Універсальний метод (метод інтервалів (проміжків)) при розв’язуванні рівнянь з модулями
Даний метод полягає в тому, що:
1) вирази, які стоять під знаком модуля, прирівнюються до нуля;
2) отримані значення відкладаються на числовій прямій, яка при цьому розбивається на інтервали (проміжки), в кожному з яких свій знак підмодулевого виразу;
3) розв’язуються отримані рівняння в кожному з інтервалів.
На практиці метод інтервалів зазвичай застосовується тоді, коли рівняння містить декілька модулів.
Розглянемо застосування методу інтервалів на прикладах.
Приклад 1. Розв’язати рівняння .
Розв’язання
1-й спосіб розв’язування:
; . Наносимо на числову пряму точки і . Ці точки розбивають числову пряму на три інтервали (проміжки), у кожному з яких свій знак підмодулевого виразу. Для зручності можна позначити ці інтервали І, ІІ, ІІІ:
І: ; ІІ: ; ІІІ: .
Для інтервалу І маємо: ; .
Звідси, дістаємо розв’язання рівняння в І інтервалі: . Однак значення не належить І інтервалу, тобто , тому в І інтервалі початкове рівняння розв'язків не має.
Для ІІ інтервалу ; початкове рівняння має вигляд . Оскільки – це тотожність, то будь-яке є розв’язком, тобто розв’язком рівняння є весь відрізок .
Для ІІІ інтервалу ; початкове рівняння має вигляд: . Оскільки , то в ІІІ інтервалі початкове рівняння розв’язків не має.
2-й спосіб розв’язування:
Розв’язання даного прикладу можна записати в іншій формі, застосовуючи поняття сукупності змішаних систем, тобто систем, які містять рівняння і нерівності.
Так само, як і для 1-го способу, маємо три інтервали: І: ; ІІ: ; ІІІ: . В залежності від того, у якому інтервалі ми шукаємо розв’язок, початкове рівняння рівносильне сукупності таких змішаних систем: . Перша і третя системи сукупності розв’язків не мають, а розв’язком другої системи є проміжок .
Відповідь: .
Приклад 2. Розв’язати рівняння .
Розв’язання
Рівняння з трьома і більше модулями зручно розв’язувати лише методом інтервалів.
; ; .
Маємо чотири інтервали:
І: ;
ІІ: ;
ІІІ: ;
ІV: .
У І інтервалі , , . Звідси, маємо
. Оскільки входить в інтервал , то є розв’язком початкового рівняння.
У ІІ інтервалі ; ; .
Тоді
. Однак .
Для ІІІ інтервалу ; ; .
Звідси маємо
. Тому що входить в інтервал , то є розв’язком початкового рівняння.
Для ІV інтервалу ; ; . Звідси дістаємо . Однак значення .
Відповідь: .
Приклад 3. Розв’язати систему рівнянь
Розв’язання
В даному випадку областю допустимих значень для x і y є множина всіх дійсних чисел.
Замінимо дану систему рівнянь еквівалентною сукупністю систем:
В даному прикладі робити перевірку – рутинна робота.
Як бачимо, три пари чисел, які отримали при розв’язанні даної системи, виявились сторонніми.
Відповідь: .