RUNQvlsFK7qn1
Ilustracja przedstawia dwuramienną wagę szalkową. Lewe ramię obciążone jest trzema paczkami cukierków, i jednym obciążnikiem o masie 50 dag. Prawe ramię obciążone jest jedna paczka cukierków, i trzema obciążnikami o masie 50 dag każdy. Waga delikatnie przechyla się na lewą stronę.

Elementy algebry

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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.

RHaio6Q628nUS
Źródło: George Forster, Młoda przekupka ważąca owoce na wadze szalkowej, dostępny w internecie: Wikipedia.org, domena publiczna.

Czy wiesz, że na wadze można ważyć nie tylko warzywa lub owoce, ale też wyrażenia algebraiczne rozwiązując równaniarozwiązać równanierozwiązując równania? Znamy też inne metody rozwiązywania równań z jedną niewiadomą. Niektóre z nich poznamy w tym materiale.

1

Wyrażenia algebraiczne połączone znakiem równości tworzą równanie. Na przykład:
m+3=8; 7-x=1; 2x=4+3x.
Litera w równaniu oznacza liczbę, której nie znamy, czyli niewiadomą.
Równanie x+10=15 to równanie z jedną niewiadomą. Jeśli w tym równaniu w miejsce x podstawimy liczbę 5, to otrzymamy równość prawdziwą.

5+10=15
15=15

Mówimy, że liczba 5 spełnia to równanie lub, że jest rozwiązaniem równania.
Natomiast podstawiając w miejsce x do tego równania liczbę na przykład 8, otrzymamy równość arytmetyczną fałszywą.

L=8+10=18
L=1815=P

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.

x-3=7 – rozwiązaniem jest liczba 10

x+4=x+5

x+1=x+1

Rozwiązać równanierozwiązać równanieRozwiązać równanie, to znaleźć wszystkie liczby spełniające to równanie lub wykazać, że nie ma takich liczb.

Równanie a+3=43+a=4 mają takie same rozwiązania. Nazywamy je równaniami równoważnymi.

Chcąc znaleźć rozwiązanie prostego równania z jedną niewiadomą, można spróbować odgadnąć, jaka liczba spełnia to równanie.

Przykład 1

Odgadniemy liczbę x spełniającą równanie

x+3=10
  • Szukana liczba musi być mniejsza od 10 (bo jej suma z liczbą 3 jest równa 10).

  • Musi być liczbą nieparzystą (liczba 10 jest parzysta, więc suma liczby 3 i liczby x też musi być parzysta).

  • Liczba 3 jest mniejsza od połowy liczby 10, więc szukana liczba musi być większa od połowy liczby 10, czyli od 5.

  • Liczby „podejrzane” o to, że spełniają równanie to 79.

  • Sprawdzamy, czy liczba 7 jest rozwiązaniem równania.

L=7+3=10
P=10
P=L

Stwierdzamy, że liczba 7 jest szukanym rozwiązaniem.

Odpowiedź:
x=7.

W niektórych przypadkach rozwiązania można poszukać, korzystając z tabliczki mnożenia.

Przykład 2

Znajdziemy liczbę x spełniającą równanie 8·x=72.
Pytamy – przez jaką liczbę trzeba pomnożyć 8, aby otrzymać 72. Korzystając z tabliczki mnożenia ustalamy, że szukana liczba to 9.

R1VGNp568U3C1
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

4

8

12

16

20

24

28

32

36

40

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

6

12

18

24

30

36

42

48

54

60

7

14

21

28

35

42

49

56

63

70

8

16

24

32

40

48

56

64

72

80

9

18

27

36

45

54

63

72

81

90

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Odpowiedź:
x=9.

Rozwiązania równania, możemy poszukać też metodami graficznymi.

Przykład 3

Rozwiążemy graficznie równanie x+2=8.
Oznaczmy niebieskie prostokąty jako x, a każdy kwadrat jako 1.

RUOediVN9bIyZ
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Odpowiedź:
Rozwiązaniem równania jest liczba 6.

Przykład 4

Rozwiążemy graficznie równanie x-3=2.
Lewą stronę równania zapisujemy w postaci sumy.

R109wDB9PjQWD
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Do obu stron równania dodajemy 3, bo suma liczb przeciwnych jest równa 0.

R1CNGCSswARq7
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RzPrgnHnbcJcX
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Rpk5BikD6KTKQ
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Z rysunku odczytujemy, że rozwiązaniem równania jest liczba 5.

Przykład 5

Rozwiążemy graficznie równanie x+3=2+x.

R3jT5GM95IY9n
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

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

R1dXPzl5fBOsD
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Po lewej stronie znaku równości znajdują się trzy trójkąty, a po prawej dwa.
Otrzymaliśmy równość fałszywą. Równanie nie ma rozwiązania.

Przykład 6

Rozwiążemy równanie 3x+5=x+11.
Zilustrujemy równanie, które mamy rozwiązać.

R1TlpD2y5xTTC
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

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

RHkaCcXJErsDs
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RD9ugbHzspYHp
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

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

RmzpeZ3pa6eFO
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R1KFQjHLFMRlA
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

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.

Ro0PQIr2m0HVF
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Odpowiedź:
Rozwiązaniem równania jest liczba 3.

Dobrym sposobem na rozwiązanie równania z jedną niewidomą jest zastosowanie metody działań odwrotnych, z wykorzystaniem grafów.

Przykład 7

Rozwiążemy równanie x·4=96.
Tworzymy graf, ilustrujący równanie.

RNAghL6aWEMVt
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Działaniem odwrotnym do mnożenia jest dzielenie.

RFSsRQi4HwLdy
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Z rysunku odczytujemy rozwiązanie równania: x=24.

Przykład 8

Rozwiążemy równanie 5x-6=34 metodą działań odwrotnych.

R1M6wVJyAa1nq
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RoRTywTqYu5aG
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
5·x-6=34
5·x-6+6=34+6
5·x=40
5·x:5=40:5
x=8

Odpowiedź:
Rozwiązaniem równania jest liczba 8.

Do zilustrowania rozwiązania równania można wykorzystać wagi.

Przykład 9

Rozwiążemy równanie 4x+1=3x+4.
Ilustrujemy równanie za pomocą wagi.
Każda kulka waży x, a każdy odważnik 1 (przy tej samej jednostce).

R1JLQq2jRjhsi
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

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

RX5C97ONfZQc8
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Zapisujemy równanie ilustrujące wykonaną operację. Równanie jest równoważone początkowemu.

4x+1-1=3x+4-1
4x=3x+3

Teraz zdejmujemy z każdej szalki po trzy kulki – waga pozostanie nadal w równowadze.

RlXsFqnFYOGTC
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Zapisujemy kolejne równanie – otrzymując równanie równoważne początkowemu.

4x-3x=3x+3-3x
x=3

Odpowiedź:
Rozwiązaniem równania jest liczba 3.

Przykład 10

Określimy, ile rozwiązań ma równanie 3+2x=2x+3.
Równanie rozwiążemy za pomocą wagi, otrzymując kolejno równania równoważne.
Każdy trójkąt waży x, a każdy kwadrat 1 (przy tej samej jednostce).

RJpMeJ3t3LLRt
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
3+2x=2x+3

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

R1IkSJClSqTxL
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
3+2x-3=2x+3-3
2x=2x

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

RatcekBQvDxqJ
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
2x-x=2x-x
x=x

Otrzymaliśmy tożsamość. Równanie spełnia każda liczba.

Odpowiedź:
Równanie ma nieskończenie wiele rozwiązań.

Gra edukacyjna

Zagraj w poniższą grę, a następnie rozwiąż polecenia.

