2. Сведение иррациональных уравнений к рациональным.
Для решения иррациональных уравнений стараются свести их к рациональным уравнениям. С этой целью обе части уравнения после соответствующих преобразований возводят в одну и ту же степень. Чтобы показать, что при этом не происходит потери корней, докажем следующую теорему.
Теорема. Если число а — корень уравнения
, то это число удовлетворяет и уравнению
Доказательство. По условию имеет место равенство
Возведем обе части этого равенства в
степень. Равенство от этого не нарушится, и мы
что
Это показывает, что а — корень уравнения
Итак, при возведении обеих частей уравнения в одну и ту же степень мы получаем уравнение, являющееся следствием исходного. Однако это уравнение при четных
неравносильно исходному. Ведь если из равенства
вытекает
то обратное неверно. Именно
следует лишь, что
. Если при этом
имеют одинаковые знаки, то
. Если же они имеют различные знаки, то
. Таким образом, корень уравнения
может удовлетворять не только уравнению
но и уравнению
Во втором случае он является посторонним для уравнения
. Если же показатель
нечетен,
, то из
следует, что
. Поэтому уравнения
равносильны.
Итак, если при решении уравнения нам пришлось возводить обе его части в степень с четным показателем, то могли получиться посторонние корни. Чтобы выяснить, какие из корней уравнения
удовлетворяют исходному уравнению
надо подставить их в исходное уравнение и посмотреть, удовлетворяют они уравнению или нет.
Примеры
1) Решить уравнение
Возводя обе части уравнения в квадрат, получим уравнение:
Его корнем является
. Но
не удовлетворяет уравнению (1) — после подстановки
получается неверное равенство. Следовательно, уравнение (1) решений не имеет.
2) Решить уравнение
Здесь после возведения в квадрат получаем уравнение:
Его корнем является
Проверка показывает,
удовлетворяет уравнению (2).
3) Решить уравнение
Возводя обе части уравнения в квадрат, получаем квадратное уравнение
Его корнями являются
Проверка показывает, что только корень
удовлетворяет заданному уравнению. Корень же
удовлетворяет уравнению