Iracionalna jednačina ili nejednačina je ona u kojoj se nepoznata pojavljuje pod znakom korena. Kvadriranjem se "skida" koren, ali upravo tu nastaje najveći broj grešaka: kvadriranjem se mogu pojaviti lažna rešenja, a propuštanjem uslova definisanosti može se prihvatiti rešenje koje nije ni definisano.
Iracionalna jednačina ima opšti oblik A=B. Oslobađamo se korena i postavljamo uslove pa rešavamo:
A=B⟺⎩⎨⎧A=B2A≥0B≥0
Uslov A≥0 osigurava da je koren definisan.
Uslov B≥0 sledi iz toga što je kvadratni koren uvek nenegativan, pa desna strana ne može biti negativna.
Ako se B≥0 zanemari, kvadriranjem mogu nastati lažna rešenja.
Ako je A u imeniocu, uslov je stroži: A>0.
Obavezni koraci:
Odrediti domen (A≥0 za svaki koren),
Postaviti uslov B≥0 za desnu stranu ako sadrži nepoznatu,
Kvadrirati obe strane i rešiti dobijenu jednačinu,
Proveriti rešenja i odbaciti ona koja ne zadovoljavaju uslove iz koraka 1 i 2.
Jednačina:2x+5=x+2
Domen: x≥−5. Uslov desne strane: x+2≥0⟹x≥−2.
Kombinovano: x≥−2.
Kvadriramo:
4(x+5)=(x+2)2⟹4x+20=x2+4x+4⟹x2−16=0
x1=4,x2=−4
Provera: x1=4≥−2 ✓, x2=−4<−2 ✗
x=4
1.1 Jednačine sa dva korena
Koren na jednoj strani
Oba korena su na levoj strani, desna je broj. Jedan koren prenosimo na desnu stranu, kvadriramo, pa ponavljamo.
Jednačina:x+2−2x−3=1
Korak 1 je određivanje domena:x+2≥0 i 2x−3≥0⟹x≥23
Zatim izolujemo jedan koren (prenosimo 2x−3 na desnu stranu):
x+2=1+2x−3
Da bismo smeli da kvadriramo, desna strana mora biti nenegativna. Pošto je 2x−3≥0 na celom domenu,
desna strana je 1+2x−3≥1>0 pa je uslov uvek zadovoljen.
Kvadriramo (koristimo (a+b)2=a2+2ab+b2 na desnoj strani):
x+2=(1+2x−3)2=1+22x−3+(2x−3)
x+2=2x−2+22x−3
Prenosimo sve osim korena na levu stranu:
4−x=22x−3
Postavljamo uslov pre drugog kvadriranja: leva strana 4−x mora biti nenegativna:
4−x≥0⟹x≤4
Kombinovano sa domenom x≥23, interval dozvoljenih vrednosti je x∈[23,4].
Kvadriramo ponovo:
(4−x)2=(22x−3)2
16−8x+x2=4(2x−3)=8x−12
x2−16x+28=0⟹x1=14,x2=2
Provera u radnom intervalu[23,4]:
x1=14∈/[23,4] ✗ x2=2∈[23,4] ✓
x=2
Koreni sa obe strane
Kada su obe strane koreni, kvadriranjem direktno dobijamo jednačinu bez korena.
Lažna rešenja ne nastaju, ali provera domena ostaje obavezna.
Jednačina:x2−5=x+1
Domen: x2−5≥0 i x+1≥0⟹x∈[5,+∞)
Kvadriramo:
x2−5=x+1⟹x2−x−6=0⟹x1=3,x2=−2
Provera: x1=3≥5≈2.24 ✓, x2=−2∈/[5,+∞) ✗
x=3
1.2 Jednačine bez rešenja
Postoje dva razloga zašto jednačina može nemati rešenja:
Prazan domen: uslovi definisanosti se međusobno isključuju.
Jednačina:x−5+2−x=8
Domen: x≥5 i x≤2 - presek je prazan skup.
x∈∅
Jedna strana je uvek pogrešnog znaka: Na celom domenu, leva strana je strogo pozitivna (ili negativna), pa ne može biti jednaka desnoj.
Jednačina:2x−1+x−5+3=0
Domen: x≥5.
