Давайте подробно решим каждое из указанных уравнений. Обращаю ваше внимание, что все уравнения связаны с радикалами (квадратными корнями), и для их решения важно помнить о домене (области определения), а также соблюдать правила работы с корнями.
1. \(\sqrt{x + 3} = \sqrt{5 - x}\)
Шаг 1. Проверка области определения:
- \(\sqrt{x + 3}\) определено при \(x + 3 \geq 0 \Rightarrow x \geq -3\).
- \(\sqrt{5 - x}\) определено при \(5 - x \geq 0 \Rightarrow x \leq 5\).
Область определения: \(-3 \leq x \leq 5\).
Шаг 2. Возводим оба выражения в квадрат, чтобы избавиться от радикалов: \[ (\sqrt{x + 3})^2 = (\sqrt{5 - x})^2 \] \[ x + 3 = 5 - x \]
Шаг 3. Решаем уравнение: \[ x + 3 = 5 - x \] \[ x + x = 5 - 3 \] \[ 2x = 2 \] \[ x = 1 \]
Шаг 4. Проверка найденного корня в исходном уравнении:
- Для \(x = 1\): \[ \sqrt{1 + 3} = \sqrt{4} = 2 \] \[ \sqrt{5 - 1} = \sqrt{4} = 2 \] Общая проверка: оба равны 2 — верно.
Ответ: \(\boxed{x=1}\).
2. \(3\sqrt{x + 11} = x - 1\)
Шаг 1. Область определения:
- \(\sqrt{x + 11}\) определено при \(x + 11 \geq 0 \Rightarrow x \geq -11\).
- Левое выражение — это тройка умноженная на корень, поэтому это определено для \(x \geq -11\).
Также, чтобы выражение \(x - 1\) было равно положительному числу (ведь слева — корень), предполагаем, что \(x - 1 \geq 0 \Rightarrow x \geq 1\).
Область определения: \(x \geq 1\).
Шаг 2. Изолируем корень и возводим в квадрат:
\[ 3\sqrt{x + 11} = x - 1 \]
\[ \sqrt{x + 11} = \frac{x - 1}{3} \]
Для того, чтобы корень был определён, правая часть тоже должна быть неотрицательной:
\[ \frac{x - 1}{3} \geq 0 \Rightarrow x - 1 \geq 0 \Rightarrow x \geq 1 \]
Область: \(x \geq 1\).
Шаг 3. Возводим обе части в квадрат:
\[ x + 11 = \left(\frac{x - 1}{3}\right)^2 \] \[ x + 11 = \frac{(x - 1)^2}{9} \]
Шаг 4. Уравнение в простом виде:
\[ 9(x + 11) = (x - 1)^2 \] \[ 9x + 99 = x^2 - 2x + 1 \]
Шаг 5. Переносим все в левую часть:
\[ x^2 - 2x + 1 - 9x - 99 = 0 \] \[ x^2 - 11x - 98 = 0 \]
Шаг 6. Решаем квадратное уравнение:
Дискриминант: \[ D = (-11)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-98) = 121 + 392 = 513 \]
Корни: \[ x = \frac{11 \pm \sqrt{513}}{2} \]
Приблизительно: \[ \sqrt{513} \approx 22.65 \]
Значит, \[ x_1 = \frac{11 + 22.65}{2} \approx \frac{33.65}{2} \approx 16.83 \] \[ x_2 = \frac{11 - 22.65}{2} \approx \frac{-11.65}{2} \approx -5.83 \]
Но исходное условие — \(x \geq 1\), значит приемлемое решение только \(x \approx 16.83\). Проверим его в исходном уравнении:
В левая часть: \[ 3 \sqrt{16.83 + 11} = 3 \sqrt{27.83} \approx 3 \times 5.27 \approx 15.81 \]
Правая часть: \[ x - 1 = 16.83 - 1 = 15.83 \]
Значение очень близко, разница вызвана округлением — подходит. Проверим для точных значений, при более точных расчетах разницы не существенна.
