Lecția II.5 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

a)
\( x^2 + 6x + 9 = 0 \)
Metoda 1: \( (x + 3)^2 = 0 \implies x + 3 = 0 \implies x = -3 \) Metoda 2: \( \Delta = 6^2 - 4 \cdot 1 \cdot 9 = 36 - 36 = 0 \) \( x = \frac{-6}{2} = -3 \) \( S = \{-3\} \)
b)
\( x^2 - 8x - 2 = 0 \)
Metoda 1: \( x^2 - 8x + 16 = 2 + 16 \implies (x - 4)^2 = 18 \) \( x - 4 = \pm 3\sqrt{2} \implies x = 4 \pm 3\sqrt{2} \) Metoda 2: \( \Delta = (-8)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-2) = 64 + 8 = 72 \) \( x = \frac{8 \pm \sqrt{72}}{2} = \frac{8 \pm 6\sqrt{2}}{2} = 4 \pm 3\sqrt{2} \) \( S = \{4 - 3\sqrt{2}, 4 + 3\sqrt{2}\} \)
c)
\( -x^2 + 6x - 2 = 0 \implies x^2 - 6x + 2 = 0 \)
Metoda 1: \( (x - 3)^2 - 9 + 2 = 0 \implies (x - 3)^2 = 7 \implies x = 3 \pm \sqrt{7} \) Metoda 2: \( \Delta = 6^2 - 4 \cdot 1 \cdot 2 = 36 - 8 = 28 \) \( x = \frac{6 \pm 2\sqrt{7}}{2} = 3 \pm \sqrt{7} \) \( S = \{3 - \sqrt{7}, 3 + \sqrt{7}\} \)
d)
\( 2x^2 + 7x + 3 = 0 \)
Metoda 1: \( 2x^2 + 6x + x + 3 = 0 \implies 2x(x + 3) + (x + 3) = 0 \) \( (x + 3)(2x + 1) = 0 \implies x_1 = -3, x_2 = -\frac{1}{2} \) Metoda 2: \( \Delta = 7^2 - 4 \cdot 2 \cdot 3 = 49 - 24 = 25 \) \( x = \frac{-7 \pm 5}{4} \implies x_1 = -3, x_2 = -0,5 \) \( S = \{-3, -0,5\} \)
e)
\( 4x^2 - 12x + 9 = 0 \)
Metoda 1: \( (2x - 3)^2 = 0 \implies 2x = 3 \implies x = 1,5 \) Metoda 2: \( \Delta = (-12)^2 - 4 \cdot 4 \cdot 9 = 144 - 144 = 0 \) \( x = \frac{12}{8} = 1,5 \) \( S = \{1,5\} \)
f)
\( -x^2 + 3x - 3 = 0 \implies x^2 - 3x + 3 = 0 \)
Metoda 1: \( (x - 1,5)^2 - 2,25 + 3 = 0 \implies (x - 1,5)^2 = -0,75 \) (imposibil) Metoda 2: \( \Delta = 3^2 - 4 \cdot 1 \cdot 3 = 9 - 12 = -3 < 0 \) \( S = \varnothing \)

Rezolvare detaliată

Pentru a rezolva ecuațiile de gradul al doilea de forma \( ax^2 + bx + c = 0 \), vom folosi două metode principale: metoda restrângerii sub formă de pătrat (completarea pătratului) și metoda generală a discriminantului (\( \Delta \)).

a) \( x^2 + 6x + 9 = 0 \)

Metoda 1: Restrângerea ca pătrat de binom

Observăm că expresia din stânga este un pătrat perfect: \[ x^2 + 2 \cdot x \cdot 3 + 3^2 = 0 \implies (x + 3)^2 = 0 \] Egalăm baza cu zero: \( x + 3 = 0 \implies x = -3 \).

Metoda 2: Utilizarea discriminantului

Identificăm \( a = 1, b = 6, c = 9 \). \[ \Delta = b^2 - 4ac = 6^2 - 4 \cdot 1 \cdot 9 = 36 - 36 = 0 \] Deoarece \( \Delta = 0 \), avem o soluție dublă: \[ x_1 = x_2 = \frac{-b}{2a} = \frac{-6}{2} = -3 \] Mulțimea soluțiilor este \( S = \{-3\} \).

b) \( x^2 - 8x - 2 = 0 \)

Metoda 1: Completarea pătratului

\[ x^2 - 8x + 16 - 16 - 2 = 0 \implies (x - 4)^2 - 18 = 0 \] \[ (x - 4)^2 = 18 \implies x - 4 = \pm \sqrt{18} \implies x = 4 \pm 3\sqrt{2} \]

