Põhikooli lõpueksam 2018, ülesanne 2: Ruutvõrrand ja murdudega lineaarvõrrand
Lahenda võrrandid
1)(2x−1)2=2x(x−2)+9;
2)32x−5+67=4x+3
ja kontrolli ruutvõrrandi lahendite õigsust.
Allikas: Põhikooli matemaatika lõpueksam 2018, ülesanne 2
Valemikaart: abivalemid
a2−b2=(a−b)(a+b)
(a+b)2=a2+2ab+b2
(a−b)2=a2−2ab+b2
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Esimeses võrrandis ava mõlemal poolel sulud ja vii kõik liikmed ühele poole. Teises võrrandis korruta mõlemat poolt nimetajate ühiskordsega 12.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Ava mõlemal poolel sulud
Esimeses küsimuses tuleb lahendada võrrand (2x−1)2=2x(x−2)+9. Mõlemal poolel on sulud, seega avame kõigepealt need.
Vasakul on vahe ruut. Kasutame vahe ruudu valemit, kus esimene liige on 2x ja teine liige 1.
(2x−1)2=(2x)2−2⋅2x⋅1+12=4x2−4x+1
Paremal korrutame sulgude ees oleva 2x sulgude mõlema liikmega.
2x(x−2)+9=2x⋅x−2x⋅2+9=2x2−4x+9
Kirjutame võrrandi uuesti, nüüd ilma sulgudeta.
4x2−4x+1=2x2−4x+9
Vahe ruudu valem: (a−b)2=a2−2ab+b2. Siin on a asemel 2x ja b asemel 1. Pane tähele, et (2x)2=4x2: ruutu tuleb võtta ka kordaja 2.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Vii kõik liikmed vasakule ja koonda
Viime kõik liikmed vasakule poole. Teisele poole viidud liikme märk muutub vastupidiseks.
4x2−4x+1−2x2+4x−9=0
Koondame sarnased liikmed: 4x2−2x2=2x2, −4x+4x=0 ja 1−9=−8.
2x2−8=0
Liikmed −4x ja +4x koonduvad nulliks, seega jääb alles mittetäielik ruutvõrrand, milles lineaarliiget ei ole. Sellise võrrandi saab lahendada ilma lahendivalemita.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 1Samm 3: Lahenda mittetäielik ruutvõrrand
Viime arvu −8 paremale poole. Et x2 jääks üksi, jagame võrrandi mõlemat poolt arvuga 2.
2x2=8:2
Jagamise järel jääb vasakule x2 ja paremale 8:2=4.
x2=4
Võtame ruutjuure. Ruutu tõstes kaob märk, seega sobivad nii positiivne kui ka negatiivne ruutjuur.
x1;2=±4=±2
Kirjutame mõlemad lahendid eraldi välja.
x1=2,x2=−2
Ruutu tõstes annavad nii 2 kui ka −2 tulemuseks 4: 22=4 ja (−2)2=4. Seega on võrrandil kaks lahendit ja negatiivset lahendit ei tohi unustada.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 1Samm 4: Kontrolli lahendit x = 2
Ülesanne nõuab ruutvõrrandi lahendite kontrolli. Asendame lahendi algsesse võrrandisse ning arvutame eraldi vasaku poole (vp) ja parema poole (pp).
Arvutame võrrandi vasaku poole, kui x=2.
vp=(2⋅2−1)2=32=9
Arvutame võrrandi parema poole, kui x=2.
pp=2⋅2⋅(2−2)+9=4⋅0+9=9
Vasak ja parem pool on võrdsed, seega x=2 on võrrandi lahend.
9=9 ehk vp=pp
Kontroll tehakse alati algse võrrandiga, mitte mõne teisendatud kujuga: nii tuleb välja ka teisendamisel tehtud viga.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 1Samm 5: Kontrolli lahendit x = −2
Arvutame võrrandi vasaku poole, kui x=−2. Negatiivse arvu paneme sulgudesse.
vp=(2⋅(−2)−1)2=(−4−1)2=(−5)2=25
Arvutame võrrandi parema poole, kui x=−2.
pp=2⋅(−2)⋅(−2−2)+9=−4⋅(−4)+9=16+9=25
Vasak ja parem pool on võrdsed, seega ka x=−2 on võrrandi lahend.
25=25 ehk vp=pp
Negatiivse arvu asendamisel pane see sulgudesse, siis ei lähe märgid sassi: (−5)2=25 ja −4⋅(−4)=16.
6Samm 6Peidetud
6
Küsimus 2Samm 6: Vabane murdudest
Teises küsimuses tuleb lahendada murdudega võrrand. Vabaneme kõigepealt murdudest: korrutame võrrandi mõlemat poolt nimetajate vähima ühiskordsega.
Nimetajate 3, 6 ja 4 vähim ühiskordne on 12. Korrutame võrrandi mõlemat poolt arvuga 12.
32x−5+67=4x+3⋅12
Korrutame arvuga 12 iga liiget. Lugejad paneme sulgudesse, sest korrutada tuleb kogu lugejat.
312(2x−5)+612⋅7=412(x+3)
Taandame murrud: 12:3=4, 12:6=2 ja 12:4=3.
4(2x−5)+2⋅7=3(x+3)
Kui võrrandi mõlemat poolt korrutada sama arvuga (mis ei ole null), jäävad lahendid samaks. Arv 12 jagub kõigi nimetajatega, seega kaovad pärast taandamist kõik murrud.
7Samm 7Peidetud
7
Küsimus 2Samm 7: Ava sulud ja koonda
Avame sulud: korrutame sulgude ees oleva arvu sulgude iga liikmega.
8x−20+14=3x+9
Koondame vasakul pool arvud: −20+14=−6.
8x−6=3x+9
8Samm 8Peidetud
8
Küsimus 2Samm 8: Leia x
Jätame x-iga liikmed vasakule ja viime arvud paremale poole. Teisele poole viidud liikme märk muutub.
8x−3x=9+6
Koondame mõlemal poolel. Et x jääks üksi, jagame võrrandi mõlemat poolt arvuga 5.
5x=15:5
Vasakule jääb x ja paremale 15:5.
x=515=3
Lineaarvõrrandi kontrolli ülesanne ei nõua, aga selle võib teha: kui x=3, siis vp=32⋅3−5+67=31+67=62+67=69=23 ja pp=43+3=46=23, seega vp=pp.
VASTUS
1) Võrrandi (2x−1)2=2x(x−2)+9 lahendid on x1=2 ja x2=−2 ning kontroll näitas, et mõlemad sobivad. 2) Võrrandi 32x−5+67=4x+3 lahend on x=3.