Na celom domenu: 2x−1≥0 i x−5≥0, pa je leva strana ≥3>0.
x∈∅
2. Iracionalne nejednačine
Sve iracionalne nejednačine svodimo na jedan od sledećih oblika. Za svaki oblik važi precizna ekvivalencija:
OblikA(x)>B(x):
Pošto je A(x)≥0, a za B(x) unapred ne znamo znak (može biti negativno ili nenegativno), razdvajamo na dva slučaja:
A(x)>B(x)⟺{A(x)≥0B(x)<0∨{A(x)>B(x)2B(x)≥0
Ako je B(x)<0, desna strana je negativna pa je nejednačina automatski ispunjena za sve x iz domena (jer A(x)≥0>B(x)).
Ako je B(x)≥0, obe strane su nenegativne i tek tada smemo da kvadriramo, čime dobijamo uslov A(x)>B(x)2.
OblikA(x)>B(x):
A(x)>B(x)⟺{B(x)≥0A(x)>B(x)
Obe strane su nenegativne, pa direktno kvadriramo. Uslov A(x)≥0 nije potreban jer ga implicira A(x)>B(x)≥0.
OblikA(x)<B(x):
A(x)<B(x)⟺⎩⎨⎧A(x)≥0B(x)>0A(x)<B(x)2
Ako je B(x)≤0, nejednačina nema rešenja jer je koren uvek ≥0.
Ako je B(x)>0, postavljamo sve tri nejednačine istovremeno. Uslov A(x)≥0 ne sme biti izostavljen jer ga A(x)<B(x)2 ne garantuje.
OblikA(x)<B(x):
A(x)<B(x)⟺⎩⎨⎧A(x)≥0B(x)≥0A(x)<B(x)
Za razliku od > oblika, ovde ne možemo izostaviti A(x)≥0.
2.1 Primeri
Nejednačina:x2+5x+5>1
Identifikujemo oblik A(x)>B(x) gde je A(x)=x2+5x+5 i B(x)=1.
Pošto je B(x)=1≥0, primenjujemo desni slučaj:
{x2+5x+5>121≥0⟹x2+5x+4>0⟹(x+4)(x+1)>0
x∈(−∞,−4)∪(−1,+∞)
Nejednačina:3x2−5x−3>2x+3
Identifikujemo oblik A(x)>B(x) gde je A(x)=3x2−5x−3 i B(x)=2x+3.
{2x+3≥03x2−5x−3>2x+3⟹⎩⎨⎧x≥−233x2−7x−6>0
Nule 3x2−7x−6=0: x1=3, x2=−32.
Rešenje 3x2−7x−6>0: x∈(−∞,−32)∪(3,+∞)
Presek sa x≥−23:
x∈[−23,−32)∪(3,+∞)
Nejednačina:x+2<4−x
Identifikujemo oblik A(x)<B(x) gde je A(x)=x+2 i B(x)=4−x.
Presek sva tri uslova (x≥−2, x<4, x∈(−∞,2)∪(7,+∞)):
x∈[−2,2)
2.2 Nejednačine sa više korena
Kada nejednačina sadrži zbir ili razliku korena, kvadriramo postepeno, isti princip kao kod jednačina sa dva korena.
Pre kvadriranja uvek prebaciti izraze na takav način da obe strane budu nenegativne. Samo tada kvadriranje čuva smer nejednačine.
Nejednačina:2x−3−x−5<4
Korak 1 — domen: oba izraza pod korenom moraju biti nenegativna:
2x−3≥0⟹x≥23,x−5≥0⟹x≥5
Presek ova dva uslova daje domen x≥5. Uslov x≥23 je slabiji, pa ga x≥5 automatski pokriva.
Korak 2 — prenosimo negativni koren na desnu stranu.
Leva strana u obliku A−B<4 nije pogodna za kvadriranje jer desna strana sadrži samo broj 4, a posle kvadriranja bi nastao koren koji otežava dalje rešavanje. Prenosimo x−5 na desnu stranu kako bismo osigurali da desna strana bude zasigurno pozitivna pre kvadriranja:
2x−3<4+x−5
Na domenu x≥5 važi x−5≥0, pa je desna strana 4+x−5≥4>0. Uslov nenegativnosti je zadovoljen, kvadriramo:
2x−3<(4+x−5)2
2x−3<16+8x−5+(x−5)
2x−3<x+11+8x−5
x−14<8x−5
8x−5>x−14
Korak 3 — primenjujemo oblikA(x)>B(x) gde je A(x)=x−5 i B(x)=x−14.
Razmatramo dva slučaja po znaku B(x):
Slučaj 1 (B(x)<0, tj. x<14): B(x) je negativno, a A(x) uvek nenegativno. Nejednačina automatski važi.
Rešenje: x∈[5,14).
Slučaj 2 (B(x)≥0, tj. x≥14): obe strane nenegativne, kvadriramo: