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9.6: 用平方根求解方程

  • Page ID
    204412
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    学习目标

    在本节结束时,您将能够:

    • 求解激进方程
    • 在应用程序中使用平方根
    注意

    在开始之前,请参加这个准备测验。

    1. 简化:ⓐ\(\sqrt{9}\)\(9^2\)
      如果您错过了此问题,请查看示例 9.1.1练习 1.3.22
    2. 求解:5 (x+1) −4=3 (2x−7)。
      如果您错过了此问题,请查看练习 2.4.16
    3. 解决:\(n^2−6n+8=0\)
      如果您错过了此问题,请查看练习 7.6.13

    求解激进方程

    在本节中,我们将求解以平方根的基数为变量的方程。 这种类型的方程称为激进方程。

    定义:激进方程

    变量位于平方根的基数中的方程称为激进方程

    像往常一样,在求解这些方程时,我们对方程的一侧所做的事情也必须对另一侧做的事情。 由于求平量和取平方根是 “相反的” 运算,因此我们将对两边进行平方,以移除激进符号并求解内部变量。

    但是请记住,当我们写作时,\(\sqrt{a}\)我们指的是主平方根。 所以\(\sqrt{a} \ge 0\)总是这样。 当我们通过将两边求平来求解激进方程时,我们可能会得到一个代数解,该解会为\(\sqrt{a}\)负数。 这个代数解不是原始激进方程的解;它是一个无关的解。 当我们求解有理方程时,我们也看到了无关的解。

    示例\(\PageIndex{1}\)

    对于方程式\(\sqrt{x+2}=x\)

    1. x=2 是解决方案吗?
    2. x=−1 是一个解决方案吗?
    回答

    1。 x=2 是解决方案吗?

      。
    设 x = 2。 。
    简化。 。
      。
      2 是一个解决方案。

    2。 x=−1 是一个解决方案吗?

      。
    设 x = −1。 。
    简化。 。
      。
      −1 不是解。
      −1 是方程的外来解。
    示例\(\PageIndex{2}\)

    对于方程式\(\sqrt{x+6}=x\)

    1. x=−2 是解决方案吗?
    2. x=3 是解决方案吗?
    回答
    1. 是的
    示例\(\PageIndex{3}\)

    对于方程式\(\sqrt{−x+2}=x\)

    1. x=−2 是解决方案吗?
    2. x=1 是解决方案吗?
    回答
    1. 是的
    现在我们将看看如何求解激进方程。 我们的策略基于取平方根和平方之间的关系。

    对于\(a \ge 0\)\((\sqrt{a})^2=a\)

    如何求解激进方程

    示例\(\PageIndex{4}\)

    解决:\(\sqrt{2x−1}=7\)

    回答

    此表有三列四行。 第一行说:“第 1 步。 分离方程一侧的自由基。 (2x 减去 1)的平方根已经在左侧被隔离了。” 然后它显示了方程式:(2x 减去 1)的平方根等于 7。第二行说:“第 2 步。 对方程的两边进行平方。 请记住,平方的平方根等于 a。” 然后它显示了方程式:(2x 减去 1)平方的平方根等于 7 平方。然后第三行说:“第 3 步。 求解新方程。” 它表示 2x 减去 1 等于 49 或 2x 等于 50,这意味着 x 等于 25。第四行说:“第 4 步。 检查答案。 检查:” 然后它表示(2x 减去 1)的平方根等于 7。 这变成(2 乘以 25 减去 1)等于 7 的平方根。 这将变成(50 减去 1)等于 7 的平方根。 这将变成 49 的平方根等于 7,因此 7 等于 7。 然后该图指出:“解是 x 等于 25。”

    示例\(\PageIndex{5}\)

    解决:\(\sqrt{3x−5}=5\)

    回答

    10

    示例\(\PageIndex{6}\)

    解决:\(\sqrt{4x+8}=6\)

    回答

    7

    定义:求解激进方程。
    1. 分离方程一侧的自由基。
    2. 对方程的两边进行平方。
    3. 求解新方程。
    4. 检查答案。
    示例\(\PageIndex{7}\)

    解决:\(\sqrt{5n−4}−9=0\)

    回答
      。
    要隔离激进分子,请在两边加上 9。 。
    简化。 。
    对方程的两边进行平方。 。
    求解新方程。 。
      。
      。
       

    检查答案。

    。

     
      解是 n = 17。
    示例\(\PageIndex{8}\)

