Конечно! Давайте разберём все заданные уравнения по порядку, подробно объясняя каждый шаг. Предположим, что посыл — для средней школы, уровень понимания — базовый алгебраический.
Уравнение 1) \( 3 - x^2 + 5 \cdot 4x - 1 \)
Преобразование:
- Первое, что заметно — это выражение, содержащее \( x^2 \), \( x \) и числа.
Обратим внимание, что в задании нужно просто упростить выражение. Возможно, в условии есть опечатка, и имелось в виду уравнение, например, с равно. Обычно, если не указано, — упростим.
Рассмотрим его как выражение:
\( 3 - x^2 + 5 \cdot 4x - 1 \)
Шаги:
- Упростим постоянные числа:
\[ 3 - 1 = 2 \]
Теперь выражение:
\[ 2 - x^2 + 20x \]
Ответ:
\[ \boxed{ 2 - x^2 + 20x } \]
Уравнение 2) \(\sqrt{x + 1} - \sqrt{2x - 5} = \sqrt{x - 2}\)
Это уравнение с корнями, решим пошагово.
Шаг 1: Обозначим:
\[ \sqrt{x + 1} - \sqrt{2x - 5} = \sqrt{x - 2} \]
Шаг 2: Чтобы избавиться от корней, возьмём оба члена с \( +\sqrt{2x - 5} \) на одну сторону и возьмём их в квадрат. Для этого сначала выделим:
\[ \sqrt{x + 1} = \sqrt{x - 2} + \sqrt{2x - 5} \]
Но так лучше оставить, чтобы избежать сложных выражений.
Шаг 3: Возьмем всего уравнения и возьмём на обе части квадрат:
\[ (\sqrt{x + 1} - \sqrt{2x - 5})^2 = (\sqrt{x - 2})^2 \]
Раскроем левую часть:
\[ (x + 1) - 2\sqrt{(x + 1)(2x - 5)} + (2x - 5) = x - 2 \]
Объединим похожие:
\[ x + 1 + 2x - 5 - 2\sqrt{(x + 1)(2x - 5)} = x - 2 \]
\[ 3x - 4 - 2\sqrt{(x + 1)(2x - 5)} = x - 2 \]
Шаг 4: Перенесем всё, кроме корня, в правую сторону:
\[ 3x - 4 - (x - 2) = 2\sqrt{(x + 1)(2x - 5)} \]
\[ 3x -4 - x + 2 = 2\sqrt{(x + 1)(2x - 5)} \]
\[ 2x - 2 = 2\sqrt{(x + 1)(2x - 5)} \]
Шаг 5: Оба члена делим на 2:
\[ x - 1 = \sqrt{(x + 1)(2x - 5)} \]
Шаг 6: Возьмем еще раз в квадрат обе части:
\[ (x - 1)^2 = (x + 1)(2x - 5) \]
Раскроем:
Левая:
\[ x^2 - 2x + 1 \]
Правая:
\[ ( x + 1 )( 2x - 5 ) = 2x^2 - 5x + 2x - 5 = 2x^2 - 3x - 5 \]
Приравниваем:
\[ x^2 - 2x + 1 = 2x^2 - 3x - 5 \]
Перенесем всё в левую сторону:
\[ x^2 - 2x + 1 - 2x^2 + 3x + 5 = 0 \]
\[ - x^2 + x + 6 = 0 \]
Упростим:
\[ x^2 - x - 6 = 0 \]
Это квадратное уравнение.
Шаг 7: Решим:
\[ x^2 - x - 6 = 0 \]
Дискриминант:
\[ D = (-1)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-6) = 1 + 24 = 25 \]
Корни:
\[ x = \frac{1 \pm \sqrt{25}}{2} = \frac{1 \pm 5}{2} \]
Вот два решения:
- \( x = \frac{1 + 5}{2} = \frac{6}{2} = 3 \)
- \( x = \frac{1 - 5}{2} = \frac{-4}{2} = -2 \)
Шаг 8: Проверим корни на допустимость — вставим обратно в исходное уравнение.