1
RkpHPnDjP9kQR
Gra edukacyjna nawiązująca do treści materiału
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R1D1TA41l56XD
Ćwiczenie 1
Wskaż liczbę spełniającą równanie: x+1=7
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RSmmq9zW5YLo5
Ćwiczenie 2
Wybierz poprawne rozwiązanie równania: 3+x+1=5
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RE3EoqEnMhx73
Ćwiczenie 3
Rozwiązaniem równania: 2·x=6 jest:
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R1DnyTOZNCKPI
Ćwiczenie 4
Która z liczb jest rozwiązaniem tego równania: 2x+3=x+3?
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RdBQofRqyYYG4
Ćwiczenie 5
Rozwiązaniem równania: x-5=5 jest:
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R1c7nT78Z5Uq6
Ćwiczenie 6
Rozwiązaniem równania: -4+x-1=0 jest:
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
REv97gPFPRHSW
Ćwiczenie 7
Wskaż poprawne odpowiedzi. Równanie: 2x+1=2x
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 1

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.

RMXYHGggvVy9s
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 2

Rozwiąż równanie 2x+1=x+3 za pomocą wagi.

R5mzPLTRc08S3
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RKNQJLEfVbVof
Szkicownik
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 3

Napisz i rozwiąż równanie, które ilustruje waga.

ROFlYc2uBbbMZ
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RddAuEc3KkTQB
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
3
R1WOQGxbJq1ai
Ćwiczenie 1
Zgadnij, jaka liczba spełnia równanie.
2a+3=13

Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. 6, 2. 5, 3. 4, 4. 1
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 2

Które z równań jest przedstawione za pomocą poniższego grafu?

R1KF4P0wZPlyk
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Zaznacz poprawną odpowiedź.

R1WCM6hfRykpX
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RlDMcO541XCLC
Ćwiczenie 3
Przeciągnij równanie na odpowiednie pole. Równania, które mają rozwiązania. Możliwe odpowiedzi: 1. a+a+3+a=a+5, 2. 4-a=3-a, 3. 5+a=a+5, 4. 5a+3=4a+1+a, 5. 6a=a, 6. a-a=2, 7. 3a+1=2a+1, 8. a-4=a-5, 9. a+6=10 Równania, które nie mają rozwiązań. Możliwe odpowiedzi: 1. a+a+3+a=a+5, 2. 4-a=3-a, 3. 5+a=a+5, 4. 5a+3=4a+1+a, 5. 6a=a, 6. a-a=2, 7. 3a+1=2a+1, 8. a-4=a-5, 9. a+6=10
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 4

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

RF0pdkkeEV0oF
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RhFYHVgf1EWqD
x=Tu uzupełnij
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R1ScCEqPjV37o
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R1T8fIXzSWnAT
x=Tu uzupełnij
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RMGrhREtC1XeH
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RjvmPljCCqO3X
x=Tu uzupełnij
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
1
R1BTE5PxlD9Ev1
Ćwiczenie 5
Połącz w pary równanie i jego ilustrację graficzną.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R1bdHaWAtrteT
Ćwiczenie 5
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 6

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.

R120UWDqzfK7N
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R1Q0gCfjuA1Cw
1. PRAWDA, 2. FAŁSZ
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RvOfkYZGAcLNJ
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R1CM2XH6aElhp
1. PRAWDA, 2. FAŁSZ
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RPuoE3ZlhXn7Z
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RoGTauUhYEbqG
x=4 1. PRAWDA, 2. FAŁSZ
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R5MOQyAvnDQRg
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RGfO9epugL54K
1. PRAWDA
FAŁSZ
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 7

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

R1BN0Hzh1RaAu
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RbFjqlNaOs45Q
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 8

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

Rz0OwFdgbiskj
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R1N6bbyb73sQC
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
4

Słownik

rozwiązać równanie
rozwiązać równanie

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.

R1b8OvSPUG8s3
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.