    解决:\(\sqrt{3m+2}−5=0\)

    回答

    \(\frac{23}{3}\)

    示例\(\PageIndex{9}\)

    解决:\(\sqrt{10z+1}−2=0\)

    回答

    \(\frac{3}{10}\)

    示例\(\PageIndex{10}\)

    解决:\(\sqrt{3y+5}+2=5\)

    回答
      。
    要隔离根部,请从两边减去 2。 。
    简化。 。
    对方程的两边进行平方。 。
    求解新方程。 。
      。
      。

    检查答案。

    。

     
      解决的办法是\(y=\frac{4}{3}\)
    示例\(\PageIndex{11}\)

    解决:\(\sqrt{3p+3}+3=5\)

    回答

    \(\frac{1}{3}\)

    示例\(\PageIndex{12}\)

    解决:\(\sqrt{5q+1}+4=6\)

    回答

    \(\frac{3}{5}\)

    当我们使用激进符号时,我们指的是主根或正根。 如果一个方程的平方根等于负数,则该方程将没有解。

    示例\(\PageIndex{13}\)

    解决:\(\sqrt{9k−2}+1=0\)

    回答
      。
    要隔离根部,请从两边减去 1。 。
    简化。 。
    由于平方根等于负数,因此方程没有解。  
    示例\(\PageIndex{14}\)

    解决:\(\sqrt{2r−3}+5=0\)

    回答

    没有解决办法

    示例\(\PageIndex{15}\)

    解决:\(\sqrt{7s−3}+2=0\)

    回答

    没有解决办法

    如果方程的一边是二项式,我们在求方时使用二项式平方公式。
    定义:二项式方块

    \[\begin{array}{cc} {(a+b)^2=a^2+2ab+b^2}&{(a−b)^2=a^2−2ab+b^2}\\ \nonumber \end{array}\]

    别忘了中间学期!

    示例\(\PageIndex{16}\)

    解决:\(\sqrt{p−1}+1=p\)

    回答
      。
    要隔离根部,请从两边减去 1。 。
    简化。 。
    对方程的两边进行平方。 。
    简化,然后求解新方程。 。
    它是一个二次方程,所以在一边求零。 。
    将右侧考虑在内。 。
    使用零乘积属性。 。
    求解每个方程。 。

    查看答案。

    。

     
      解是 p = 1,p = 2。
    示例\(\PageIndex{17}\)

    解决:\(\sqrt{x−2}+2=x\)

    回答

    2、3

    示例\(\PageIndex{18}\)

    解决:\(\sqrt{y−5}+5=y\)

    回答

    5、6

    示例\(\PageIndex{19}\)

    解决:\(\sqrt{r+4}−r+2=0\)

    回答
      \(\sqrt{r+4}−r+2=0\)
    隔离激进分子。 \(\sqrt{r+4}=r−2\)
    对方程的两边进行平方。 \((\sqrt{r+4})^2=(r−2)^2\)
    求解新方程。 \(r+4=r^2−4r+4\)
    它是一个二次方程,所以在一边求零。 \(0=r^2−5r\)
    将右侧考虑在内。 \(0=r(r−5)\)
    使用零乘积属性。 0=r 0=r−5
    求解方程。 r=0 r=5

    检查答案。

    。

    r=5
      r=0 是一个无关的解。
    示例\(\PageIndex{20}\)

    解决:\(\sqrt{m+9}−m+3=0\)

    回答

    7

    示例\(\PageIndex{21}\)

    解决:\(\sqrt{n+1}−n+1=0\)

    回答

    3

    当激进前面有一个系数时,我们也必须将其平方。

    示例\(\PageIndex{22}\)

    解决:\(3\sqrt{3x−5}−8=4\)

    回答
      \(3\sqrt{3x−5}−8=4\)
    隔离激进分子。 \(3\sqrt{3x−5}=12\)
    对方程的两边进行平方。 \((3\sqrt{3x−5})^2=(12)^2\)
    简化,然后求解新方程。 9 (3x−5) =144
    分发。 27x−45=144
    求解方程。 27x=189
      x=7

    检查答案。

    。

    解决方案是 x=7。
    示例\(\PageIndex{23}\)

    解决:\(\sqrt{24a+2}−16=16\)

    回答

    \(\frac{127}{2}\)

    示例\(\PageIndex{24}\)

    解决:\(\sqrt{36b+3}−25=50\)

    回答

    \(\frac{311}{3}\)

    示例\(\PageIndex{25}\)

    解决:\(\sqrt{4z−3}=\sqrt{3z+2}\)

    回答
      \(\sqrt{4z−3}=\sqrt{3z+2}\)
    激进的术语是孤立的 \(\sqrt{4z−3}=\sqrt{3z+2}\)
    对方程的两边进行平方。 \((\sqrt{4z−3})^2=(\sqrt{3z+2})^2\)
    简化,然后求解新方程 4z−3=3z+2
      z−3=2
      z=5
      x=7

    检查答案。

    我们留给你出示 5 张支票!

