Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Graficzna metoda rozwiązywania równań i nierówności z dwiema niewiadomymi polega na sporządzeniu wykresów odpowiednich  funkcji, a następnie odczytaniu z rysunku  rozwiązania zadania. W ogólności o wiele prościej jest nam myśleć o obrazkach (wykresach), niż o przekształceniach równań/nierówności.

Zaprezentujemy ilustrację graficzną rozwiązań równań, nierówności, a także układów równań i nierówności.

Przykład 1

Wykorzystując wykresy funkcji y=4x+8y=-2x+2, rozwiążemy:

a) równanie 4x+8 =-2x+2

b) nierówność 4x+8<-2x+2

c) układ równań y=4x+8y=-2x+2

d) układ nierówności y4x+8y-2x+2

Rozwiązanie:

Aby znaleźć rozwiązania, na początku narysujemy wykresy funkcji y=4x+8y=-2x+2 w jednym układzie współrzędnych.

Chcąc narysować prostą będącą wykresem funkcji liniowej, musimy wyznaczyć współrzędne dwóch punktów leżących na tej prostej:

  • dla funkcji y=4x+8 będzie to na przykład punkt o odciętej x=-2 oraz punkt o odciętej x=-1:

    y=4·-2+8=0,

    y=4·-1+8=4.

  • dla funkcji y=-2x+2 będzie to na przykład punkt o odciętej x=0 oraz punkt o odciętej x=-1:

    y=-2·0+2=2,

    y = 2 ( 1 ) + 2 = 4 .

a) Rozwiążemy równanie 4x+8=-2x+2. W tym celu  rysujemy wykresy obu funkcji  i z rysunku   odczytujemy współrzędne punktu ich przecięcia.

R4FCrGKh9VOJX

Rozwiązaniem równania jest pierwsza współrzędna punktu przecięcia dwóch prostych y=4x+8y=-2x+2, czyli x=-1.

b) Rozwiążemy nierówność 4x+8<-2x+2.

Musimy określić, dla jakich wartości x, wartości funkcji y=4x+8 są mniejsze od wartości funkcji y=-2x+2.

RtyFpXdUhmLby

Korzystając z graficznej interpretacji nierówności dostajemy, że dla x<-1, wartości funkcji y=4x+8 są mniejsze od wartości funkcji y=-2x+2.

W związku z tym nierówność 4x+8<-2x+2 spełniają liczby x takie, że x-,-1.

c) Rozwiązemy układ równań y=4x+8y=-2x+2.

Graficzne rozwiązanie układu dwóch równań z dwiema niewiadomymi polega na znalezieniu punktów wspólnych  prostych, będących wykresami tych równań.

Proste y=4x+8y=-2x+2 przecinają się w punkcie P = ( 1 , 4 ) . Jego współrzędne stanowią rozwiązanie układu równań. Współrzędne punktu P odczytujemy z wykresu.

R1Jwhg8FgK3BL

Rozwiązaniem układu równań jest para liczb: x=-1y=4.

d) Rozwiążemy układ nierówności y4x+8y-2x+2.

Punkty płaszczyzny spełniające nierówności to punkty leżące pod prostymi oraz leżące na tych prostych.

Wykresem każdej z powyższych nierówności jest półpłaszczyzna, a ich część wspólna stanowi ilustrację graficzną rozwiązania powyższego układu nierówności.

R9eCBJE953Tzo

Rozwiązaniem układu nierówności jest obszar zacieniony wraz z półprostymi ograniczającymi ten obszar (każda nierówność jest nieostra).

Przykład 2

Wykorzystując wykresy funkcji y=x2y=-2x+3, rozwiążemy:

a) równanie x2=-2x+3

b) nierówność x2>-2x+3

c) układ równań y=x2y=-2x+3

d) układ  y>x2y=-2x+3

Rozwiązanie:

Rysujemy wykresy obu funkcji w jednym układzie współrzędnych.

Aby narysować prostą, będącą wykresem funkcji liniowej, musimy podać współrzędne dwóch punktów leżących na tej prostej:

  • dla funkcji y=-2x+3 będzie to na przykład punkt o odciętej x=0 oraz punkt o odciętej x=-1:

    y=-20+3=3,

    y=21+3=5.

