Equazioni Istituto “San Gabriele” 3° Liceo Scientifico – 3° Liceo Scientifico sez. Scienze Applicate A.S. 2016/2017 Prof. Andrea Pugliese S Definizione ed esempi S Un’equazione è un’uguaglianza tra due espressioni che contengono numeri e lettere, che possono essere incognite (x,y,…) e parametri (m,k,…). S Un’equazione contenente solo numeri ed incognite si chiama numerica. S Un’equazione contenente altre lettere oltre alle incognite si chiama letterale o parametrica. x(1+ x(2 + x)) = 4 − x 4x 2 + 3y = 5(x − y) (m +1)(m −1)x = m 2 −1 6kx(4 + x) = 5k − x 2 Definizione ed esempi S Un’equazione in cui le incognite compaiono solo al numeratore si chiama equazione intera… 4x 3 + 2x = x 2 −1 5ax − 3(1− a)x = 4(a 2 −1) S …altrimenti, se le incognite compaiono anche al denominatore, si chiama equazione frazionaria. x 2 −1 3− x 1 + 2 = (x −1)(x +1) x − 9 x − 2 3ax −1 5 + ax 2 = (4a +1)x ax Definizione ed esempi S Un’equazione in una incognita si dice scritta in forma canonica o forma normale quando è scritta nella forma A(x) = 0. A(x) è un polinomio i cui termini sono ordinati secondo potenze decrescenti della variabile x. 5x − 3x 2 = 3− 5x 2 + 6x 2x 2 − x − 3 = 0 S Si chiama grado di un’equazione il grado massimo dell’esponente con cui appare l’incognita all’interno dell’equazione. Esempi. 2x 2 − x − 3 = 0 5x − x 4 − 3x 2 + 2x 3 = 0 ha grado 2. ha grado 4. Soluzioni di un’equazione S Si chiama soluzione di una equazione un valore che, sostituito ad ogni occorrenza dell’incognita, trasforma l’equazione in una uguaglianza. Esempio. Consideriamo la seguente equazione. 5x + 3 = 6x − 4 Verifichiamo che x = 7 è soluzione. 5x + 3 = 6x − 4 5(7) + 3 = 6(7) − 4 38 = 38 VERO 43 = 44 FALSO Verifichiamo che x = 8 non è soluzione. 5x + 3 = 6x − 4 5(8) + 3 = 6(8) − 4 Soluzioni di un’equazione S Si chiama insieme delle soluzioni, e si indice generalmente con S, l’insieme costituito da tutte le soluzioni di una equazione. S Le equazioni sono classificate in base al numero delle loro soluzioni. S Un’equazione che non ha nessuna soluzione si dice impossibile. S Un’equazione che ha soluzioni si dice possibile. In particolare S se ha un numero finito di soluzioni si dice determinata. S se ha un numero infinito di soluzioni si dice indeterminata. Equazioni equivalenti S Due equazioni si dicono equivalenti se hanno le stesse soluzioni. Esempi. 3x + 4 = 7 ha soluzione x = 1. 5x − 3 = 2 ha soluzione x = 1. x 2 − 5x + 6 = 0 (x − 2)(x − 3) = 0 sono equivalenti! ha soluzioni x = 2 e x = 3 ha soluzioni x = 2 e x = 3 sono equivalenti! Principi di equivalenza S I principi di equivalenza sono delle regole che permettono di trasformare una equazione assegnata in una ad essa equivalente. S Principio preliminare di equivalenza. Se si svolgono i calcoli in uno o in entrambi i membri di una equazione si ottiene una equazione equivalente a quella data. S Primo principio di equivalenza. Se si somma o si sottrae ad entrambi i membri di una equazione uno stesso numero o una stessa espressione algebrica si ottiene un’equazione equivalente a quella data. S Secondo principio di equivalenza. Se si moltiplicano o si dividono entrambi i membri di una equazione per uno stesso numero o una stessa espressione algebrica diversa da zero si ottiene un’equazione equivalente a quella data. Equazioni di 1° grado (anche dette equazioni lineari) S In un’equazione di 1° grado l’incognita ha al massimo esponente 1. S Utilizzando i principi di equivalenza è possibile sempre riscrivere un’equazione di primo grado in forma normale: ax + b = 0 S A seconda dei coefficienti a e b, l’equazione ammette soluzioni diverse. a≠0 ax + b = 0 x=− b a l’equazione è determinata. b=0 l’equazione è indeterminata. b≠0 l’equazione è impossibile. a=0 Equazioni di 2° grado (anche dette equazioni quadratiche) S In un’equazione di 2° grado l’incognita ha al massimo esponente 2. S Utilizzando i principi di equivalenza è possibile sempre riscrivere un’equazione di secondo grado in forma normale: ax 2 + bx + c = 0 S a si chiama primo coefficiente e deve per forza essere diverso da zero (altrimenti l’equazione diventa di primo grado). S b si chiama secondo coefficiente. S c si chiama terzo coefficiente o termine noto. Equazioni di 2° grado (anche dette equazioni quadratiche) S Le equazioni di secondo grado si classificano in base ai coefficienti. b=0 c=0 ax 2 = 0 equazione monomia c≠0 ax 2 + c = 0 equazione pura c=0 ax 2 + bx = 0 equazione spuria c≠0 ax 2 + bx + c = 0 equazione completa a≠0 b≠0 Equazioni di 2° grado (formula risolutiva) S Data un’equazione di 2° grado completa si definisce il discriminante. Δ = b 2 − 4ac S A seconda del segno del discriminante cambia il numero delle soluzioni. Δ = b 2 − 4ac > 0 l’equazione ammette due soluzioni distinte Δ = b 2 − 4ac = 0 l’equazione ammette due soluzioni coincidenti Δ = b 2 − 4ac < 0 l’equazione non ammette soluzioni −b ± b 2 − 4ac x1,2 = 2a x1 = x2 = − S=∅ b 2a Equazioni di grado superiore (risolubili mediante scomposizione) S Un’equazione di grado superiore al secondo è un’equazione della forma A(x) = 0, dove A(x) è un polinomio di grado maggiore o uguale a 2. Se il polinomio A(x) è scomponibile in fattori, ovvero si può scrivere A(x) = p1 (x)⋅ p2 (x)⋅... ⋅ pn (x) allora, in base alla legge di annullamento del prodotto l’insieme delle soluzioni dell’equazione A(x) = 0 è l’unione degli insiemi delle soluzioni di ciascuna delle equazioni p1 (x) = 0, p2 (x) = 0, ..., pn (x) = 0 Esempio. Consideriamo l’equazione x 5 + x 4 − x 3 −13x 2 − 48x − 36 = 0 Poiché il polinomio si annulla in x = -1, utilizzando la regola di Ruffini e riconoscendo successivamente il quadrato di un binomio e la differenza di due quadrati dobbiamo risolvere l’equazione (x +1)(x 2 + x + 6)(x 2 − x − 6) = 0 Quindi risolviamo le singole equazioni x +1 = 0 → x = −1 x 2 + x + 6 = 0 → non ha soluzioni (Δ < 0). x 2 − x − 6 = 0 → x1 = −3, x2 = 2 Le soluzioni dell’equazione sono quindi x = -3, x = -1 e x = 2. Equazioni di grado superiore (equazioni binomie) S Un’equazione binomia è un’equazione della forma ax n + b = 0, a≠0 S Se n è dispari, l’equazione ammette l’unica soluzione. x=n− b a S Se n è pari e ab > 0 allora l’equazione non ammette soluzioni reali. S Se n è pari e ab < 0 allora l’equazione ammette le due sole radici reali x1 = + n − b a e x2 = − n − b a Esempio. Consideriamo l’equazione binomia 81x 4 −16 = 0 Utilizzando i principi di equivalenza l’equazione diventa x4 = E quindi 16 81 4 !2$ 16 2 x=±4 =±4 # & =± " 3% 81 3 Equazioni di grado superiore (equazioni trinomie) S Un’equazione trinomia è un’equazione della forma ax 2n + bx n + c = 0, a≠0 in particolare per n = 2 l’equazione prende il nome di biquadratica. S Se poniamo y = x n l’equazione iniziale diventa ay 2 + by + c = 0 S Se questa equazione ammette le due soluzioni y1 e y2, le soluzioni dell’equazione di partenza si ottengono risolvendo le equazioni x n = y1 x n = y2 Esempio. Consideriamo l’equazione trinomia x 6 − 3x 3 + 2 = 0 Posto y = x 3 l’equazione diventa y 2 − 3y + 2 = 0 → y = 1 e y = 2 Risolviamo quindi le equazioni x 3 = y1 = 1 → x = 1 x 3 = y2 = 2 → x = 3 2 Esercizi sulle equazioni di 1° grado 1. 5x(x − 3) + 2(x −1) = x(5x +1) − 2x − 3 [1 /12] 2. 3x +[x − 2(3 − x)]+[−5x − (−x + 5)] = 4(3 − x) [23 / 6] " 1 %" 1% 1 11 1 3. $ 2x − '$ 2x + ' − (2 + x)2 + 3x − (4x − 7) = 3x 2 − x + [impossibile] # 3 &# 3& 7 7 9 5 4 2 1 4. − 2 + = [22 / 3] x + 5 x − 25 x + 5 x − 5 2 3 2 5. + − =0 [impossibile] 2 x − 3 x − 4 7x − x −12 3x(x +1) − 2 x x 2 + 2x −1 6. − = [impossibile] 2 2 4x −1 2x +1 4x −1 7. 3x 3 − x 2 − 3x +1 = 0 [−1,1,1 / 3] 8. 8x 4 +12x 3 + 6x 2 + x = 0 [0, −1 / 2] x + 4x 2 + x 3 − 6 9. =0 x −1 [−3, −2] Esercizi sulle equazioni di 2° grado 1. (x 2 − 2x +1)2 − (x 2 − 2)(x 2 + 2) = 4x 2 (3 − x) + 3x 2. 3. 4. 5. 6. 7. 2 3(x +1) + (x − 3)(x + 3) = 2x 2 + 6x 3 " 1 %" 1% $ 3x − '$ 3x + ' + 6x = 0 # 2 &# 2& 2+ x 3x −1 x x(1− x) − 2 − = x + 3 x + x − 6 x + 3 (x + 3)(x − 2) x 5 x+3 2 + = + x 2 − 2x +1 2x − 2 x 2 −1 x −1 x+9 x +1 = x2 − 9 x+2 16 9x 4 − = 0 25 2 8. 4x 2 (x 6 − 2) = 21x 4 +1− 2(3+ 4x 2 ) [−5 / 3,1 / 2] [impossibile] [± 5+2 ] 6 [−1, 3] [impossibile] [0, −11 / 3] 2 15 ] 15 2 4 [± , ± 5] 2 [±