Давайте подробно решим каждое из заданных уравнений, объясняя шаг за шагом. В данном случае, так как параметры не указаны, я буду использовать общий подход, понятный для школьника средней школы.
1) Уравнение: \(\sqrt{x^2 + x + 4} = 4\)
Шаг 1: Возьмём квадрат обеих частей, чтобы избавиться от корня:
\[ (\sqrt{x^2 + x + 4})^2 = 4^2 \Rightarrow x^2 + x + 4 = 16 \]
Шаг 2: Решаем quadratic уравнение:
\[ x^2 + x + 4 = 16 \] \[ x^2 + x + 4 - 16 = 0 \] \[ x^2 + x - 12 = 0 \]
Шаг 3: Решаем квадратичное уравнение:
\[ x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \]
где \(a=1\), \(b=1\), \(c=-12\).
\[ x = \frac{-1 \pm \sqrt{1^2 - 4 \times 1 \times (-12)}}{2} \] \[ x = \frac{-1 \pm \sqrt{1 + 48}}{2} \] \[ x = \frac{-1 \pm \sqrt{49}}{2} \]
\[ x = \frac{-1 \pm 7}{2} \]
Шаг 4: Находим оба решения:
- \(x = \frac{-1 + 7}{2} = \frac{6}{2} = 3\)
- \(x = \frac{-1 - 7}{2} = \frac{-8}{2} = -4\)
Шаг 5: Проверка решений в исходном уравнении:
- для \(x=3\):
\[ \sqrt{3^2 + 3 + 4} = \sqrt{9 + 3 + 4} = \sqrt{16} = 4 \quad \checkmark \]
- для \(x=-4\):
\[ \sqrt{(-4)^2 + (-4) + 4} = \sqrt{16 - 4 + 4} = \sqrt{16} = 4 \quad \checkmark \]
Ответ: \(x=3\) и \(x=-4\).
2) Уравнение: \(\sqrt{5 - x} - \sqrt{5 + x} = 2\)
Шаг 1: Введём обозначения:
Обозначим: \(\sqrt{5 - x} = A\), \(\sqrt{5 + x} = B\)
Тогда уравнение:
\[ A - B = 2 \]
Шаг 2: Из этого следует:
\[ A = B + 2 \]
Шаг 3: По определению, \(A = \sqrt{5 - x}\), \(B = \sqrt{5 + x}\):
\[ A^2 = 5 - x \] \[ B^2 = 5 + x \]
Шаг 4: Проследим связь:
\[ A = B + 2 \]
Возьмём квадрат обеих частей:
\[ A^2 = (B + 2)^2 = B^2 + 4B + 4 \]
Подставим \(A^2 = 5 - x\), \(B^2 = 5 + x\):
\[ 5 - x = (5 + x) + 4B + 4 \]
Шаг 5: Упростим:
\[ 5 - x = 5 + x + 4B + 4 \] \[ 5 - x = 9 + x + 4B \]
Переносим все в левую сторону:
\[ 5 - x - 9 - x = 4B \] \[ -4 - 2x = 4B \]
Итак,
\[ 4B = -4 - 2x \] \[ B = \frac{-4 - 2x}{4} = -1 - \frac{x}{2} \]
Шаг 6: Помним, что \(B = \sqrt{5 + x}\). Значит,
\[ \sqrt{5 + x} = -1 - \frac{x}{2} \]
Но левый — корень, он неотрицателен, а правый — выражение, которое может быть отрицательным. Значит, условие:
\[ -1 - \frac{x}{2} \ge 0 \] \[ -1 \ge \frac{x}{2} \] \[ -2 \ge x \]
Также, чтобы найти \(x\), решим уравнение:
\[ \sqrt{5 + x} = -1 - \frac{x}{2} \]
Обе части должны быть равны, значит правый — неотрицателен:
\[ -1 - \frac{x}{2} \ge 0 \]
Теперь возьмём всё уравнение:
\[ \sqrt{5 + x} = -1 - \frac{x}{2} \]
Шаг 7: Возьмём квадрат обеих частей (учитывая знак правой части) — чтобы избавиться от корня:
\[ 5 + x = \left(-1 - \frac{x}{2}\right)^2 \]
Раскроем правую часть:
\[ \left(-1 - \frac{x}{2}\right)^2 = 1 + 2 \times 1 \times \frac{x}{2} + \left(\frac{x}{2}\right)^2 = 1 + x + \frac{x^2}{4} \]
Шаг 8: Получим уравнение:
\[ 5 + x = 1 + x + \frac{x^2}{4} \]
Отнимем \(1 + x\) с обеих сторон:
\[ (5 + x) - (1 + x) = \frac{x^2}{4} \]
\[ 4 = \frac{x^2}{4} \]
Умножим обе части на 4:
\[ 16 = x^2 \]
Значит:
\[ x = \pm 4 \]
Шаг 9: Проверяем каждое решение в исходном уравнении:
- для \(x=4\):
\[ \sqrt{5 - 4} - \sqrt{5 + 4} = \sqrt{1} - \sqrt{9} = 1 - 3 = -2 \neq 2 \] не подходит.
