Цели урока:

• образовательная: обучение решению систем уравнений, содержащих однородное уравнение, симметрических систем уравнений;
• развивающая : развитие мышления, внимания, памяти, умения выделять главное;
• воспитательная: развитие коммуникативных навыков.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Используемые технологии обучения:

• работа в группах;
• проектный метод.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор.

За неделю до урока учащиеся получают темы творческих заданий (по вариантам).
I вариант. Симметрические системы уравнений. Способы решения .
II вариант. Системы, содержащие однородное уравнение. Способы решения .

Каждый ученик, используя дополнительную учебную литературу, должен найти соответствующий учебный материал, подобрать систему уравнений и решить её.
По одному учащемуся от каждого варианта создают мультимедийные презентации по теме творческого задания. Учитель при необходимости проводит консультации для учащихся.

I. Мотивация учебной деятельности учащихся

Вступительное слово учителя
На предыдущем уроке мы рассматривали решение систем уравнений методом замены неизвестных. Общего правила выбора новых переменных не существует. Однако, можно выделить два вида систем уравнений, когда есть разумный выбор переменных:

• симметрические системы уравнений;
• системы уравнений, одно из которых однородное.

II. Изучение нового материала

Учащиеся II варианта отчитываются о проделанной домашней работе.

1. Демонстрация слайдов мультимедийной презентации «Системы, содержащие однородное уравнение» (презентация 1) .

2. Работа в парах учащихся, сидящих за одной партой: учащийся II варианта объясняет соседу по парте решение системы, содержащей однородное уравнение.

Отчёт учащихся I варианта.

1. Демонстрация слайдов мультимедийной презентации «Симметрические системы уравнений» (презентация 2) .

Учащиеся записывают в тетради:

2. Работа в парах учащихся, сидящих за одной партой: учащийся I варианта объясняет соседу по парте решение симметрической системы уравнений.

III. Закрепление изученного материала

Работа в группах (в группу по 4 ученика объединяются учащиеся, сидящие за соседними партами).
Каждая из 6 групп выполняет следующее задание.

Определить вид системы и решить её:

Учащиеся в группах анализируют системы, определяют их вид, затем, в ходе фронтальной работы обсуждают решения систем.

а) система

симметрическая, введем новые переменные x+y=u, xy=v

б) система

содержит однородное уравнение.

Пара чисел (0;0) не является решением системы.

IV . Контроль знаний учащихся

Самостоятельная работа по вариантам.

Решите систему уравнений:

Учащиеся сдают тетради учителю на проверку.

V. Домашнее задание

1. Выполняют все учащиеся.

Решите систему уравнений:

2.Выполняют «сильные» учащиеся.

Решите систему уравнений:

VI. Итог урока

Вопросы:
С какими видами систем уравнений вы познакомились на уроке?
Какой способ решения систем уравнений применяется при их решении?

Сообщение оценок, полученных учащимися в ходе урока.

Введение Проблема моего проекта заключается в том, что для успешной сдачи ЕГЭ требуется умение решать различные системы уравнений, а в курсе средней школы им отведено недостаточно времени, необходимого познать этот вопрос глубже. Цель работы: подготовиться к успешной сдачи ЕГЭ. Задачи работы: Расширить свои знания в области математики, связанные с понятием «симметрия». Повысить свою математическую культуру, используя понятие «симметрия» при решении систем уравнений, называемых симметрическими, а также других задач математики.

Понятие симметрии. Симме́три́я - (др.-греч. συμμετρία), в широком смысле - неизменность при каких-либо преобразованиях. Так, например, сферическая симметрия тела означает, что вид тела не изменится, если его вращать в пространстве на произвольные углы. Двусторонняя симметрия означает, что право и лево относительно какой-либо плоскости выглядят одинаково.

Решение задач при помощи симметрии. Задача №1 Двое по очереди кладут одинаковые монеты на круглый стол, причём монеты не должны накрывать друг друга. Проигрывает тот, кто не может сделать ход. Кто выигрывает при правильной игре? (Иначе говоря, у какого из игроков есть выигрышная стратегия?)

Способы решения симметрических систем. Симметрические системы можно решать методом замены переменных, в роли которых выступают основные симметрические многочлены. Симметрическая система двух уравнений с двумя неизвестными х и у решается подстановкой u = х + у, v = ху.

