Сборник задач по математике с решениями - А. А. Рывкин, Е. Б. Ваховский 2003

Решения
Алгебраические преобразования

7.1.

Ответ.

7.2. Перепишем данное выражение так:

Числитель второй дроби теперь легко разложить на множители. Со знаменателем дело обстоит несколько труднее. Однако в первую очередь нас интересует, делится ли знаменатель на 1 + xx². Проверяем с помощью деления углом (проделайте это самостоятельно) и убеждаемся, что

x4x² − 2x − 1 = (1 + xx²)(−x² − x − 1).

Таким образом,

Ответ.

7.3. Приведем первые два слагаемых к общему знаменателю. Получим

где А и B — соответственно многочлены, входящие множителями в первое и во второе слагаемые.

Раскроем в числителе скобки и приведем подобные. После этого останется

Преобразуем третье слагаемое:

Остается вычесть его из предыдущего результата.

Ответ.

это выражение положительно при x ≠ 0.

7.4. Домножив дробь на

получим

Остается вычесть 2√b и данное выражение примет вид

Ответ.

7.5. Вынесем за скобки

и воспользуемся выражением x через а:

Ответ. 0.

7.6. Преобразуем данное выражение:

Так как 1 ≤ x ≤ 2, то 0 ≤ x − 1 ≤ 1 и, следовательно,

т. е.

Поэтому

Ответ. 2.

7.7. Так как 9 + 4√2 = (2√2 + 1)², то

Остается преобразовать

Если догадка, что

43 + 30√2 = 25 + 2 · 5 · 3√2 + 18 = (5 + 3√2)²,

кажется вам неестественной, то воспользуйтесь формулой сложного радикала

Ответ. 5 + 3√2.

7.8. Перепишем данное выражение в виде

(z² − y²)( + zu) + (x² − u²)( + zu) + (y² − z²)(xz + уu) + (x² − u²) × (xz + уu) = (z² − y²)( + zuxzуu) + (x² − u²)( + zu + xz + уu).

Так как

+ zuxzуu = x(yz) − u(yz) = (yz)(xu),

+ zu + xz + уu = (y + z)(x + u),

то получим

(zy)(z + y)(yz)(xu) + (xu)(x + u)(y + z)(x + u) = (xu)(y + z)[−(yz)² + (x + u)²].

Ответ. (xu)(y + z)(x + uy + z)(x + u + yz).

7.9. Обозначим

Возведем в куб. Получим

Произведение корней преобразуем так:

выражение в скобках равно z. Придем к уравнению

z³ − 5z − 12 = 0.

Так как z = 3 — корень этого уравнения, в чем убеждаемся проверкой, то преобразуем уравнение к виду

z³ − 9z + 4z − 12 = 0, или (z − 3)(z² + 3z + 4) = 0.

Уравнение z² + 3z + 4 = 0 не имеет действительных корней. Следовательно, z = 3, что и требовалось доказать.

7.10. По условию а + b = −с. Возведем в куб

а³ + b³ + 3аb(а + b) = −с³

и заменим а + b на −с. Получим

а³ + b³ + с³ = 3аbс.

Возведем а + b + с = 0 в квадрат

а² + b² + с² = −2(ab + ас + bc)

и еще раз возведем в квадрат

а4 + b4 + с4 + 2(а²b² + а²с² + b²с²) = 4[а²b² + а²с² + b²с² + 2(а²bc + b²ас + с²ab)].

Поскольку а²bc + b²ас + с²ab = аbс(а + b + с) = 0, то

а4 + b4 + с4 = 2(а²b² + а²с² + b²с²).

Преобразуем левую часть тождества, которое нужно доказать:

а5(b² + с²) + b5(а² + с²) + с5(а² + b²) = а²b²(а³ + b³) + а²с²(а³ + с³) + b³с²(b³ + с³).

Заменим а³ + b³ на 3аbсс³ и поступим аналогично с остальными скобками:

что и требовалось доказать.

7.11. Если данное равенство доказано при x ≥ 0 и любом y, то оно верно для всех x и y. Действительно, пусть x < 0. Тогда левую часть можно записать в виде

|−(x + y)| + |−(xy)| = |(−x) − y)| + |(−x) + y|,

а правую — в виде

Поскольку −x > 0, то равенство стоящих справа выражений будет доказано.

Итак, пусть x ≥ 0. Рассмотрим два случая: |y| ≤ x и |y| > x.

1. x ≥ 0, |y| ≤ x, т. е. −xyx. Тогда x² − y² ≥ 0 и

— неотрицательное действительное число. Кроме того

и равенство примет вид

2. x ≥ 0, |y| > x, т. е. y < −x или y > x. Левая часть равенства в этом случае равна 2|y| (случаи y < −x и y > x разберите самостоятельно). Так как |y| > x, то

следовательно,

Тем самым доказательство тождества закончено.

7.12. Так как обе части равенства неотрицательны, то можно каждую из них возвести в квадрат

Осуществим действия, указанные в скобках, и заметим, что (x + y/2)² ≥ xy. Получим

x² + 2ху + y².

Если возвести в квадрат правую часть, то получим

x² + 2|ху| + y².

Так как по условию ху = |ху|, то равенство доказано.

7.13. Возведем выражение

a + b = −c (1)

в куб. Получим

a + b + 3ab(a + b) = −c. (2)

Подставим (1) в (2):

a + b − 3abc = −c.

т. е.

a + b + c = 3abc,

или

(а + b + с)³ = 27аbс.

7.14. По условию

24х² + 48х + 26 = (ax + b)³ − (cx + d)³,

т. е. коэффициенты многочленов слева и справа равны. Прежде чем преобразовать правую часть, заметим, что коэффициент при x³ равен нулю, т. е. а³ − с³ = 0, или а = с. Тогда получим, что

(ax + b)³ − (ax + d)³ = 3а²(bd)x² + 3а(b² − d²)x + b³ − d³.

Следовательно,

Из (3): bd = 8/a². Из (4) с учетом (3): b + d = 2а.

Далее найдем:

Подставим выражения для bd , b + d и bd в (5):

(так как а > 0).

Соответственно, b = 3, d = 1.

Ответ. 2x + 3; 2x + 1.






Для любых предложений по сайту: [email protected]