    解是 z=5。
    示例\(\PageIndex{26}\)

    解决:\(\sqrt{2x−5}=\sqrt{5x+3}\)

    回答

    没有解决办法

    示例\(\PageIndex{27}\)

    解决:\(\sqrt{7y+1}=\sqrt{2y−5}\)

    回答

    没有解决办法

    有时候,在对方程的两边进行平方之后,我们在激进内部还有一个变量。 发生这种情况时,我们重复程序的第 1 步和第 2 步。 我们将方程的两边分离出来,然后再平方。

    示例\(\PageIndex{28}\)

    解决:\(\sqrt{m}+1=\sqrt{m+9}\)

    回答
      \(\sqrt{m}+1=\sqrt{m+9}\)

    右边的激进分子是孤立的。

    两边都是正方形

    \((\sqrt{m}+1)^2=(\sqrt{m+9})^2\)
    简化——乘法时要非常小心! \(m+2\sqrt{m}+1=m+9\)

    方程式中还有一个激进分子。

    因此,我们必须重复前面的步骤。 隔离激进分子。

    \(2\sqrt{m}=8\)
    两边都是正方形。 \((2\sqrt{m})^2=(8)^2\)
    简化,然后求解新方程。 4m=64
      m=16

    检查答案。

    我们留给你来证明那张 m=16 支票!

    解决方案是 m=16。
    示例\(\PageIndex{29}\)

    解决:\(\sqrt{x}+3=\sqrt{x+5}\)

    回答

    没有解决办法

    示例\(\PageIndex{30}\)

    解决:\(\sqrt{m}+5=\sqrt{m+16}\)

    回答

    没有解决办法

    示例\(\PageIndex{31}\)

    解决:\(\sqrt{q−2}+3=\sqrt{4q+1}\)

    回答
      \(\sqrt{q−2}+3=\sqrt{4q+1}\)

    右边的激进分子是孤立的。

    两边都是正方形

    \((\sqrt{q−2}+3)^2=(\sqrt{4q+1})^2\)
    简化。 \(q−2+6\sqrt{q−2}+9=4q+1\)

    方程式中还有一个激进分子。

    因此,我们必须重复前面的步骤。 隔离激进分子。

    \(6\sqrt{q−2}=3q−6\)
    两边都是正方形。 \((6\sqrt{q−2})^2=(3q−6)^2\)
    简化,然后求解新方程。 \(36(q−2)=9q^2−36q+36\)
    分发。 \(36q−72=9q^2−36q+36\)
    它是一个二次方程,所以在一边求零。 \(0=9q^2−72q+108\)
    将右侧考虑在内。

    \(0=9(q^2−8q+12)\)

    \(0=9(q−6)(q−2)\)

    使用零乘积属性 \[\begin{array}{ll} {q−6=0}&{q−2=0}\\ {q=6}&{q=2}\\ \nonumber \end{array}\]

    支票留给你了。 (两种解决方案都应该有效。)

    解是 q=6 和 q=2。
    示例\(\PageIndex{32}\)

    解决:\(\sqrt{y−3}+2=\sqrt{4y+2}\)

    回答

    没有解决办法

    示例\(\PageIndex{33}\)

    解决:\(\sqrt{n−4}+5=\sqrt{3n+3}\)

    回答

    没有解决办法

    在应用程序中使用平方根

    随着大学课程的进展,你会遇到在许多学科中都包含平方根的公式。 我们已经使用公式来求解几何应用程序。

    我们将使用几何应用程序的问题解决策略,稍作修改,为我们提供一个使用任何学科公式求解应用程序的计划。

    定义:使用公式求解应用程序。
    1. 阅读问题并确保所有文字和想法都被理解。 在适当的时候,画一个图形并用给定的信息贴上标签。
    2. 确定我们在寻找什么。
    3. 通过选择一个变量来表示我们要找的东西来@@ 命名它。
    4. 通过编写适合情况的公式或模型将其@@ 转换为方程。 在给定的信息中替换。
    5. 使用良好的代数技巧求@@ 解方程
    6. 检查问题中的答案并确保答案合理。
    7. 用完整的句子@@ 回答问题。