Ответ: \(\boxed{x \approx 16.83}\).
3. \(\sqrt{2x + 1} - \sqrt{x} = 1\)
Шаг 1. Область определения:
- Радиальная часть \(\sqrt{2x + 1}\) определена при \(2x + 1 \geq 0 \Rightarrow x \geq -0.5\).
- \(\sqrt{x}\) определена при \(x \geq 0\).
Область: \(x \geq 0\).
Шаг 2. Переносим один корень на другую сторону:
\[ \sqrt{2x + 1} = \sqrt{x} + 1 \]
Шаг 3. Возводим в квадрат обе части:
\[ ( \sqrt{2x + 1} )^2 = (\sqrt{x} + 1)^2 \]
\[ 2x + 1 = x + 2 \sqrt{x} + 1 \]
Шаг 4. Упрощаем:
\[ 2x + 1 = x + 2 \sqrt{x} + 1 \]
Вычитаем \(x + 1\) из обеих частей:
\[ 2x + 1 - x - 1 = 2 \sqrt{x} \]
\[ x = 2 \sqrt{x} \]
Шаг 5. Решаем уравнение:
Обозначим \(t = \sqrt{x}\), тогда \(x = t^2\):
\[ t^2 = 2t \] \[ t^2 - 2t = 0 \] \[ t(t - 2) = 0 \]
Значит, либо \(t=0\), либо \(t=2\).
- Если \(t=0\), то \(x=0\).
- Если \(t=2\), то \(x=4\).
Проверим оба решения в исходном уравнении:
- Для \(x=0\):
\[ \sqrt{0} + 1 = 1 \] Это равно \(\sqrt{2\cdot0+1} = \sqrt{1} =1\), то есть \(1-1=0\), соответствует уравнению. Так что решение верное.
- Для \(x=4\):
\[ \sqrt{2 \cdot 4 + 1} = \sqrt{8 + 1} = \sqrt{9} = 3 \] \[ \sqrt{4} = 2 \] \[ 3 - 2 = 1 \] Это точно совпадает.
Ответ: \(\boxed{x=0 \text{ или } x=4}\).
4. \(\sqrt{x - 2} + \sqrt{x + 6} = 4\)
Шаг 1. Область определения:
- \(\sqrt{x - 2}\) определено при \(x \geq 2\).
- \(\sqrt{x + 6}\) определено при \(x \geq -6\).
Область: \(x \geq 2\).
Шаг 2. Вводим новую переменную, чтобы упростить уравнение:
Можно оставить как есть, а можно попробовать возвести в квадрат. Но лучше сразу выразить:
\[ \sqrt{x - 2} + \sqrt{x + 6} = 4 \]
Шаг 3. Возводим обе части в квадрат:
\[ (\sqrt{x - 2} + \sqrt{x + 6})^2 = 16 \]
Раскладываем левую часть по формуле квадрата суммы:
\[ (x - 2) + (x + 6) + 2 \sqrt{(x - 2)(x + 6)} = 16 \]
\[ x - 2 + x + 6 + 2 \sqrt{(x - 2)(x + 6)} = 16 \]
\[ 2x + 4 + 2 \sqrt{(x - 2)(x + 6)} = 16 \]
Шаг 4. Решаем уравнение относительно радикала:
\[ 2 \sqrt{(x - 2)(x + 6)} = 16 - 2x - 4 \] \[ 2 \sqrt{(x - 2)(x + 6)} = 12 - 2x \] \[ \sqrt{(x - 2)(x + 6)} = 6 - x \]
Область для правой части: так как радиальный корень неотрицателен, \(6 - x \geq 0 \Rightarrow x \leq 6\).
Также, по определению, \(x \geq 2\), то область — \(2 \leq x \leq 6\).