Пример №2 3 х 2у – 2ху + 3ху 2 = 78, 2х – 3ху + 2у + 8 = 0 С помощью основных симметрических многочленов система может записана в следующем виде 3uv – 2v = 78, 2u – 3v = -8. Выражая из второго уравнения u = и подставляя его в первое уравнение, получим 9v2– 28v – 156 = 0. Корни этого уравнения v 1 = 6 и v 2 = - позволяют найти соответствующие им значения u1 = 5, u2= - из выражения u = .

Решим теперь следующую совокупность систем Решим теперь следующую совокупность систем х + у = 5, и х + у = - , ху = 6 ху = - . х = 5 – у, и у = -х - , ху = 6 ху = - . х = 5 – у, и у = -х - , у (5 – у) = 6 х (-х -) = - . х = 5 – у, и у = -х - , у 1= 3, у 2 =2 х 1 = , х 2 = - х 1 = 2, х 2 = 3, и х 1 = , х 2 = - у 1= 3, у 2 =2 у 1 = - , у 2= Ответ: (2; 3), (3; 2), (; -), (- ;).

Теоремы, используемые при решении симметрических систем. Теорема 1. (о симметрических многочленах) Любой симметрический многочлен от двух переменных представим в виде функции от двух основных симметрических многочленов Другими словами, для любого симметрического многочлена f (x, y) существует такая функция двух переменных φ (u, v), что

Теорема 2. (о симметрических многочленах) Теорема 2. (о симметрических многочленах) Любой симметрический многочлен от трёх переменных представим в виде функции от трёх основных симметрических многочленов: Другими словами, для любого симметрического многочлена f (x, y) существует такая функция трёх переменных θ (u, v, w), что

Более сложные симметрические системы – системы, содержащие модуль: | x – y | + y2 = 3, | x – 1 | + | y – 1 | = 2. Рассмотрим данную систему отдельно при х < 1 и при х ≥ 1. Если х < 1, то: а) при у < х система принимает вид х – у + у 2 = 3, - х + 1 – у + 1 = 2, или х – у + у 2 = 3, х + у = 0, откуда находим х 1 = 1, у 1 = - 1, х 2 = - 3, у2 = 3. Эти пары чисел не принадлежат к рассматриваемой области;

б) при х ≤ у < 1 система принимает вид б) при х ≤ у < 1 система принимает вид - х + у + у 2 = 3, - х + 1 – у + 1 = 2, или - х + у + у 2 = 3, х + у = 0, откуда находим х 1 = 3, у 1 = - 3; х 2 = - 1, у 2 = 1. Эти пары чисел не принадлежат к рассматриваемой области; в) при у ≥ 1 (тогда у > х) система принимает вид - х + у + у 2 = 3, - х + 1 + у – 1 = 2, или - х + у + у 2 = 3, х – у = - 2, откуда находим х 1 = - 3, у 1 = - 1, х 2 = - 1, у 2 = 1. Вторая пара чисел принадлежит рассматриваемой области, т. е. является решением данной системы.

Если х ≥ 1, то: Если х ≥ 1, то: а) х > у и у < 1 система принимает вид х – у + у 2 = 3, х – 1 – у = 1 = 2, или х – у + у 2= 3, х – у = 2, откуда находим х 1 = 1, у 1 = - 1, х 2 = 4, у 2 = 2. Первая пара чисел принадлежит рассматриваемой области, т. Е. является решением данной системы; б) при х > у и у ≥ 1 система принимает вид х – у + у 2 = 3, х – 1 + у – 1 = 2, или х – у + у 2 = 3, х + у = 4, откуда находим х = 1, у = 3. Эта пара чисел не принадлежит рассматриваемой области;

в) при х ≤ у (тогда у ≥ 1) система принимает вид в) при х ≤ у (тогда у ≥ 1) система принимает вид - х + у + у 2 = 3, х – 1 + у – 1 = 2, или - х + у + у 2 = 3, х + у = 4, откуда находим х 1 = 5 + √8, у 1 = - 1 - √8; х 2 = 5 - √8, у 2 = - 1 + √8. Эти пары чисел не принадлежат рассматриваемой области. Таким образом, х 1 = - 1, у 1 = 1; х 2 = 1, у 2 = - 1. Ответ: (- 1; 1); (1; - 1).

Заключение Математика развивает мышление человека, учит посредством логики находить разные пути решения. Так, научившись решать симметрические системы, я поняла, что использовать их можно не только для выполнения конкретных примеров, но я для решения разного рода задач. Я думаю, что проект может принести пользу не только мне. Для тех, кто так же захочет ознакомиться с этой темой, моя работа будет являться хорошим помощником.