Metoda 2: Utilizarea discriminantului

\( a = 1, b = -8, c = -2 \). \[ \Delta = (-8)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-2) = 64 + 8 = 72 \] \[ x_{1,2} = \frac{8 \pm \sqrt{72}}{2 \cdot 1} = \frac{8 \pm 6\sqrt{2}}{2} = 4 \pm 3\sqrt{2} \] Mulțimea soluțiilor este \( S = \{4 - 3\sqrt{2}, 4 + 3\sqrt{2}\} \).

c) \( -x^2 + 6x - 2 = 0 \)

Înmulțim cu \(-1\) pentru a avea \( a > 0 \): \( x^2 - 6x + 2 = 0 \).

Metoda 1: Completarea pătratului

\[ x^2 - 6x + 9 - 9 + 2 = 0 \implies (x - 3)^2 - 7 = 0 \] \[ (x - 3)^2 = 7 \implies x - 3 = \pm \sqrt{7} \implies x = 3 \pm \sqrt{7} \]

Metoda 2: Utilizarea discriminantului

\( a = -1, b = 6, c = -2 \). \[ \Delta = 6^2 - 4 \cdot (-1) \cdot (-2) = 36 - 8 = 28 \] \[ x_{1,2} = \frac{-6 \pm \sqrt{28}}{2 \cdot (-1)} = \frac{-6 \pm 2\sqrt{7}}{-2} = 3 \mp \sqrt{7} \] Mulțimea soluțiilor este \( S = \{3 - \sqrt{7}, 3 + \sqrt{7}\} \).

d) \( 2x^2 + 7x + 3 = 0 \)

Metoda 1: Descompunerea termenului din mijloc

Scriem \( 7x = 6x + x \): \[ 2x^2 + 6x + x + 3 = 0 \implies 2x(x + 3) + 1(x + 3) = 0 \] \[ (x + 3)(2x + 1) = 0 \implies x_1 = -3, x_2 = -\frac{1}{2} \]

Metoda 2: Utilizarea discriminantului

\( a = 2, b = 7, c = 3 \). \[ \Delta = 7^2 - 4 \cdot 2 \cdot 3 = 49 - 24 = 25 \] \[ x_{1,2} = \frac{-7 \pm \sqrt{25}}{2 \cdot 2} = \frac{-7 \pm 5}{4} \implies x_1 = \frac{-12}{4} = -3, x_2 = \frac{-2}{4} = -\frac{1}{2} \] Mulțimea soluțiilor este \( S = \{-3, -\frac{1}{2}\} \).

e) \( 4x^2 - 12x + 9 = 0 \)

Metoda 1: Pătratul binomului

\[ (2x)^2 - 2 \cdot 2x \cdot 3 + 3^2 = 0 \implies (2x - 3)^2 = 0 \] \[ 2x - 3 = 0 \implies x = \frac{3}{2} \]

Metoda 2: Utilizarea discriminantului

\( a = 4, b = -12, c = 9 \). \[ \Delta = (-12)^2 - 4 \cdot 4 \cdot 9 = 144 - 144 = 0 \] \[ x = \frac{12}{2 \cdot 4} = \frac{12}{8} = \frac{3}{2} \] Mulțimea soluțiilor este \( S = \{1,5\} \).

f) \( -x^2 + 3x - 3 = 0 \)

Înmulțim cu \(-1\): \( x^2 - 3x + 3 = 0 \).

Metoda 1: Completarea pătratului

\[ x^2 - 3x + \frac{9}{4} - \frac{9}{4} + 3 = 0 \implies (x - \frac{3}{2})^2 + \frac{3}{4} = 0 \] Cum \( (x - \frac{3}{2})^2 \geq 0 \), suma cu \( \frac{3}{4} \) nu poate fi zero.

Metoda 2: Utilizarea discriminantului

\( a = -1, b = 3, c = -3 \). \[ \Delta = 3^2 - 4 \cdot (-1) \cdot (-3) = 9 - 12 = -3 \] Deoarece \( \Delta < 0 \), ecuația nu are soluții reale. Mulțimea soluțiilor este \( S = \varnothing \).