- для \(x=-4\):
\[ \sqrt{5 - (-4)} - \sqrt{5 + (-4)} = \sqrt{9} - \sqrt{1} = 3 - 1 = 2 \] подходит.
Проверка условий:
\[ -1 - \frac{x}{2} \ge 0 \] \[ -1 - \frac{-4}{2} = -1 + 2 = 1 \ge 0 \]
Верно.
Ответ: \(\boxed{x = -4}\).
3) Уравнение: \(\sqrt{2x + 5} - \sqrt{x + 6} = 1\)
Шаг 1: Обозначим:
\[ A = \sqrt{2x + 5}, \quad B = \sqrt{x + 6} \]
Тогда:
\[ A - B = 1 \]
Из этого:
\[ A = B + 1 \]
Шаг 2: Возьмём квадрат обеих частей:
\[ A^2 = (B+1)^2 = B^2 + 2B + 1 \]
Но:
\[ A^2 = 2x + 5 \] \[ B^2 = x + 6 \]
Следовательно:
\[ 2x + 5 = (x + 6) + 2B + 1 \] \[ 2x + 5 = x + 6 + 2B + 1 \] \[ 2x + 5 = x + 7 + 2B \]
Переносим:
\[ 2x - x + 5 - 7 = 2B \] \[ x - 2 = 2B \]
анд \(B = \sqrt{x + 6}\), тогда:
\[ 2B = x - 2 \] \[ 2 \sqrt{x + 6} = x - 2 \]
Рассмотрим два варианта:
x - 2 ≥ 0, чтобы правая часть была неотрицательна (так как левые — корень).
Решим уравнение:
\[ 2 \sqrt{x + 6} = x - 2 \]
Шаг 3: Возьмём квадрат обеих частей:
\[ (2 \sqrt{x + 6})^2 = (x - 2)^2 \] \[ 4 (x + 6) = x^2 - 4x + 4 \]
Раскроем:
\[ 4x + 24 = x^2 - 4x + 4 \]
Переносим всё в одну сторону:
\[ x^2 - 4x - 4x + 4 - 24 = 0 \] \[ x^2 - 8x - 20 = 0 \]
Шаг 4: Решим квадратичное уравнение:
\[ x = \frac{8 \pm \sqrt{(-8)^2 - 4 \times 1 \times (-20)}}{2} \]
\[ x = \frac{8 \pm \sqrt{64 + 80}}{2} = \frac{8 \pm \sqrt{144}}{2} = \frac{8 \pm 12}{2} \]
Получаем два решения:
- \(x = \frac{8+12}{2} = \frac{20}{2} = 10\)
- \(x = \frac{8 - 12}{2} = \frac{-4}{2} = -2\)
Шаг 5: Проверка условий для каждого:
- для \(x=10\):
\[ 2 \sqrt{10+6} = 10 - 2 \] \[ 2 \sqrt{16} = 8 \] \[ 2 \times 4 = 8 \quad \checkmark \]
Проверим также исходное уравнение:
\[ \sqrt{2 \times 10 + 5} - \sqrt{10 + 6} = \sqrt{25} - \sqrt{16} = 5 - 4 = 1 \quad \checkmark \]
- для \(x=-2\):
\[ 2 \sqrt{-2+6} = -2 - 2 \] \[ 2 \sqrt{4} = -4 \] \[ 2 \times 2 = -4 \Rightarrow 4 = -4 \quad \text{ложь} \]
Некорректное решение.
Ответ: \(\boxed{x=10}\).
4) Уравнение: \(\sqrt{2x+1} - \sqrt{x} = 1\)
Шаг 1: Обозначим:
\[ A = \sqrt{2x + 1}, \quad B = \sqrt{x} \]
Тогда:
\[ A - B = 1 \]
или
\[ A = B + 1 \]
Шаг 2: Возьмём квадраты:
\[ A^2 = (B+1)^2 = B^2 + 2B + 1 \]
Значит:
\[ 2x + 1 = x + 2 \sqrt{x} + 1 \]
Шаг 3: Упростим:
\[ 2x + 1 = x + 2 \sqrt{x} + 1 \] \[ 2x = x + 2 \sqrt{x} \] \[ 2x - x = 2 \sqrt{x} \] \[ x = 2 \sqrt{x} \]
Шаг 4: Введём \(t = \sqrt{x}\), тогда:
\[ x = t^2 \]
Подставляем:
\[ t^2 = 2t \]
или
\[ t^2 - 2t = 0 \] \[ t(t - 2) = 0 \]
Значит:
\[ t=0 \quad \text{или} \quad t=2 \]
Шаг 5: Возвращаемся к \(x\):
- \(t=0 \Rightarrow x=0\)
- \(t=2 \Rightarrow x=4\)
Шаг 6: Проверка решений:
- для \(x=0\):
\[ \sqrt{0 + 1} - \sqrt{0} = 1 - 0=1 \quad \checkmark \]
- для \(x=4\):
\[ \sqrt{8 + 1} - \sqrt{4} = \sqrt{9} - 2=3 - 2=1 \quad \checkmark \]
Об оба подходят.
Ответ: \(\boxed{x=0 \text{ или } x=4}\).
5) Уравнение: \(\sqrt{x - 2} + \sqrt{x + 6} = 4\)
Шаг 1: Определим функции:
\[ A = \sqrt{x - 2}, \quad B = \sqrt{x + 6} \]
Тогда:
\[ A + B = 4 \]
Шаг 2: Из второго выражения:
\[ A = 4 - B \]
Но, по определению, \(A \ge 0\), \(B \ge 0\), и сумма равна 4, следовательно:
\[ 0 \le B \le 4 \] \[ 0 \le A = 4 - B \le 4 \]
Шаг 3: Квадраты:
\[ A^2 = x - 2 \] \[ B^2 = x + 6 \]
Поскольку \(A = 4 - B\), возьмём квадрат:
\[ A^2 = (4 - B)^2 = 16 - 8B + B^2 \]
Но \(A^2 = x - 2\), а \(B^2 = x + 6\). Значит:
\[ x - 2 = 16 - 8B + B^2 \] \[ \text{Также } x = B^2 - 6 \]
Подставим это в уравнение для \(A^2\):
\[ (B^2 - 6) - 2 = 16 - 8B + B^2 \]
Объединим левую сторону:
\[ B^2 - 8 = 16 - 8B + B^2 \]
Переносим все в левую сторону:
\[ B^2 - 8 - 16 + 8B - B^2 = 0 \]
\[ ( B^2 - B^2 ) + 8B - 24 = 0 \] \[ 8B - 24 = 0 \] \[ 8B = 24 \] \[ B = 3 \]
Шаг 4: Находим \(A\):
\[ A = 4 - B = 4 - 3 = 1 \]
Теперь находим \(x\):
\[ A^2 = x - 2 \Rightarrow 1^2 = x - 2 \Rightarrow x = 3 \]
или из \(B^2 = x + 6 \Rightarrow 9 = x +6 \Rightarrow x=3\).
Общая точка: \(x=3\).
Проверка условий:
\[ x - 2 = 3 - 2 = 1 \ge 0 \] \[ x + 6 = 3 + 6= 9 \ge 0 \]
Все условия соблюдены.
Ответ: \(\boxed{x=3}\).
Если нужно, могу подготовить более краткое резюме или объяснения.