Шаг 5. Возводим обе части в квадрат снова:
\[ (x - 2)(x + 6) = (6 - x)^2 \]
Раскрываем левую скобку:
\[ x^2 + 6x - 2x - 12 = (6 - x)^2 \] \[ x^2 + 4x - 12 = (6 - x)^2 \]
Раскрываем правую скобку:
\[ (6 - x)^2 = 36 - 12x + x^2 \]
Записываем уравнение:
\[ x^2 + 4x - 12 = 36 - 12x + x^2 \]
Сокращаем \(x^2\) по обе стороны:
\[ 4x - 12 = 36 - 12x \]
Переносим все члены на одну сторону:
\[ 4x + 12x = 36 + 12 \] \[ 16x = 48 \] \[ x = 3 \]
Это удовлетворяет области \(2 \leq x \leq 6\).
Шаг 6. Проверка решения в исходном уравнении:
\[ \sqrt{3 - 2} + \sqrt{3 + 6} = \sqrt{1} + \sqrt{9} = 1 + 3 = 4 \]
Совпадает с правой частью.
Ответ: \(\boxed{x=3}\).
5. \(\sqrt{15 - x} + \sqrt{3 - x} = 6\)
Шаг 1. Область определения:
- \(\sqrt{15 - x}\) определено при \(x \leq 15\).
- \(\sqrt{3 - x}\) определено при \(x \leq 3\).
Область: \(x \leq 3\).
Шаг 2. Перепишем уравнение:
\[ \sqrt{15 - x} + \sqrt{3 - x} = 6 \]
Поскольку оба радикала уменьшаются при увеличении \(x\) в области \(x \leq 3\), попробуем найти решение.
Шаг 3. Пусть \(a = \sqrt{15 - x}\), \(b = \sqrt{3 - x}\). Тогда:
\[ a + b = 6 \]
Из этих определений:
\[ a^2 = 15 - x \Rightarrow x = 15 - a^2 \] \[ b^2 = 3 - x \Rightarrow x = 3 - b^2 \]
Следовательно:
\[ 15 - a^2 = 3 - b^2 \] \[ 15 - 3 = a^2 - b^2 \] \[ 12 = a^2 - b^2 \]
Формула разницы квадратичных выражений:
\[ a^2 - b^2 = (a - b)(a + b) \]
Известно, что \(a + b = 6\), значит:
\[ 12 = (a - b) \times 6 \] \[ a - b = \frac{12}{6} = 2 \]
Теперь у нас есть система:
\[ a + b = 6 \] \[ a - b = 2 \]
Решим ее:
Добавим обе:
\[ 2a = 8 \Rightarrow a = 4 \]
Подставим в первое:
\[ 4 + b = 6 \Rightarrow b = 2 \]
Теперь находим \(x\):
\[ a^2 = 15 - x \Rightarrow 16 = 15 - x \Rightarrow x = -1 \] Проверка:
\[ b^2 = 3 - x \Rightarrow 4 = 3 -(-1) = 3 + 1 = 4 \]
Верно.
Проверка исходного уравнения:
\[ \sqrt{15 - (-1)} + \sqrt{3 - (-1)} = \sqrt{16} + \sqrt{4} = 4 + 2 = 6 \]
Совпадает.
Область: \(x \leq 3\). Наше решение \(x = -1\) входит в эту область, значит — подходит.
Итог:
| № | Решение | Ответ |
|---|---|---|
| 1 | \(x=1\) | \(\boxed{1}\) |
| 2 | \(x \approx 16.83\) | \(\boxed{16.83}\) |
| 3 | \(x=0\) и \(x=4\) | \(\boxed{0,\, 4}\) |
| 4 | \(x=3\) | \(\boxed{3}\) |
| 5 | \(x=-1\) | \(\boxed{-1}\) |
Если есть вопросы или нужно более подробное объяснение какого-то шага, пожалуйста, скажите!