Rezolvare scurtă:

a) \( (x+3)^2=0 \Rightarrow x=-3 \); \( \Delta=36-36=0, x=\frac{-6}{2}=-3 \). \( S=\{-3\} \). b) \( (x-4)^2=18 \Rightarrow x=4\pm3\sqrt{2} \); \( \Delta=64+8=72, x=\frac{8\pm6\sqrt{2}}{2} \). \( S=\{4\pm3\sqrt{2}\} \). c) \( x^2-6x+2=0 \Rightarrow (x-3)^2=7 \Rightarrow x=3\pm\sqrt{7} \); \( \Delta=36-8=28 \). \( S=\{3\pm\sqrt{7}\} \). d) \( (x+3)(2x+1)=0 \Rightarrow x\in\{-3, -0,5\} \); \( \Delta=49-24=25, x=\frac{-7\pm5}{4} \). \( S=\{-3; -0,5\} \). e) \( (2x-3)^2=0 \Rightarrow x=1,5 \); \( \Delta=144-144=0, x=\frac{12}{8}=1,5 \). \( S=\{1,5\} \). f) \( \Delta=9-12=-3 < 0 \Rightarrow S = \varnothing \).

Cele mai importante aspecte ale lecției

Ecuația \(ax^2 + bx + c = 0\) (unde \(a \neq 0\)) se rezolvă calculând discriminantul: \(\Delta = b^2 - 4ac\).
  • Dacă \(\Delta > 0\): există 2 soluții: \(x_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{\Delta}}{2a}\). Expresia se descompune ca \(a(x-x_1)(x-x_2)\).
  • Dacă \(\Delta = 0\): există o soluție dublă: \(x_1 = x_2 = \frac{-b}{2a}\). Expresia se descompune ca \(a(x-x_1)^2\).
  • Dacă \(\Delta < 0\): ecuația nu are soluții reale. Expresia nu se poate descompune.
Pentru ecuațiile incomplete (\(b=0\) sau \(c=0\)), rezolvarea se face direct, dând factor comun sau extrăgând radicalul, fără a fi nevoie neapărat de \(\Delta\).
Forma generală: \( ax^2 + bx + c = 0 \), unde \( a, b, c \in \mathbb{R} \) și \( a \neq 0 \).
  • \( a, b, c \) se numesc coeficienți.
  • \( x \) este necunoscuta.
  • Un număr real \( \alpha \) este soluție (rădăcină) dacă verifică egalitatea: \( a\alpha^2 + b\alpha + c = 0 \).
O ecuație de gradul al doilea are cel mult două soluții reale. A rezolva ecuația înseamnă a-i determina toate soluțiile.
Două ecuații de gradul al doilea sunt echivalente (au aceleași soluții) dacă și numai dacă coeficienții lor sunt proporționali: \[ \frac{a_1}{a_2} = \frac{b_1}{b_2} = \frac{c_1}{c_2} \]
Când unul sau ambii coeficienți \( b \) și \( c \) sunt zero, ecuația se numește incompletă și se poate rezolva prin metode mai simple:
Lipseste termenul în \(x\) (\(b = 0, c \neq 0\)): Ecuația devine \( ax^2 + c = 0 \).
Se obține \( x^2 = -\frac{c}{a} \).
- Dacă \( -\frac{c}{a} > 0 \), soluțiile sunt \( x_{1,2} = \pm \sqrt{-\frac{c}{a}} \).
- Dacă \( -\frac{c}{a} < 0 \), ecuația nu are soluții reale.
Lipsește termenul liber (\(c = 0, b \neq 0\)): Ecuația devine \( ax^2 + bx = 0 \).
Se dă factor comun \(x\): \( x(ax + b) = 0 \).
Soluțiile sunt \( x_1 = 0 \) și \( x_2 = -\frac{b}{a} \).
Ambele lipsesc (\(b = 0, c = 0\)): Ecuația devine \( ax^2 = 0 \).
Are o singură soluție (dublă): \( x_1 = x_2 = 0 \).
Rezolvați ecuația \( 3x^2 - 12x = 0 \).
Dăm factor comun pe \( 3x \): \( 3x(x - 4) = 0 \).
Egalăm fiecare factor cu zero:
1) \( 3x = 0 \implies x_1 = 0 \)
2) \( x - 4 = 0 \implies x_2 = 4 \)
Soluții: \( S = \{0, 4\} \).
Pentru ecuația completă \( ax^2 + bx + c = 0 \), rezolvarea generală se face calculând discriminantul (notat cu litera grecească delta).
\[ \Delta = b^2 - 4ac \]
În funcție de valoarea lui \( \Delta \), avem trei situații:
Semnul lui \(\Delta\) Numărul de soluții reale Formulele soluțiilor
\(\Delta > 0\) Două soluții distincte \( x_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{\Delta}}{2a} \)
\(\Delta = 0\) O soluție dublă \( x_1 = x_2 = \frac{-b}{2a} \)
\(\Delta < 0\) Nu există soluții reale -
Pentru ecuația \( x^2 - 5x + 6 = 0 \):
\( a = 1 \), \( b = -5 \), \( c = 6 \).
\( \Delta = (-5)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 6 = 25 - 24 = 1 \).
Deoarece \( \Delta > 0 \), avem două soluții:
\( x_1 = \frac{-(-5) + \sqrt{1}}{2 \cdot 1} = \frac{5+1}{2} = 3 \)
\( x_2 = \frac{-(-5) - \sqrt{1}}{2 \cdot 1} = \frac{5-1}{2} = 2 \)
Dacă se cunosc soluțiile ecuației de gradul al doilea \( ax^2 + bx + c = 0 \), expresia algebrică se poate scrie sub formă de produs (descompunere în factori).
Pentru \(\Delta > 0\): \[ ax^2 + bx + c = a(x - x_1)(x - x_2) \] unde \( x_1 \) și \( x_2 \) sunt soluțiile ecuației.
  • Dacă \(\Delta = 0\), formula devine: \( ax^2 + bx + c = a(x - x_1)^2 \).
  • Dacă \(\Delta < 0\), expresia algebrică nu se poate descompune peste mulțimea numerelor reale.