    我们使用公式 A=L·W 来求出长度为 L 、宽 W 的矩形的面积。 正方形是长度和宽度相等的矩形。 如果我们s 设为正方形边的长度,则正方形的面积为\(s^2\)

    此图显示了一个两边标记为 s 的正方形。它还表示 A 等于 s 的平方。

    如果我们知道边的长度,则该公式会\(A=s^2\)给出正方形的面积。 如果我们想找到给定区域的一条边的长度怎么办? 然后我们需要求解 s 的方程。

    \[\begin{array}{ll} {}&{A=s^2}\\ {\text{Take the square root of both sides.}}&{\sqrt{A}=\sqrt{s^2}}\\ {\text{Simplify.}}&{s=\sqrt{A}}\\ \nonumber \end{array}\]

    我们可以使用这个公式\(s=\sqrt{A}\)来计算给定面积的正方形边的长度。

    定义:正方形的面积

    此图显示了一个两边标记为 s 的正方形。该图还表示 “面积,A”,“A 等于 s 的平方”,“a 的长度 s”,“s 等于 A 的平方根”

    我们将在下一个示例中举一个这样的例子。

    示例\(\PageIndex{34}\)

    Mike 和 Lychelle 想做一个方形露台。 他们有足够的混凝土来铺设 200 平方英尺的面积。 使用公式计算\(s=\sqrt{A}\)露台两侧的长度。 将答案四舍五入到最接近的十分之一英尺。

    回答
    第 1 步。 阅读问题。 画一个图形并用给定的信息贴上
    标签。
    。
      A = 200 平方英尺
    第 2 步。 确定你在找什么。 方形露台一侧的长度。
    第 3 步。 通过
    选择一个变量来表示你要找的东西来命名
    它。
    设 s = 边的长度。
    第 4 步。 通过编写
    适合情况的公式或模型将其转换
    为方程。
    替换给定的信息。
    。
    第 5 步。 使用良好的代数
    技巧求解方程
    。 四舍五入到小数点后一位。
    。
    第 6 步。 检查问题中的答案并
    确保答案合理。
     
    。
    这已经足够接近了,因为我们四舍五入了
    平方根。
    侧面为 14.1 英尺的露台是否合理?
    是的。
     
    第 7 步。 用完整的
    句子回答
    问题。
    露台的两侧应为 14.1 英尺。
    示例\(\PageIndex{35}\)

    凯蒂想在她的前院种一块方形草坪。 她有足够的草皮覆盖370平方英尺的面积。 使用公式计算\(s=\sqrt{A}\)草坪两侧的长度。 将答案四舍五入到最接近的十分之一英尺。

    回答

    19.2 英尺

    示例\(\PageIndex{36}\)

    塞尔吉奥想制作一个方形的马赛克作为他正在建造的桌子的镶嵌物。 他有足够的瓷砖覆盖2704平方厘米的面积。 使用公式\(s=\sqrt{A}\)求出他的马赛克每边的长度。 将答案四舍五入到最接近的十分之一英尺。

    回答

    52.0 厘米

    平方根的另一种应用与重力有关。

    定义:坠落物体

    在地球上,如果物体从 hh feet 的高度掉落,则使用以下公式得出到达地面所需的时间(以秒为单位)

    \(t=\frac{\sqrt{h}}{4}\)

    例如,如果一个物体从 64 英尺的高度掉落,我们可以通过在公式中替换 h=64 来计算到达地面所需的时间。

      。
      。
    以 64 的平方根为例。 。
    简化分数。 。

    从 64 英尺高处掉落的物体需要 2 秒钟才能到达地面。

    示例\(\PageIndex{37}\)

    克里斯蒂把太阳镜从河上方400英尺的一座桥上掉下来。 使用公式计算\(t=\frac{\sqrt{h}}{4}\)太阳镜到达河里花了多少秒钟。

    回答
    第 1 步。 阅读问题。  
    第 2 步。 确定你在找什么。 太阳镜到达河里所花费
    的时间。
    第 3 步。 通过
    选择一个变量来表示你要找的东西来命名
    它。
    t = 时间。
    第 4 步。 通过编写
    适合情况的公式或模型将其转换
    为方程。
    在给定的信息中替换。
    。
    。
    第 5 步。 使用良好的代数
    技巧求解方程
    。
    。
    第 6 步。 检查问题中的答案并
    确保答案合理。
     
