect, exponentul \( n \) trebuie să fie par.

Pasul 2: Concluzia

Deoarece \( 5 \) este impar, \( 100\ 000 \) nu este pătrat perfect. Prin urmare, nu există \( x \in \mathbb{N} \) astfel încât \( x^2 = 100\ 000 \). \[ x \in \emptyset \]

i) \( x^2 = 15\ 129 \)

Pasul 1: Extragerea rădăcinii pătrate

Vom căuta rădăcina pătrată a numărului \( 15\ 129 \). Observăm că numărul se termină în \( 9 \), deci ultima cifră a lui \( x \) ar putea fi \( 3 \) sau \( 7 \). Deoarece \( 120^2 = 14\ 400 \) și \( 130^2 = 16\ 900 \), numărul este între \( 120 \) și \( 130 \). Verificăm \( 123^2 = 15\ 129 \): \[ x = \sqrt{15\ 129} = 123 \]

Rezolvare scurtă:

a) \( x = \sqrt{9} = 3 \); b) \( x = \sqrt{0} = 0 \); c) \( x = \sqrt{1} = 1 \); d) \( x = \sqrt{49} = 7 \); e) \( x = \sqrt{100} = 10 \); f) \( x = \sqrt{289} = 17 \); g) \( x = \sqrt{361} = 19 \); h) \( x = \sqrt{100\ 000} \notin \mathbb{N} \Rightarrow x \in \emptyset \); i) \( x = \sqrt{15\ 129} = 123 \).

Cele mai importante aspecte ale lecției

Rezolvarea ecuației \( x^2 = a \):
• Dacă \( a < 0 \Rightarrow \) imposibil, \( S = \varnothing \) (ex: \( x^2 = -4 \)).
• Dacă \( a = 0 \Rightarrow \) o singură soluție, \( S = \{0\} \) (ex: \( x^2 = 0 \)).
• Dacă \( a > 0 \Rightarrow \) două soluții, calculate fie prin formula diferenței pătratelor \( a^2 - b^2 = (a-b)(a+b) \), fie prin relația \( \sqrt{x^2} = |x| \). Astfel, \( S = \{-\sqrt{a}, \sqrt{a}\} \).

Atenție! Soluțiile finale trebuie întotdeauna să respecte domeniul de definiție cerut de problemă (\( \mathbb{N}, \mathbb{Z}, \mathbb{Q}, \mathbb{R} \)).
Pentru a rezolva anumite ecuații, ne folosim de formula de calcul prescurtat numită diferența pătratelor. Diferența pătratelor a doi termeni este egală cu produsul dintre suma și diferența acestora.
\[ a^2 - b^2 = (a - b)(a + b) \]
\[ x^2 - 25 = x^2 - 5^2 = (x - 5)(x + 5) \]
O ecuație de forma \( x^2 = a \), unde \( a \) este un număr real, poate avea două soluții, o soluție unică sau nicio soluție, în funcție de semnul numărului \( a \).
Cazul 1: \( a < 0 \)
Ecuația nu are soluții. Deoarece pătratul oricărui număr real este nenegativ (\( x^2 \ge 0 \)), egalitatea cu un număr negativ este imposibilă. Scriem \( S = \varnothing \).
Cazul 2: \( a = 0 \)
Ecuația \( x^2 = 0 \) are o soluție unică: \( x = 0 \). Scriem \( S = \{0\} \).
Cazul 3: \( a > 0 \)
Ecuația are două soluții reale opuse: \( \sqrt{a} \) și \( -\sqrt{a} \). Scriem \( S = \{-\sqrt{a}, \sqrt{a}\} \).
Oricare ar fi numărul real \( x \), are loc egalitatea: \( \sqrt{x^2} = |x| \).
Când \( a > 0 \), ecuația poate fi rezolvată prin două metode principale:
1. Metoda radicalului și a modulului 2. Metoda descompunerii în factori
\[ x^2 = a \] Aplicăm radicalul: \[ \Leftrightarrow \sqrt{x^2} = \sqrt{a} \] Folosim modulul: \[ \Leftrightarrow |x| = \sqrt{a} \] Aflăm valorile: \[ \Leftrightarrow x = -\sqrt{a} \text{ sau } x = \sqrt{a} \] \[ S = \{-\sqrt{a}, \sqrt{a}\} \] \[ x^2 = a \] Trecem termenii într-o parte: \[ \Leftrightarrow x^2 - (\sqrt{a})^2 = 0 \] Aplicăm diferența pătratelor: \[ \Leftrightarrow (x + \sqrt{a})(x - \sqrt{a}) = 0 \] Egalam fiecare factor cu zero: \[ \Leftrightarrow x + \sqrt{a} = 0 \text{ sau } x - \sqrt{a} = 0 \] \[ \Leftrightarrow x = -\sqrt{a} \text{ sau } x = \sqrt{a} \] \[ S = \{-\sqrt{a}, \sqrt{a}\} \]
Este foarte important să fim atenți la mulțimea în care se cere rezolvarea ecuației (\( \mathbb{N}, \mathbb{Z}, \mathbb{Q}, \mathbb{R} \) sau o altă submulțime a lui \( \mathbb{R} \)).
Rezolvăm ecuația considerând \( x \in \mathbb{R} \).
Verificăm dacă valorile obținute aparțin mulțimii cerute în problemă.
Păstrăm în mulțimea soluțiilor \( S \) doar valorile care respectă condiția de apartenență.
Rezolvăm \( x^2 = 7, x \in \mathbb{Q} \).
Din \( x^2 = 7 \Rightarrow x = \sqrt{7} \) sau \( x = -\sqrt{7} \).
Deoarece \( \sqrt{7} \) și \( -\sqrt{7} \) sunt numere iraționale, ele nu aparțin mulțimii numerelor raționale (\( \mathbb{Q} \)). Astfel, în \( \mathbb{Q} \), ecuația nu are soluții: \( S = \varnothing \).