Wykresem funkcji y=x2 jest parabola. Wykres tej funkcji narysujemy na podstawie tabeli poniżej.

Argumenty i wartości funkcji

x

-3

-2

-1

0

1

2

3

y=x2

9

4

1

0

1

4

9

a) Rozwiążemy równanie: x2=-2x+3

Po sporządzeniu wykresów obu funkcji, odczytujemy współrzędne punktów ich przecięcia.

Rozwiązaniem równania są pierwsze współrzędne x tych punktów.

ROIFoBEgWcmuK

Rozwiązaniami równania x2=-2x+3 są liczby: x1=-3, x2=1.

b) Rozwiążemy nierówność: x 2 2 x + 3 .

Musimy określić, dla jakich wartości x, wartości funkcji y=x2 są równe lub mniejsze od wartości funkcji y=-2x+3.

RBDqXAVntPB4W

Korzystając z graficznej interpretacji nierówności dostajemy, że dla -3x1, wartości funkcji y=x2 są równe lub mniejsze od wartości funkcji y=-2x+3.

W związku z powyższym, nierówność x2-2x+3 jest spełniona dla x-3, 1.

c) Rozwiążemy układ równań y=x2y=-2x+3.

Rozwiązaniem układu równań są współrzedne  punktów wspólnych  wykresów funkcji: y=x2y=-2x+3, czyli ich punktów  przecięcia: P=-3, 9K=1, 1. Pary ich współrzędnych stanowią rozwiązanie układu.

RjmuEqDJJdIwK

Rozwiązanie układu równań: x1=-3, y1=9 oraz x2=1, y2=1.

d) Rozwiążemy układ  y>x2y=-2x+3.

Znajdziemy punkty wspólne wykresów spełniające warunek: y>x2y=-2x+3. Korzystając z wykresu funkcji y=x2 , wykresem nierówności  y>x2 jest obszar zawarty między ramionami otrzymanej paraboli. Wykresem y=-2x+3 jest prosta. Ich część wspólną można odczytać z graficznej interpretacji układu.

R8HdjYCCY54rq

Rozwiązaniem układu jest zbiór punktów zaznaczony na czerwono bez punktów wspólnych z parabolą (nierówność jest ostra).

Przykład 3

Rozwiążmy nierówność: 2-2-x<1.

Rozwiązanie:

Musimy określić, dla jakich wartości x, wartości funkcji y=2-2-x są mniejsze od wartości funkcji y=1.

Chcąc narysować wykres funkcjiwykres funkcji liczbowejwykres funkcji y=2-2-x szkicujemy kolejno wykresy funkcji:

y=x,

y=-x,

y=2-x,

y=2-x,

y=-2-x,

y=2-2-x,

i ostatecznie: y=2-2-x.

Kolejne etapy rysowania wykresu funkcji pokazują rysunki:

Ry2or1B1baZeS

Z powyższego wykresu odczytujemy, że wartości funkcji y=2-2-x są mniejsze od wartości funkcji y=1 dla x5,31,13,5.

Przykład 4

Rozwiążemy graficznie równanie fx61=gx32, jeśli fx=13x2, zaś gx=x.

Rozwiązanie:

Narysujemy najpierw wykres funkcji fx=13x2. Wykresem tej funkcji jest parabola, którą naszkicujemy korzystając z tabeli:

Argumenty i wartości funkcji

x

-3

-1

0

1

3

fx=13x2

3

13

0

13

3

R18803RwiDUxj

Parabolę tę przesuwamy o 6 w prawo i o 1 w dół,

R11MNRdUCk9Qb

a następnie odbijamy symetrycznie względem osi X:

RnBqPiAtJgBCZ

Rysujemy teraz wykres funkcji gx=x, a następnie przesuwamy go o 3 w prawo i 2 w dół:

R5bJrGfLAUDSj

Rozwiązaniem równania są odcięte punktów wspólnych obu wykresów, czyli x=3 lub x=6:

R1RH4hgAx1tiz

Słownik

wykres funkcji liczbowej
wykres funkcji liczbowej

wykres funkcji liczbowej f : XY – zbiór punktów: x, fx: xX