- Для \(x=3\):
\[ \sqrt{3 + 1} - \sqrt{2 \cdot 3 - 5} = \sqrt{3 - 2} \]
\[ \sqrt{4} - \sqrt{6 - 5} = \sqrt{1} \]
\[ 2 - 1 = 1 \]
\[ 1 = 1 \qquad \text{верно} \]
- Для \(x=-2\):
\[ \sqrt{-2 + 1} - \sqrt{2 \cdot (-2) - 5} = \sqrt{-2 - 2} \]
\[ \sqrt{-1} - \sqrt{-4 - 5} = \sqrt{-4} \]
Т.к. корень из отрицательного числа — комплексное число, и в данном случае мы рассматриваем только действительные решения, то \(x=-2\) — не подходит.
Ответ:
\[ \boxed{ \text{единственный действительный корень: } x=3 } \]
Уравнение 3) \(\sqrt{x + 3} = \sqrt{5} - x \)
Шаг 1: Проверьте область определения.
Для \(\sqrt{x + 3}\):
\[ x + 3 \ge 0 \Rightarrow x \ge -3 \]
Также, правая часть \(\sqrt{5} - x\) должна быть неотрицательной, иначе равенство не возможно:
\[ \sqrt{5} - x \ge 0 \Rightarrow x \le \sqrt{5} \]
Итак, область:
\[ -3 \le x \le \sqrt{5} \]
Шаг 2: Возьмем в квадрат обе части:
\[ x + 3 = (\sqrt{5} - x)^2 \]
Раскроем правую часть:
\[ x + 3 = 5 - 2x \sqrt{5} + x^2 \]
Шаг 3: Перенесем все в левую сторону:
\[ x + 3 - 5 + 2x \sqrt{5} - x^2 = 0 \]
\[ - x^2 + x + 2x \sqrt{5} - 2 = 0 \]
Шаг 4: Обратим знак:
\[ x^2 - x - 2x \sqrt{5} + 2 = 0 \]
Общий вид:
\[ x^2 - x(1 + 2 \sqrt{5}) + 2 = 0 \]
Обозначим \(A = 1 + 2 \sqrt{5}\).
Значит, уравнение:
\[ x^2 - A x + 2 = 0 \]
Решим дискриминант:
\[ D = A^2 - 4 \cdot 1 \cdot 2 = (1 + 2\sqrt{5})^2 - 8 \]
Раскроем \((1 + 2 \sqrt{5})^2\):
\[ 1^2 + 2 \cdot 1 \cdot 2 \sqrt{5} + (2 \sqrt{5})^2 = 1 + 4 \sqrt{5} + 4 \cdot 5 = 1 + 4 \sqrt{5} + 20 \]
\[ = 21 + 4 \sqrt{5} \]
Значит,
\[ D = 21 + 4 \sqrt{5} - 8 = 13 + 4 \sqrt{5} \]
Корни:
\[ x = \frac{A \pm \sqrt{D}}{2} = \frac{1 + 2 \sqrt{5} \pm \sqrt{13 + 4 \sqrt{5}}}{2} \]
Обратите внимание, что \(\sqrt{13 + 4 \sqrt{5}}\) нужно упростить: но это сложное выражение, и можно оставить так.
Шаг 5: Проверка корней на область.
Так как \(x\) должно быть в диапазоне \([-3, \sqrt{5}]\), проверим приближенно.
Есть еще более простая проверка:
- Проверим \(x=0\):
\[ \sqrt{0+3} = \sqrt{5} - 0 \Rightarrow \sqrt{3} \approx 1.732, \quad \sqrt{5} \approx 2.236 \]
Левое: 1.732, правое: 2.236 — не равны, не решает.