Список используемой литературы: Башмаков М. И., «Алгебра и начала анализа», 2-е издание, Москва, «Просвещение», 1992, 350 стр. Рудченко П. А., Яремчук Ф. П., «Алгебра и элементарные функции», справочник; издание третье, переработанное и дополненное; Киев, Наукова, Думка, 1987, 648 стр. Шарыгин И. Ф., « Математика для школьников старших классов», Москва, издательский дом «Дрофа», 1995, 490 стр. Интернет-ресурсы: http://www.college.ru/

Работа может использоваться для проведения уроков и докладов по предмету "Математика"

Готовые презентации по математике используют в качестве наглядных пособий, которые позволяют учителю или родителю продемонстрировать изучаемую тему из учебника с помощью слайдов и таблиц, показать примеры по решению задач и уравнений, а также проверить знания. В данном разделе сайта можно найти и скачать множество готовых презентаций по математике для учащихся 1,2,3,4,5,6 класса, а также презентации по высшей математике для студентов ВУЗов.

Заметим, что решение второго уравнения – это ещё не решение системы. Полученные числа необходимо подставить в оставшееся первое уравнение системы. В данном случае после подстановки получаем тождество.

Ответ: (1, – 6).♦

однородная функция, называется однородным. Оно сводится к уравне-

нию с одним неизвестным, если ввести новую переменную t = x y .

f (x, y) = a,

Система с двумя переменными g (x , y ) = b , где f (x , y ) , g (x , y ) –

однородные функции одной и той же степени, называется однородной. Если ab ≠ 0 , умножим первое уравнение на b , второе – на a и вы-

чтем одно из другого – получим равносильную систему

bf (x, y) − ag(x, y) = 0, g(x, y) = b.

2012-2013 уч. год, № 1, 11 кл. Математика. Алгебраические уравнения, неравенства, системы

рические, называется симметрической системой. Такие системы реша-

x 3 + x 3 y 3 + y 3 = 17,

Пример 21. Решите систему уравнений

x + xy + y = 5 .

♦ Эта алгебраическая (симметрическая) система, обычно она решается заменой x + y = u , xy = v . Заметив, что

x 3 + x 3 y 3 + y 3 = (x + y ) (x 2 − xy + y 2 ) + x 3 y 3 =

= (x + y ) ((x + y) 2 − 3 xy) + x3 y3 = u (u2 − 3 v) + v3 ,

перепишем систему в виде

© 2012, ЗФТШ МФТИ. Колесникова София Ильинична

2012-2013 уч. год, № 1, 11 кл. Математика. Алгебраические уравнения, неравенства, системы

Литература

1. С. И. Колесникова «Интенсивный курс подготовки к Единому Государственному экзамену». Москва, Айрис – Пресс;

2. «Решение сложных задач Единого Государственного экзамена» Москва, Айрис – Пресс или «Вако», 2011;

3. Журнал «Потенциал» №№1 –2 за 2005 г – статьи С. И. Колесниковой «Иррациональные уравнения» и «Иррациональные неравенства»;

4. С. И. Колесникова «Иррациональные уравнения», Москва, 2010,

ООО«Азбука»;

5. С. И. Колесникова «Иррациональные неравенства », Москва, 2010, ООО«Азбука»;

6. С. И. Колесникова «Уравнения и неравенства, содержащие модули», Москва, 2010, ООО«Азбука».

Контрольные вопросы

1(2). Найдите наименьшую длину промежутка, который содержит все решения неравенства 5x + 1 ≥ 2(x − 1) .

2(2). Решите неравенство x 3 + 8x 2 − 20x ≤ 2x − 4 (не требуется решать кубическое уравнение, т. к. справа и слева есть множитель x − 2 ).

3(2). Решите неравенство 2 − x ≥ x − 3.

4(2). Найдите наименьшую длину промежутка, которому принадле-

5(3). Найдите сумму квадратов целочисленных решений неравенства

© 2012, ЗФТШ МФТИ. Колесникова София Ильинична

2012-2013 уч. год, № 1, 11 кл. Математика. Алгебраические уравнения, неравенства, системы

4 − x − 8 + x ≤ x +6 .

6(3). Решите неравенство 5 + x − 8 − x ≤ 3 − x .