    。
    。
    5=5 ✓
    5 秒钟看起来合理吗?
    是的。
     
    第 7 步。 用完整的
    句子回答
    问题。
    太阳镜落水需要 5 秒钟。
    练习\(\PageIndex{38}\)

    一架直升机从1,296英尺的高度投下了一个救援包。 使用公式计算\(t=\frac{\sqrt{h}}{4}\)包裹到达地面花了多少秒。

    回答

    9 秒

    示例\(\PageIndex{39}\)

    洗窗器从人行道上方 196 英尺的平台上掉了一\(t=\frac{\sqrt{h}}{4}\)把刮刀使用公式计算刮刀到达人行道花了多少秒钟。

    回答

    3.5 秒

    调查车祸的警官测量人行道上防滑痕迹的长度。 然后,他们使用平方根来确定汽车在刹车前行驶的速度,以英里/小时为单位。

    定义:汽车的防滑痕迹和速度

    如果防滑痕迹的长度为 d 英尺,则可以使用以下公式得出刹车前汽车的速度 s

    \(s=\sqrt{24d}\)

    示例\(\PageIndex{40}\)

    车祸发生后,一辆汽车的防滑痕迹长达 190 英尺。 在施加制动之前,使用该公式\(s=\sqrt{24d}\)找出汽车的速度。 将答案四舍五入到最接近的十分之一。

    回答
    第 1 步。 阅读问题。  
    第 2 步。 确定我们在寻找什么。 汽车的速度。
    第 3 步。 出我们要找的东西。 假设 s = 速度。
    第 4 步。 通过编写相应的公式将其@@ 转换为方程。 。
    替换给定的信息。 。
    第 5 步。 求解方程 。
      。
    四舍五入到小数点后一位。 。
    第 6 步。 检查问题中的答案。
    67.5β? 24 (190)
    67.5? 4560
    67.5? 67.5277...
     
    67.5 英里/小时是合理的速度吗? 是的。
    第 7 步。 用完整的句子@@ 回答问题。 汽车的速度约为每小时 67.5 英里。
    示例\(\PageIndex{41}\)

    事故调查员测量了汽车的防滑痕迹。 防滑痕迹的长度为 76 英尺。 在施加制动之前,使用该公式\(s=\sqrt{24d}\)找出汽车的速度。 将答案四舍五入到最接近的十分之一。

    回答

    42.7 英尺

    示例\(\PageIndex{42}\)

    发生事故的车辆的防滑痕迹长达 122 英尺。 在施加制动之前,使用该公式\(s=\sqrt{24d}\)找出车辆的速度。 将答案四舍五入到最接近的十分之一。

    回答

    54.1 英尺

    关键概念

    • 要求解激进方程:
      1. 分离方程一侧的自由基。
      2. 对方程的两边进行平方。
      3. 求解新方程。
      4. 检查答案。 获得的某些解在原始方程中可能不起作用。
    • 使用公式求解应用程序
      1. 阅读问题并确保所有文字和想法都被理解。 在适当的时候,画一个图形并用给定的信息贴上标签。
      2. 确定我们在寻找什么。
      3. 通过选择一个变量来表示我们要找的东西来@@ 命名它。
      4. 通过编写适合情况的公式或模型将其@@ 转换为方程。 在给定的信息中替换。
      5. 使用良好的代数技巧求@@ 解方程
      6. 检查问题中的答案并确保答案合理。
      7. 用完整的句子@@ 回答问题。
    • 正方形的面积
      此图显示了一个正方形,两边都标有 “s”。 该图还说:“面积,A”,“A 等于 s 的平方”,“边长 s”,“s 等于 A 的平方根”
    • 坠落物体
      • 在地球上,如果物体从 hh feet 的高度掉落,则使用公式得出到达地面所需的时间(以秒为单位)\(t=\frac{\sqrt{h}}{4}\)
    • 汽车的防滑痕迹和速度
      • 如果防滑痕迹的长度为 d 英尺,则可以使用公式得出刹车前汽车的速度 s\(s=\sqrt{24d}\)

    词汇表

    激进方程
    变量位于平方根的基数中的方程称为激进方程