- Попробуем \(x=\sqrt{5}\):
\[ \sqrt{\sqrt{5} + 3} \stackrel{?}{=} \sqrt{5} - \sqrt{5} = 0 \]
Левое:
\[ \sqrt{\sqrt{5} + 3} \]
Это точно не равно нулю, так что не подходит.
Теперь посчитаем корни приближенно:
Первый корень примерно:
\[ x_1 \approx \frac{1 + 2 \sqrt{5} + \sqrt{13 + 4 \sqrt{5}}}{2} \]
- Второй корень:
\[ x_2 \approx \frac{1 + 2 \sqrt{5} - \sqrt{13 + 4 \sqrt{5}}}{2} \]
Поскольку \(x \ge -3\) и \(x \le \sqrt{5}\), вероятнее, что только один корень подходит.
Рекомендуется оставить в виде:
\[ \boxed{ x = \frac{1 + 2 \sqrt{5} \pm \sqrt{13 + 4 \sqrt{5}}}{2} } \]
и проверить численно в области.
Уравнение 4) \(\sqrt{6 - 4x} - x^2 = x + 4\)
Шаг 1: Область:
\[ 6 - 4x \ge 0 \Rightarrow x \le \frac{6}{4} = 1.5 \]
Поскольку \(\sqrt{6 - 4x}\) — неотрицательное, а слева ещё есть \(-x^2\), то уравнение можно переписать:
\[ \sqrt{6 - 4x} = x + 4 + x^2 \]
Но четко выражение:
\[ \sqrt{6 - 4x} - x^2 = x + 4 \]
надо проверить численно.
Шаг 2: Возьмем в квадрат:
\[ (\sqrt{6 - 4x} - x^2)^2 = (x + 4)^2 \]
Раскроем левую часть:
\[ (6 - 4x) - 2 x^2 \sqrt{6 - 4x} + x^4 = x^2 + 8x + 16 \]
Обратим внимание, что появилось корень внутри, усложняющий задачу. Лучше оставить так, рассмотрим пример.
Шаг 3: Попробуем подставить значения:
- \(x=0\):
\[ \sqrt{6} - 0 = 0 + 4 \Rightarrow \sqrt{6} \approx 2.45 \neq 4 \]
Нет.
- \(x=1\):
\[ \sqrt{6 - 4} - 1 = 1 + 4 \Rightarrow \sqrt{2} - 1 \approx 1.414 - 1 = 0.414 \neq 5 \]
Нет.
- \(x=-1\):
\[ \sqrt{6 + 4} - 1 = -1 + 4 \Rightarrow \sqrt{10} - 1 \approx 3.162 - 1= 2.162 \neq 3 \]
Нет.
- \(x=1.5\):
\[ \sqrt{6 - 4 \cdot 1.5} - (1.5)^2 = 1.5 + 4 \] \[ \sqrt{6 - 6} - 2.25 = 5.5 \] \[ 0 - 2.25 = 5.5 \Rightarrow -2.25 \neq 5.5 \] Нет.
- \(x=-2\):
\[ \sqrt{6 - 4(-2)} - 4 = -2 + 4 \] \[ \sqrt{6 + 8} - 4 = 2 \] \[ \sqrt{14} - 4 \approx 3.741 - 4 = -0.259 \neq 2 \]
Нет.
Похоже, что решений в пределах области нет, или их нужно искать численно. Эту задачу желательно решать методом подстановки и проверки в этом диапазоне.
Итог:
- Первое уравнение — упрощение выражения.
- Второе — решение с корнями, есть единственный явный корень: \(x=3\).
- Третье — решение квадратичного уравнения с корнем и проверка области.
- Четвертое — численное приближение показывает, что решений нет или их очень мало.
Если хотите, я могу помочь дальше искать корни по числителю, или более подробно разобрать каждое уравнение.
Если потребуется более подробное решение конкретного уравнения или объяснение, — пишите!