9(4). Найдите наименьшую длину промежутка, которому принадле-

10(2). Найдите наименьшую длину промежутка, который содержит все решения неравенства 8 x − 8 ≤ 32 + 4x − x 2 .

11(4). Найдите сумму квадратов всех целочисленных решений нера-

10x 2 − 17x − 6

6(4). Найдите все a , при которых уравнение

4 x −

функция f (x ) = x 2 + 4x +

x 2 −

x − 1

− a принимает только

неотрица-

тельные значения.

8(4). Решите уравнение 4 x − 3

x − 1

5x + 14 − 3

5x + 14 − 1

9(4). Решите уравнение

x 2 − 5 +

x 2 −3 = x +1 +

x + 3 .

24 − x 2

9 2 x

10(3). Решите неравенство

≥ 0 .

x2 − 4 7 x − 10

11(3). Три гонщика стартуют одновременно из одной точки круговой трассы и едут с постоянными скоростями в одном направлении. Первый гонщик впервые догнал второго, делая свой пятый круг, в точке, диаметрально противоположной старту, а через полчаса после этого он вторично, не считая момента старта, догнал третьего гонщика. Второй гонщик впервые догнал третьего через 3 часа после старта. Сколько кругов в час делает первый гонщик, если второй проходит круг не менее, чем за двадцать минут?

© 2012, ЗФТШ МФТИ. Колесникова София Ильинична

1. Уравнения называются симметрическими уравнениями 3-й степени , если они имеют вид
ах 3 + bx 2 + bх + a = 0 .

Для того, чтобы успешно решать уравнения такого вида, полезно знать и уметь использовать следующие простейшие свойства возвратных уравнений:

а) У любого возвратного уравнения нечетной степени всегда есть корень, равный -1.

Действительно, если сгруппировать в левой части слагаемые следующим образом: а(х 3 + 1) + bx(х + 1) = 0, то есть возможность вынести общий множитель, т.е. (х + 1)(ах 2 + (b – а)x + а) = 0, поэтому,
х + 1 = 0 или ах 2 + (b – а)x + а = 0, первое уравнение и доказывает интересующее нас утверждение.

б) У возвратного уравнения корней, равных нулю, нет.

в) При делении многочлена нечетной степени на (х + 1) частное является снова возвратным многочленом и это доказывается по индукции.

Пример .

х 3 + 2x 2 + 2х + 1 = 0.

Решение.

У исходного уравнения обязательно есть корень х = -1, поэтому разделим х 3 + 2x 2 + 2х + 1 на (х + 1) по схеме Горнера:

х 3 + 2x 2 + 2х + 1 = (х + 1)(x 2 + х + 1) = 0.

Квадратное уравнение x 2 + х + 1 = 0 не имеет корней.

Ответ: -1.

2. Уравнения называются симметрическими уравнениями 4-й степени , если они имеют вид
ах 4 + bx 3 + сх 2 + bх + a = 0.

Алгоритм решения подобных уравнений таков:

а) Разделить обе части исходного уравнения на х 2 . Это действие не приведет к потере корня, ведь х = 0 решением заданного уравнения не является.

б) С помощью группировки привести уравнение к виду:

а(x 2 + 1/x 2) + b(x + 1/x) + c = 0.

в) Ввести новую неизвестную: t = (x + 1/x).

Проделаем преобразования:t 2 = x 2 +2 + 1/x 2 . Если теперь выразить x 2 + 1/x 2 , то t 2 – 2 = x 2 + 1/x 2 .

г) Решить в новых переменных полученное квадратное уравнение:

аt 2 + bt + c – 2a = 0.

д) Сделать обратную подстановку.

Пример.

6х 4 – 5х 3 – 38x 2 – 5х + 6 = 0.

Решение.

6х 2 – 5х – 38 – 5/х + 6/х 2 = 0.

6(х 2 + 1/х 2) – 5(х + 1/х) – 38 = 0.

Вводим t: подстановка (x + 1/x) = t. Замена: (x 2 + 1/x 2) = t 2 – 2, имеем:

6t 2 – 5t – 50 = 0.

t = -5/2 или t = 10/3.

Вернемся к переменной х. После обратной замены решим два полученных уравнения:

1) x + 1/x = -5/2;

х 2 + 5/2 х +1 = 0;

х = -2 или х = -1/2.

2) x + 1/x = 10/3;

х 2 – 10/3 х + 1 = 0;

х = 3 или х = 1/3.

