Lecția III.5 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

a)
\( \frac{1}{x} - x = 0 \)
\( D = \mathbb{R} \setminus \{0\} \) \( \frac{1-x^2}{x} = 0 \Rightarrow 1 - x^2 = 0 \Rightarrow x^2 = 1 \) \( x \in \{-1, 1\} \subset D \Rightarrow S = \{-1, 1\} \)
b)
\( \frac{4}{x} = \frac{x}{9} \)
\( D = \mathbb{R} \setminus \{0\} \) \( x^2 = 4 \cdot 9 = 36 \) \( x = \pm \sqrt{36} = \pm 6 \in D \Rightarrow S = \{-6, 6\} \)
c)
\( y^2 - 8 = 1 \)
\( D = \mathbb{R} \) \( y^2 = 1 + 8 = 9 \) \( y = \pm 3 \Rightarrow S = \{-3, 3\} \)
d)
\( \frac{x^2 - 4}{x - 2} = 0 \)
\( D = \mathbb{R} \setminus \{2\} \) \( x^2 - 4 = 0 \Rightarrow (x-2)(x+2) = 0 \) \( x_1 = 2 \notin D; x_2 = -2 \in D \) \( S = \{-2\} \)
e)
\( \frac{x}{x + 2} = 5 \)
\( D = \mathbb{R} \setminus \{-2\} \) \( x = 5(x + 2) = 5x + 10 \) \( x - 5x = 10 \Rightarrow -4x = 10 \Rightarrow x = -\frac{10}{4} = -2,5 \in D \) \( S = \{-2,5\} \)
f)
\( \frac{x^2}{x - 3} = x + 6 \)
\( D = \mathbb{R} \setminus \{3\} \) \( x^2 = (x + 6)(x - 3) = x^2 - 3x + 6x - 18 \) \( \cancel{x^2} = \cancel{x^2} + 3x - 18 \Rightarrow 3x = 18 \) \( x = 6 \in D \Rightarrow S = \{6\} \)
g)
\( 5 - y^2 = 1 \)
\( D = \mathbb{R} \) \( y^2 = 5 - 1 = 4 \) \( y = \pm 2 \Rightarrow S = \{-2, 2\} \)
h)
\( \frac{x + 2}{3x} = \frac{x}{3x - 5} \)
\( D = \mathbb{R} \setminus \{0, \frac{5}{3}\} \) \( (x + 2)(3x - 5) = 3x^2 \) \( 3x^2 - 5x + 6x - 10 = 3x^2 \) \( \cancel{3x^2} + x - 10 = \cancel{3x^2} \Rightarrow x = 10 \in D \) \( S = \{10\} \)

Rezolvare detaliată

Pentru a rezolva aceste ecuații, vom urma pașii standard: stabilirea mulțimii de definiție (condiția ca numitorii să fie diferiți de zero), transformarea ecuațiilor în forme mai simple (de gradul I sau II) și verificarea soluțiilor.

a) \( \frac{1}{x} - x = 0 \)

Pasul 1: Mulțimea de definiție

Numitorul trebuie să fie nenul: \( x \neq 0 \). Deci, \( D = \mathbb{R} \setminus \{0\} \).

Pasul 2: Rezolvarea ecuației

Aducem la același numitor: \( \frac{1 - x^2}{x} = 0 \Rightarrow 1 - x^2 = 0 \) \( x^2 = 1 \Rightarrow x = \pm 1 \). Ambele valori aparțin mulțimii \( D \). \( S = \{-1; 1\} \).

b) \( \frac{4}{x} = \frac{x}{9} \)

Pasul 1: Mulțimea de definiție

\( x \neq 0 \), deci \( D = \mathbb{R} \setminus \{0\} \).

Pasul 2: Rezolvarea ecuației

Folosim proprietatea fundamentală a proporțiilor (produsul mezilor egal cu produsul extremilor): \( x^2 = 4 \cdot 9 \Rightarrow x^2 = 36 \) \( x = \sqrt{36} \) sau \( x = -\sqrt{36} \), deci \( x = 6 \) sau \( x = -6 \). \( S = \{-6; 6\} \).

c) \( y^2 - 8 = 1 \)

Pasul 1: Mulțimea de definiție

Nu avem numitori cu variabilă, deci \( D = \mathbb{R} \).