Probleme de antrenament

Ușoară: Rezolvați ecuația \( x^2 = 81 \), unde \( x \in \mathbb{R} \).
Folosim metoda radicalului și a modulului: \[ x^2 = 81 \] \[ \sqrt{x^2} = \sqrt{81} \] \[ |x| = 9 \] \[ x = 9 \text{ sau } x = -9 \] Ambele numere aparțin mulțimii \( \mathbb{R} \).
Răspuns: \( S = \{-9, 9\} \)
Medie: Rezolvați ecuația \( (x - 2)^2 - 16 = 0 \), unde \( x \in \mathbb{Z} \).
Izolăm pătratul: \[ (x - 2)^2 = 16 \] Aplicăm radicalul: \[ \sqrt{(x - 2)^2} = \sqrt{16} \] \[ |x - 2| = 4 \] Avem două cazuri: 1) \( x - 2 = 4 \Leftrightarrow x = 6 \)
2) \( x - 2 = -4 \Leftrightarrow x = -2 \)
Verificăm apartenența la \( \mathbb{Z} \): \( 6 \in \mathbb{Z} \) și \( -2 \in \mathbb{Z} \).
Răspuns: \( S = \{-2, 6\} \)
Dificilă: Rezolvați ecuația \( (x + \sqrt{3})^2 - 3 = 0 \), unde \( x \in \mathbb{Q} \).
\[ (x + \sqrt{3})^2 = 3 \] \[ \sqrt{(x + \sqrt{3})^2} = \sqrt{3} \] \[ |x + \sqrt{3}| = \sqrt{3} \] Cazul 1: \( x + \sqrt{3} = \sqrt{3} \Leftrightarrow x = \sqrt{3} - \sqrt{3} \Leftrightarrow x = 0 \)
Cazul 2: \( x + \sqrt{3} = -\sqrt{3} \Leftrightarrow x = -\sqrt{3} - \sqrt{3} \Leftrightarrow x = -2\sqrt{3} \)
Acum verificăm apartenența soluțiilor la mulțimea numerelor raționale (\( \mathbb{Q} \)):
Pentru \( x = 0 \), avem \( 0 \in \mathbb{Q} \) (se acceptă).
Pentru \( x = -2\sqrt{3} \), avem \( -2\sqrt{3} \notin \mathbb{Q} \) (este număr irațional, se respinge).
Răspuns: \( S = \{0\} \)

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: