Разместить заказ
Вы будете перенаправлены на Автор24

Задачи, приводящиеся к квадратным уравнениям

Общая теория решения задач при помощи уравнений

Перед тем, как перейти к конкретным видам задач приведем сначала общую теорию для разрешения различных задач с помощью уравнений. Прежде всего к уравнениям сводят задачи в таких дисциплинах как экономика, геометрия, физика и многих других. Общий порядок для решения задач при помощи уравнений заключается в следующем:

  • Все искомые нами величины из условия задачи, а также какие либо вспомогательные обозначаются удобными для нас переменными. Чаще всего этими переменными выступают последние буквы латинского алфавита.
  • Используя данные в задачи числовые значения, а также словесные соотношения составляется одно или несколько уравнений (в зависимости от условия задачи).
  • Разрешают полученное уравнение или их систему и выкидывают «не логичные» решения. К примеру, если надо найти площадь, то отрицательное число, очевидно, будет посторонним корнем.
  • Получаем окончательный ответ.

Далее будем рассматривать конкретные задачи, уравнения для которых получаются квадратными.

Пример задачи в алгебре

Здесь мы приведем пример задачи, сводящейся к квадратному уравнению без опоры на какую-либо конкретную область.

Пример 1

Найдите два таких иррациональных числа при сложении квадратов которых будет получаться пятерка, а при их обычном сложении друг с другом тройка.

Решение.

Обозначим эти числа буквами $x$ и $y$. По условию задачи довольно легко составить два уравнения $x^2+y^2=5$ и $x+y=3$. Видим, что одно из них является квадратным. Для нахождения решения нужно решить систему:

$\cases{x^2+y^2=5,\\x+y=3.}$

Вначале выражаем из второго $x$

$x=3-y$

Подставляя в первое и производим элементарные преобразования

$(3-y)^2 +y^2=5$

$9-6y+y^2+y^2=5$

$2y^2-6y+4=0$

$y^2-3y-2=0$

Мы перешли к решению квадратного уравнения. Сделаем это с помощью формул. Найдем дискриминант:

$D=9+8=17>0$

Первый корень

$y=\frac{3+\sqrt{17}}{2}$

Второй корень

$y=\frac{3-\sqrt{17}}{2}$

Найдем вторую переменную.

Для первого корня:

$x=3-\frac{3+\sqrt{17}}{2}=\frac{3-\sqrt{17}}{2}$

Для второго корня:

$x=3-\frac{3-\sqrt{17}}{2}=\frac{3+\sqrt{17}}{2}$

Так как последовательность чисел нам не важна получаем одну пару чисел.

Ответ: $\frac{3-\sqrt{17}}{2}$ и $\frac{3+\sqrt{17}}{2}$.

Готовые работы на аналогичную тему

Пример задачи в физике

Рассмотрим пример задачи, приводящейся к решению квадратного уравнения в физике.

Пример 2

Вертолет, летящий равномерно в безветренную погоду имеет скорость $250$ км/ч. Ему необходимо со своей базы долететь до места пожара, которое находится в $70$ км от нее и вернуться обратно. В это время ветер дул в сторону базы, замедляя движение вертолета к лесу. Из-за чего обратно до базы он добирался на 1 час раньше. Найдите скорость ветра.

Решение.

Обозначим скорость ветра через $v$. Тогда мы получим, что в сторону леса вертолет будет лететь с реальной скоростью, равной $250-v$, а обратно его реальная скорость будет составлять $250+v$. Посчитаем время на путь туда и на путь обратно.

Туда:

$t_1=\frac{70}{250-v}$

Обратно:

$t_2=\frac{70}{250+v}$

Так как обратно до базы вертолет добирался на $1$ час раньше, будем иметь

$\frac{70}{250-v}-\frac{70}{250+v}=1$

Приведем левую часть к общему знаменателю, применим правило пропорции и произведем элементарные преобразования:

$\frac{17500+70v-17500+70v}{(250-v)(250+v)}=1$

$140v=62500-v^2$

$v^2+140v-62500=0$

Получили квадратное уравнение, для решения данной задачи. Решим его.

Будем решать его с помощью дискриминанта:

$D=19600+250000=269600≈519^2$

Уравнение имеет два корня:

$v=\frac{-140-519}{2}=-329.5$ и $v=\frac{-140+519}{2}=189.5$

Так как мы искали скорость (которая не может быть отрицательна), очевидно, что первый корень лишний.

Ответ: $189.5$

Пример задачи в геометрии

Рассмотрим пример задачи, приводящейся к решению квадратного уравнения в геометрии.

Пример 3

Найдите площадь прямоугольного треугольника, который удовлетворяет следующим условиям: его гипотенуза равняется $25$, а катеты по длине относятся как $4$ к $3$.

Решение.

Для того, чтобы найти искомую площадь нам нужно найти катеты. Отметим одну часть катета через $x$. Тогда выражая через эту переменную катеты получим что их длины равняются $4x$ и $3x$. Таким образом, из теоремы Пифагора мы можем составить следующее квадратное уравнение:

$(4x)^2+(3x)^2=625$

$25x^2=625$

$x=5$

(корень $x=-5$ можно не рассматривать, так как катет не может быть отрицателен)

Получили, что катеты равны $20$ и $15$ соответственно, то ест площадь

$S=\frac{1}{2}\cdot 20\cdot 15=150$

Ответ: $150$

Сообщество экспертов Автор24

Автор этой статьи

Автор статьи

Эксперт по предмету «Математика»

Статья предоставлена специалистами сервиса Автор24
Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.
как работает сервис