Probleme de antrenament

Ușoară: Rezolvați ecuația \( x^2 - 7x + 10 = 0 \).
Identificăm coeficienții: \( a = 1, b = -7, c = 10 \).
Calculăm discriminantul: \( \Delta = b^2 - 4ac = (-7)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 10 = 49 - 40 = 9 \).
\( \Delta > 0 \implies \) două soluții reale.
\( x_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{\Delta}}{2a} = \frac{7 \pm \sqrt{9}}{2} = \frac{7 \pm 3}{2} \).
\( x_1 = \frac{10}{2} = 5 \) și \( x_2 = \frac{4}{2} = 2 \).
S = {2, 5}.
Medie: Determinați valoarea numărului real \( m \), știind că ecuația \( x^2 + mx + 9 = 0 \) are o soluție reală dublă.
O ecuație are soluție dublă dacă și numai dacă \( \Delta = 0 \).
\( \Delta = m^2 - 4 \cdot 1 \cdot 9 = m^2 - 36 \).
Punem condiția \( m^2 - 36 = 0 \implies m^2 = 36 \).
Extrăgând radicalul, obținem \( m = 6 \) sau \( m = -6 \).
Medie: Descompuneți în factori expresia algebrică \( 2x^2 + 5x - 3 \).
1. Aflăm rădăcinile ecuației \( 2x^2 + 5x - 3 = 0 \).
\( \Delta = 5^2 - 4 \cdot 2 \cdot (-3) = 25 + 24 = 49 \).
\( x_{1,2} = \frac{-5 \pm 7}{4} \). Astfel, \( x_1 = \frac{2}{4} = \frac{1}{2} \) și \( x_2 = \frac{-12}{4} = -3 \).
2. Aplicăm formula de descompunere: \( a(x - x_1)(x - x_2) \).
\( 2(x - \frac{1}{2})(x - (-3)) = 2(x - \frac{1}{2})(x + 3) \).
Dacă introducem factorul 2 în prima paranteză, obținem: \( (2x - 1)(x + 3) \).
Dificilă: Produsul a două numere naturale pare consecutive este 48. Aflați numerele folosind o ecuație de gradul al doilea.
Fie primul număr par \( 2x \). Următorul număr par consecutiv este \( 2x + 2 \).
Ecuația este: \( 2x(2x + 2) = 48 \).
Împărțim prin 2 ambele membre: \( x(2x + 2) = 24 \implies 2x^2 + 2x - 24 = 0 \).
Mai împărțim o dată prin 2: \( x^2 + x - 12 = 0 \).
Calculăm \( \Delta = 1^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-12) = 1 + 48 = 49 \).
\( x_{1,2} = \frac{-1 \pm 7}{2} \). \( x_1 = 3 \) și \( x_2 = -4 \).
Deoarece căutăm numere naturale, reținem \( x = 3 \).
Numerele căutate sunt \( 2 \cdot 3 = \mathbf{6} \) și \( 2 \cdot 3 + 2 = \mathbf{8} \).

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: