Как правило, одно и тоже уравнение можно решить несколькими способами.
Для уравнений приведённых ниже, рациональным вариантом решения является метод оценки значений её левой и правой части.
Пример 1. Решить уравнение
Решение.
Так как при , то областью допустимых значений переменной уравнения является любое число.
Пусть
В силу ограниченности косинуса поэтому
Равенство возможно, если значения функций равны по единице.
Решим уравнение (2).
или
является корнем уравнения (1).
При
Ответ: 0.
Пример 2. Решить уравнение
(1)
Решение. Уравнение (1) заменим равносильным
, (2)
=
При
Так как при всех , то к левой части уравнения (2) применим неравенство Коши:
Откуда
Получили, что левая часть уравнения (2) не меньше четырёх, а правая не больше четырёх.
Равенство достигается, если
Решим уравнение (4).
При уравнение (3) обращается в верное равенство
Ответ: 2.
Пример 3. Решить уравнение
(1)
Решение. Допустимые значения определяются системой неравенств.
откуда
Так как и - функции возрастающие и
, то ,
- функция убывающая и при , то
Решениями уравнения (1) будут являться значения переменной , при которых каждое слагаемое уравнения (1) равно нулю, при этом
где
Решим уравнение (2).
При уравнения (3) и (4) обращаются в верные равенства.
Следовательно, единственный корень уравнения (1).
Ответ: 0.
Пример 4. Решить уравнение
(1)
Решение. , - функция возрастающая, значит,
, т.е. при .
, , , при .
Значит, уравнение (1) будет иметь корни только в том случае, если
Решением уравнения (2) является , . (4)
Запишем решение уравнения (3):
, , ,
, ,
Должно выполняться равенство
поэтому
, Число будет целым, если
, .
Тогда решением уравнения (1) является
, .
Ответ: , .
Пример 5. Решить уравнение
. (1)
Решение. Левая часть уравнения (1) не превосходит четырёх, так как
, а правая не меньше четырёх. Отсюда следует, что уравнение (1) может иметь решения только при одновременном выполнении условий:
, (2)
(3)
Если справедливо равенство (2), то
, , .
, (4)
, . (5)
Из (4) и (5) следует, что равенство (3) верно только тогда, когда ,
т.е. когда число делится на 3 без остатка.
Числа вида делятся на 3 при , , , ...т.е. при
, , следовательно,
, .
Ответ: , .
Пример 6. Решить уравнение
. (1)
Решение. Запишем уравнение (1) в виде
. (2)
Так как , а ,
то уравнение (2), а значит, и уравнение (1) имеют решения тогда и только тогда, когда
Решением уравнения (3) являются числа , , а уравнения (4)
, .
Решением системы будут являться числа , .
Ответ: , .
Пример 7. Решить уравнение
. (1)
Решение. Оценим левую часть уравнения (1).
.
Если , то
( - функция возрастающая).
Оценим правую часть уравнения (1):
.
Уравнение (1) имеет решение тогда и только тогда, когда
Решением уравнения (3)
является .
При уравнение (2) примет вид
, (верно).
Следовательно, является корнем уравнения (1).
Ответ: 1.
Пример 8. Найти все пары чисел , удовлетворяющие условию
. (1)
Решение. Уравнение (1) равносильно уравнению (2).
. (2)
Преобразуем обе части уравнения (2).
. (3)
При выражение (3) принимает своё наименьшее значение, равное восьми.
При , , выражение (4) принимает своё наибольшее значение, равное восьми. Следовательно, уравнение (2), значит, и (1) будут иметь решения, если обе части уравнения (2) принимают значения, равные восьми.
При , , .
При , , .
Ответ: (2; ); (-2; 2+ ), .
Пример 9. Решить уравнение
(1)
Решение. ,
. Равенство (1) выполняется, если выполняются условия
При , , .
При уравнение (3) обращается в верное равенство.
При (4)
Уравнение (4), значит и (1) корней не имеет, т.к.
Ответ: При , , при уравнение корней не имеет.