Pasul 2: Rezolvarea ecuației

\( y^2 = 1 + 8 \Rightarrow y^2 = 9 \) \( y = \pm 3 \). \( S = \{-3; 3\} \).

d) \( \frac{x^2 - 4}{x - 2} = 0 \)

Pasul 1: Mulțimea de definiție

\( x - 2 \neq 0 \Rightarrow x \neq 2 \). Deci, \( D = \mathbb{R} \setminus \{2\} \).

Pasul 2: Rezolvarea ecuației

Un raport este nul dacă numărătorul este nul: \( x^2 - 4 = 0 \Rightarrow (x - 2)(x + 2) = 0 \) \( x = 2 \) (nu convine, \( 2 \notin D \)) sau \( x = -2 \) (convine). \( S = \{-2\} \).

e) \( \frac{x}{x + 2} = 5 \)

Pasul 1: Mulțimea de definiție

\( x + 2 \neq 0 \Rightarrow x \neq -2 \). Deci, \( D = \mathbb{R} \setminus \{-2\} \).

Pasul 2: Rezolvarea ecuației

Înmulțim cu numitorul: \( x = 5(x + 2) \Rightarrow x = 5x + 10 \) \( x - 5x = 10 \Rightarrow -4x = 10 \) \( x = -\frac{10}{4} = -2,5 \). \( S = \{-2,5\} \).

f) \( \frac{x^2}{x - 3} = x + 6 \)

Pasul 1: Mulțimea de definiție

\( x - 3 \neq 0 \Rightarrow x \neq 3 \). Deci, \( D = \mathbb{R} \setminus \{3\} \).

Pasul 2: Rezolvarea ecuației

Înmulțim cu \( (x - 3) \): \( x^2 = (x + 6)(x - 3) \Rightarrow x^2 = x^2 - 3x + 6x - 18 \) \( \cancel{x^2} = \cancel{x^2} + 3x - 18 \) \( 0 = 3x - 18 \Rightarrow 3x = 18 \Rightarrow x = 6 \). \( S = \{6\} \).

g) \( 5 - y^2 = 1 \)

Pasul 1: Mulțimea de definiție

\( D = \mathbb{R} \).

Pasul 2: Rezolvarea ecuației

\( -y^2 = 1 - 5 \Rightarrow -y^2 = -4 \) \( y^2 = 4 \Rightarrow y = \pm 2 \). \( S = \{-2; 2\} \).

h) \( \frac{x + 2}{3x} = \frac{x}{3x - 5} \)

Pasul 1: Mulțimea de definiție

\( 3x \neq 0 \Rightarrow x \neq 0 \) și \( 3x - 5 \neq 0 \Rightarrow x \neq \frac{5}{3} \). \( D = \mathbb{R} \setminus \{0; \frac{5}{3}\} \).

Pasul 2: Rezolvarea ecuației

Produsul mezilor egal cu produsul extremilor: \( (x + 2)(3x - 5) = 3x \cdot x \) \( 3x^2 - 5x + 6x - 10 = 3x^2 \) \( \cancel{3x^2} + x - 10 = \cancel{3x^2} \) \( x - 10 = 0 \Rightarrow x = 10 \). \( S = \{10\} \).

Rezolvare scurtă:

a) \( x \neq 0, 1-x^2=0 \Rightarrow x=\pm 1, S=\{-1,1\} \); b) \( x \neq 0, x^2=36 \Rightarrow x=\pm 6, S=\{-6,6\} \); c) \( y^2=9 \Rightarrow y=\pm 3, S=\{-3,3\} \); d) \( x \neq 2, x^2-4=0 \Rightarrow x=-2, S=\{-2\} \); e) \( x \neq -2, x=5x+10 \Rightarrow x=-2,5, S=\{-2,5\} \); f) \( x \neq 3, x^2=x^2+3x-18 \Rightarrow 3x=18 \Rightarrow x=6, S=\{6\} \); g) \( y^2=4 \Rightarrow y=\pm 2, S=\{-2,2\} \); h) \( x \notin \{0, \frac{5}{3}\}, 3x^2+x-10=3x^2 \Rightarrow x=10, S=\{10\} \).

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: