Проверка посторонних решений при возведении уравнения в квадрат — проверочная работа, 8 класс
Исследование перед проверочной. Сравните √9 = −3 и 9 = (−3)². Второе равенство верно, первое — нет. Возведение в квадрат сохраняет равенство, но может превратить ложную запись в истинную; обратный переход без проверки недопустим.
Содержание статьи5 разделов
Наблюдение, гипотеза, проверка
Общее наблюдение: из A = B следует A² = B²; из A² = B² следует лишь A = B или A = −B. Поэтому уравнение √A = B требует одновременно A ≥ 0 и B ≥ 0. Кандидаты, полученные квадратированием, проверяют в исходном уравнении, а не только в преобразованном.
Гипотеза: если обе стороны исходного уравнения неотрицательны на рассматриваемом множестве, то равенство квадратов равносильно равенству самих сторон. Проверка: √(x + 6) = x даёт после квадратирования x² − x − 6 = 0, то есть x = 3 или x = −2. При −2 исходная запись 2 = −2 неверна. Значит, без ограничения x ≥ 0 квадратирование добавило лишний кандидат.
Самостоятельная проверочная: 16 заданий
Для каждого номера выпишите кандидатов после квадратирования, проверьте знак правой стороны и выполните подстановку. В номерах 14–16 квадратирование может породить не два, а бесконечно много кандидатов или ни одного.
- √(x + 6) = x. Найдите корни и отвергните посторонние значения.
- √(x + 4) = x − 2. Найдите корни и отвергните посторонние значения.
- √(2x + 5) = x + 1. Объясните, почему кандидаты не обязательно являются корнями.
- √(3x + 4) = x + 2. Найдите корни и отвергните посторонние значения.
- √(4x + 1) = 2x − 1. Найдите корни и отвергните посторонние значения.
- √(x + 1) = 1 − x. Объясните, почему кандидаты не обязательно являются корнями.
- √(2x + 9) = x + 3. Найдите корни и отвергните посторонние значения.
- √(5x + 4) = x + 2. Найдите корни и отвергните посторонние значения.
- √(6 − x) = x. Объясните, почему кандидаты не обязательно являются корнями.
- √(2x + 1) = x − 1. Найдите корни и отвергните посторонние значения.
- √(x + 4) = 2 − x. Найдите корни и отвергните посторонние значения.
- √(3x + 1) = x − 1. Объясните, почему кандидаты не обязательно являются корнями.
- 2√(x + 5) = x + 2. Найдите корни и отвергните посторонние значения.
- √(x²) = x. Найдите корни и отвергните посторонние значения.
- √(x²) = −x. Объясните, почему кандидаты не обязательно являются корнями.
- √(x²) = x − 4. Найдите корни и отвергните посторонние значения.
Ключ с проверкой исходных равенств
| № | Кандидаты после квадратирования | Допустимые корни | Проверка и причина исключения |
|---|---|---|---|
| 1 | x = 3; x = −2 | x = 3 | Для x = −2 правая часть отрицательна; в оригинале √4 ≠ −2. |
| 2 | x = 0; x = 5 | x = 5 | При x = 0 правая часть −2, а √4 = 2. |
| 3 | x = −2; x = 2 | x = 2 | При x = −2 правая часть −1, модуль корня равен 1. |
| 4 | x = −1; x = 0 | x = −1 и x = 0 | Оба значения удовлетворяют исходному равенству: √1 = 1, √4 = 2. |
| 5 | x = 0; x = 2 | x = 2 | При нуле правая часть отрицательна: √1 = 1 ≠ −1. |
| 6 | x = 0; x = 3 | x = 0 | При x = 3 справа −2, а слева √4 = 2. |
| 7 | x = −4; x = 0 | x = 0 | x = −4 даёт 1 = −1 — ложь после квадратирования. |
| 8 | x = 0; x = 1 | x = 0 и x = 1 | При 0: 2 = 2; при 1: 3 = 3. |
| 9 | x = −3; x = 2 | x = 2 | x = −3 даёт √9 = 3 ≠ −3. |
| 10 | x = 0; x = 4 | x = 4 | x = 0 даёт √1 = 1 ≠ −1. |
| 11 | x = 0; x = 5 | x = 0 | При 5 справа −3, слева √9 = 3. |
| 12 | x = 0; x = 5 | x = 5 | При 0 справа −1, слева √1 = 1. |
| 13 | x = −4; x = 4 | x = 4 | x = −4 даёт 2 = −2; x = 4 даёт 6 = 6. |
| 14 | любое действительное x после формального квадратирования | x ≥ 0 | Слева |x|, поэтому отрицательные x не подходят. |
| 15 | любое действительное x после формального квадратирования | x ≤ 0 | |x| = −x верно только для неположительных x. |
| 16 | x = 2 | нет решений | x = 2 даёт |2| = 2 и справа −2; других кандидатов нет. |
Почему гипотеза подтверждается не всегда
В № 4 и № 8 оба значения оказываются допустимыми. Укоренившееся заблуждение «после квадратирования всегда появляется один лишний корень» неверно: может не появиться ни одного, а может появиться сразу несколько лишних кандидатов. В № 14–15 квадратирование равенства √(x²) = ±x приводит к тождеству x² = x², но исходное уравнение верно лишь на определённой половине числовой прямой.
Итог исследования
Алгоритм: (1) установите область определения подкоренного выражения; (2) отметьте знак другой стороны; (3) возведите обе части в квадрат и найдите кандидатов; (4) обязательно подставьте их в исходное уравнение; (5) запишите только прошедшие проверку значения. Если квадратирование создаёт тождество, сохраняйте исходные ограничения, а не объявляйте решением всё множество действительных чисел.
Проверка знаний: по одному баллу за каждого верно отобранного кандидата или верно записанное множество в № 14–16; за угаданный ответ без проверки учитель может уменьшить балл. Важно: арифметический квадратный корень по определению неотрицателен.
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.