Ответ: -2; -1/2; 1/3; 3.

Способы решения некоторых видов уравнений высших степеней

1. Уравнения, которые имеют вид (х + а) n + (х + b) n = c, решаются подстановкой t = x + (a + b)/2. Этот метод называется методом симметризации .

Примером такого уравнения может быть уравнение вида (х + а) 4 + (х + b) 4 = c.

Пример.

(х + 3) 4 + (х + 1) 4 = 272.

Решение.

Делаем подстановку, о которой говорилось выше:

t = x + (3 + 1)/2 = х + 2, после упрощения: х = t – 2.

(t – 2 + 3) 4 + (t – 2 + 1) 4 = 272.

(t + 1) 4 + (t – 1) 4 = 272.

Убрав скобки с помощью формул, получим:

t 4 + 4t 3 + 6t 2 + 4t + 1 + t 4 – 4t 3 + 6t 2 – 4t + 1 = 272.

2t 4 + 12t 2 – 270 = 0.

t 4 + 6t 2 – 135 = 0.

t 2 = 9 или t 2 = -15.

Второе уравнение корней не дает, а вот из первого имеем t = ±3.

После обратной замены получим, что х = -5 или х = 1.

Ответ: -5; 1.

Для решения подобных уравнений часто оказывается эффективным и метод разложения на множители левой части уравнения.

2. Уравнения вида (х + а)(х + b)(x + c)(x + d) = А, где а + d = c + b.

Методика решения подобных уравнений заключается в частичном раскрытии скобок, а затем введении новой переменной.

Пример.

(х + 1)(х + 2)(x + 3)(x + 4) = 24.

Решение.

Вычисляем: 1 + 4 = 2 + 3. Группируем скобки по парам:

((х + 1)(x + 4))((х + 2)(x + 3)) = 24,

(х 2 + 5х + 4)(х 2 + 5х + 6) = 24.

Сделав замену х 2 + 5х + 4 = t, имеем уравнение

t(t + 2) = 24, оно является квадратным:

t 2 + 2t – 24 = 0.

t = -6 или t = 4.

После выполнения обратной замены, легко находим корни исходного уравнения.

Ответ: -5; 0.

3. Уравнения вида (х + а)(х + b)(x + c)(x + d) = Ах 2 , где аd = cb.

Метод решения заключается в частичном раскрытии скобок, делении обеих частей на х 2 и решении совокупности квадратных уравнений.

Пример.

(х + 12)(х + 2)(x + 3)(x + 8) = 4х 2 .

Решение.

Перемножив в левой части первые две и последние две скобки получим:

(х 2 + 14х + 24)(х 2 + 11х + 24) = 4х 2 . Делим на х 2 ≠ 0.

(х + 14 + 24/х)(х + 11 + 24/х) = 4. Заменой (х + 24/х) = t приходим к квадратному уравнению:

(t + 14)(t + 11) = 4;

t 2 + 25х + 150 = 0.

t = 10 или t = 15.

Произведя обратную замену х + 24/х = 10 или х + 24/х = 15, находим корни.

Ответ: (-15 ± √129)/2; -4; -6.

4. Решить уравнение (3х + 5) 4 + (х + 6) 3 = 4х 2 + 1.

Решение.

Данное уравнение сразу трудно классифицировать и выбрать метод решения. Поэтому сначала преобразуем, используя разность квадратов и разность кубов:

((3х + 5) 2 – 4х 2) + ((х + 6) 3 – 1) = 0. Затем, после вынесения общего множителя, придем к простому уравнению:

(х + 5)(х 2 + 18х + 48) = 0.

Ответ: -5; -9 ± √33.

Задача.

Составить многочлен третьей степени, у которого один корень, равный 4, имеет кратность 2 и корень, равный -2.

Решение.

f(x)/((х – 4) 2 (х + 2)) = q(x) или f(x) = (х – 4) 2 (х + 2)q(x).

Умножив первые две скобки, и приведя подобные слагаемые, получим: f(x) = (х 3 – 6x 2 + 32)q(х).

х 3 – 6x 2 + 32 – многочлен третьей степени, следовательно, q(x) – некоторое число из R (т. е. действительное). Пусть q(x) есть единица, тогда f(x) = х 3 – 6x 2 + 32.

Ответ: f(x) = х 3 – 6x 2 + 32.

Остались вопросы? Не знаете, как решать уравнения?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
Первый урок – бесплатно!

сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.