Elementy algebry
2. Rozwiążywanie równań metodami niealgebraicznymi
Jednymi z najstarszych wag, znanych już w starożytności, były wagi szalkowe. Wagi takie składają się z dwóch talerzy (szalek), które równoważone są za pomocą odważników oraz ważonego towaru.
Waga w starożytnej Grecji miała wiele znaczeń. Oznaczała między innymi bezstronność w osądach, wagę cudzego grzechu oraz w wypadku sądzenia dwóch osób kto jest winny. Szala przechylała się po stronie winnego, co świadczyło o jego większej winie w danym występku.

Czy wiesz, że na wadze można ważyć nie tylko warzywa lub owoce, ale też wyrażenia algebraiczne rozwiązując równaniarozwiązując równania? Znamy też inne metody rozwiązywania równań z jedną niewiadomą. Niektóre z nich poznamy w tym materiale.
Wyrażenia algebraiczne połączone znakiem równości tworzą równanie. Na przykład:
; ; .
Litera w równaniu oznacza liczbę, której nie znamy, czyli niewiadomą.
Równanie to równanie z jedną niewiadomą. Jeśli w tym równaniu w miejsce podstawimy liczbę , to otrzymamy równość prawdziwą.
Mówimy, że liczba spełnia to równanie lub, że jest rozwiązaniem równania.
Natomiast podstawiając w miejsce do tego równania liczbę na przykład , otrzymamy równość arytmetyczną fałszywą.
Równanie z jedną niewiadomą może mieć jedno rozwiązanie, może nie mieć rozwiązania lub może mieć nieskończenie wiele rozwiązań.
Równanie, które ma jedno rozwiązanie. | Równanie, które nie ma rozwiązania. | Równanie, które ma nieskończenie wiele rozwiązań. |
|---|---|---|
– rozwiązaniem jest liczba |
Rozwiązać równanieRozwiązać równanie, to znaleźć wszystkie liczby spełniające to równanie lub wykazać, że nie ma takich liczb.
Równanie i mają takie same rozwiązania. Nazywamy je równaniami równoważnymi.
Chcąc znaleźć rozwiązanie prostego równania z jedną niewiadomą, można spróbować odgadnąć, jaka liczba spełnia to równanie.
Odgadniemy liczbę spełniającą równanie
Szukana liczba musi być mniejsza od (bo jej suma z liczbą jest równa ).
Musi być liczbą nieparzystą (liczba jest parzysta, więc suma liczby i liczby też musi być parzysta).
Liczba jest mniejsza od połowy liczby , więc szukana liczba musi być większa od połowy liczby , czyli od .
Liczby „podejrzane” o to, że spełniają równanie to i .
Sprawdzamy, czy liczba jest rozwiązaniem równania.
Stwierdzamy, że liczba jest szukanym rozwiązaniem.
Odpowiedź:
.
W niektórych przypadkach rozwiązania można poszukać, korzystając z tabliczki mnożenia.
Znajdziemy liczbę spełniającą równanie .
Pytamy – przez jaką liczbę trzeba pomnożyć , aby otrzymać . Korzystając z tabliczki mnożenia ustalamy, że szukana liczba to .

Odpowiedź:
.
Rozwiązania równania, możemy poszukać też metodami graficznymi.
Rozwiążemy graficznie równanie .
Oznaczmy niebieskie prostokąty jako , a każdy kwadrat jako .

Odpowiedź:
Rozwiązaniem równania jest liczba .
Rozwiążemy graficznie równanie .
Lewą stronę równania zapisujemy w postaci sumy.

Do obu stron równania dodajemy , bo suma liczb przeciwnych jest równa .



Z rysunku odczytujemy, że rozwiązaniem równania jest liczba .
Rozwiążemy graficznie równanie .

Od każdej ze stron równania odejmujemy wspólny element – czyli sześciokąt.

Po lewej stronie znaku równości znajdują się trzy trójkąty, a po prawej dwa.
Otrzymaliśmy równość fałszywą. Równanie nie ma rozwiązania.
Rozwiążemy równanie .
Zilustrujemy równanie, które mamy rozwiązać.

Zauważmy, że na rysunku po obu stronach znaku równości znajduje się pięć kwadratów. Zaczynamy od usunięcia ich.


Teraz usuwamy z obu stron równania po jednym prostokącie oznaczonym jako .


Po lewej stronie równania znajdują się dwa jednakowe prostokąty, zatem i po prawej stronie powinny znaleźć się dwa jednakowe zestawy kwadratów. Każdą ze stron dzielimy na dwie jednakowe części.

Odpowiedź:
Rozwiązaniem równania jest liczba .
Dobrym sposobem na rozwiązanie równania z jedną niewidomą jest zastosowanie metody działań odwrotnych, z wykorzystaniem grafów.
Rozwiążemy równanie .
Tworzymy graf, ilustrujący równanie.

Działaniem odwrotnym do mnożenia jest dzielenie.

Z rysunku odczytujemy rozwiązanie równania: .
Rozwiążemy równanie metodą działań odwrotnych.


Odpowiedź:
Rozwiązaniem równania jest liczba .
Do zilustrowania rozwiązania równania można wykorzystać wagi.
Rozwiążemy równanie .
Ilustrujemy równanie za pomocą wagi.
Każda kulka waży , a każdy odważnik (przy tej samej jednostce).

Waga pozostanie w równowadze, jeżeli z każdej szalki zdejmiemy taką samą ilość towaru.
Z obu szalek zdejmujemy po jednym odważniku.

Zapisujemy równanie ilustrujące wykonaną operację. Równanie jest równoważone początkowemu.
Teraz zdejmujemy z każdej szalki po trzy kulki – waga pozostanie nadal w równowadze.

Zapisujemy kolejne równanie – otrzymując równanie równoważne początkowemu.
Odpowiedź:
Rozwiązaniem równania jest liczba .
Określimy, ile rozwiązań ma równanie .
Równanie rozwiążemy za pomocą wagi, otrzymując kolejno równania równoważne.
Każdy trójkąt waży , a każdy kwadrat (przy tej samej jednostce).

Z każdej strony wagi zdejmujemy po trzy kwadraty. Waga pozostaje w równowadze.

Teraz zdejmujemy z każdej strony wagi po jednym trójkącie. Waga pozostaje w równowadze.

Otrzymaliśmy tożsamość. Równanie spełnia każda liczba.
Odpowiedź:
Równanie ma nieskończenie wiele rozwiązań.
Gra edukacyjna
Zagraj w poniższą grę, a następnie rozwiąż polecenia.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DJJnc5fQQ
Na jednej szalce wagi znajdują się trzy odważniki – każdy dwukilogramowy i dynia. Na drugiej szalce wagi znajdują się dwie dynie i jeden odważnik dwukilogramowy. Waga pozostaje w równowadze. Oblicz, ile waży dynia, jeśli wszystkie dynie mają taką samą wagę.
Rozwiąż równanie za pomocą wagi.
Napisz i rozwiąż równanie, które ilustruje waga.

Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. sześć, 2. pięć, 3. cztery, 4. jeden
Które z równań jest przedstawione za pomocą poniższego grafu?

Zaznacz poprawną odpowiedź.
Liczba zapisana pod odcinkiem jest sumą liczb zapisanych nad odcinkiem.
Korzystając z rysunku, wpisz w kratkę odpowiednią liczbę.



Czy podana liczba jest rozwiązaniem równania, którego ilustracja graficzna jest przedstawiona na rysunku? Kliknij w lukę, aby rozwinąć listę i wybierz PRAWDA – jeśli tak albo FAŁSZ – jeśli nie.




FAŁSZ
Zapisz i rozwiąż równanie, którego ilustracja przedstawiona jest na rysunku.

Zapisz i rozwiąż równanie, które można zilustrować tak, jak na rysunku.

Słownik
znaleźć wszystkie liczby spełniające to równanie lub wykazać, że nie ma takich liczb.
Notatnik
Możesz skorzystać z poniższego pola tekstowego do zapisania swoich notatek, rozwiązań zadań i innych informacji, które uważasz za potrzebne.




