M - Příprava na 1. čtvrtletku - třídy 1P, 1VK Souhrnný studijní materiál k přípravě na 1. čtvrtletní písemnou práci. Obsahuje učivo ze záříaž listopadu. VARIACE 1 Tento dokument byl kompletně vytvořen, sestaven a vytištěn v programu dosystem - EduBase. Více informací o programu naleznete na www.dosli.cz.
± Číselné obory Číselné obory Přirozená čísla - označujeme N Potřebujeme-li přidat nulu, pak označujeme N 0. - jedná se o čísla 1, 2, 3, 4,... Nejmenší přirozené číslo je 1. Celá čísla - označujeme Z (Opět můžeme vytvářet např. Z +, Z -, či Z 0 +.) - tento číselný obor dostaneme, když k přirozeným číslům přidáme čísla opačná a nulu Racionální čísla - označujeme Q (Opět můžeme vytvářet např. Q +, Q -, či Q 0 +.) - jsou to všechna čísla, která můžeme vyjádřit zlomkem s celočíselným čitatelem i jmenovatelem. Iracionální čísla - nemají své označení, protože ho vlastně nepotřebujeme - patří sem např. čísla p, Ö2, Ö3, apod. Reálná čísla - označujeme je R (Opět můžeme vytvářet např. R +, R -, či R 0 +.) - jsou to všechna čísla, která můžeme zobrazit na číselné ose Komplexní čísla - označujeme je C - jsou to čísla, která už nelze zobrazit na jedné číselné ose, ale potřebujeme k tomu dvě na sebe kolmé osy (podobně jako pro zobrazení bodů v rovině). Rovinu, v níž čísla zobrazujeme, nazýváme Gaussovou rovinou. ± Výrok, logické spojky, kvantifikátory Názvové konstanty a proměnné S = p. r 2 S = f (r) Říkáme, že S je funkcí r. Číslo p je názvová konstanta. Příslušné proměnné říkáme názvová proměnná. r - nezávisle proměnná S - závisle proměnná Písmeno, které je použito jako symbol jednoho určitého objektu, považujeme za názvovou konstantu. Písmeno, které je použito jako symbol libovolného objektu z určitého oboru, považujeme za názvovou proměnnou. Uvedený obor pak nazýváme obor proměnné. Výroky a hypotézy, negace výroků Za výroky považujeme ty dobře srozumitelné oznamovací věty, které mohou být buď jen pravdivé nebo jen nepravdivé. Pravdivostní hodnotou výroku se rozumí jedna z jeho kvalit - pravdivost nebo nepravdivost. Hypotézou rozumíme výrok, jehož pravdivostní hodnota není známa. Pozn.: Věty zvolací, rozkazovací a tázací nejsou výroky. 1 z 70
Označíme-li libovolný výrok písmenem V, pak výrok "Není pravda, že V..." nazýváme negací výroku V Výrok a jeho negace mají opačné pravdivostní hodnoty. Příklady: V: 6 + 3 = 9 Šest plus tři se rovná devět V : Není pravda, že 6 + 3 = 9 Šest plus tři není devět V: Po skončení vyučování půjdu na oběd. V : Není pravda, že po skončení vyučování půjdu na oběd. Po skončení vyučování nepůjdu na oběd. Hovoří-li se ve výroku o jedné z několika možností, musí jeho negace zahrnout všechny ostatní možnosti. V: V noci nepršelo. V : Není pravda, že v noci nepršelo. V noci pršelo. V: Nemám červenou vázanku. V : Není pravda, že nemám červenou vázanku. Mám červenou vázanku. V: Číslo jedna není složené číslo. V : Není pravda, že číslo jedna není složené číslo. Číslo jedna je složené číslo. V: Číslo 7p ¹ 22 V : Není pravda, že číslo 7p ¹ 22 Číslo 7p = 22 Existenční kvantifikátory: - existuje aspoň - existuje nejvýše - existuje právě Obecné kvantifikátory: - pro každé - pro žádné Výroky, které obsahují pouze existenční kvantifikátory, nazýváme existenční výroky. Výroky, které obsahují pouze obecné kvantifikátory, nazýváme obecné výroky. Příklady: Následující věty o prvočíslech jsou vysloveny ledabyle; zpřesněte jejich formulaci tím, že uplatníte proměnnou p označující libovolné prvočíslo a použijte kvantifikátorů. a) Nějaké prvočíslo je sudé. Existuje aspoň jedno p, které je sudé. b) Číslicový zápis prvočísel nekončí nulou. Pro žádné p neplatí: Zápis p končí nulou. c) Vyskytují se i taková prvočísla, že číslo o 2 větší než ona jsou též prvočísly. Existuje aspoň jedno p, pro něž platí: p + 2 je prvočíslo. d) Jednociferných prvočísel se nenajde víc než 5. 2 z 70
Existuje nejvýše 5p, která jsou jednociferná. e) Dvě sudá prvočísla nenajdeme. Existuje nejvýše jedno p, které je sudé. f) Nejedno prvočíslo je zapsáno několika stejnými číslicemi. Existují aspoň dvě p, z nichž každé je zapsáno stejnými číslicemi. Operace s výroky Chceme vyjádřit, že Použijeme spojky Vytvoříme výrok Výrok X neplatí Není pravda, že... (non) Není pravda, že X X Negace - non X výroku X Platí oba výroky X, Y a (et) X a Y... konjunkce X Ù Y Platí aspoň jeden z výroků X, Y nebo (vel) X nebo Y... alternativa (disjunkce) X Ú Y Platí buď výrok X nebo výrok Y (ostrá disjunkce) Pokud platí X, pak platí i Y (platnost výroku X však není požadována) Výroky X, Y mají stejnou pravdivostní hodnotu (buď oba platí nebo oba neplatí) Konkrétní příklady: když..., pak...... právě tehdy, když...... tehdy a jen tehdy, když... Buď X nebo Y Jestliže X, pak Y... Implikace výroku Y výrokem X X Þ Y X implikuje Y X právě tehdy, když Y Ekvivalence výroků X, Y X Û Y X je ekvivalentní s Y X Y X X Ù Y X Ú Y X Þ Y X Û Y Buď X nebo Y 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 Používaná symbolika: Î... je elementem, náleží, patří,... Ï... není elementem, neleží, nepatří,... "x... ke každému, každé,... $x... existuje aspoň (jedno x,...) :... platí... (nekonečno) - matematický symbol ± Množiny a operace s nimi Množiny a operace s nimi Co je množina Množinovými pojmy vyjadřujeme matematické úvahy o skupinách (souhrnech, souborech, oborech) osob, věcí i abstarktních věcí. Společné vlastnosti skupin, oborů, útvarů, souhrnů vyjadřujeme v matematice pomocí základních množinových pojmů: 3 z 70
Skupina, organizace, obor, útvar - množina Část skupiny, dílčí organizace, podobor, část útvaru - podmnožina Být členem organizace, patří do skupiny, náležet do oboru, patřit do útvaru - být prvkem množiny Skupina bez členů, útvar neobsahující žádný bod, prázdný obor - prázdná množina Množinu lze zadat: - výčtem prvků - pomocí charakteristické vlastnosti Inkluze a rovnost množin: - inkluzi množiny A v množině B zapisujeme A Ì B (čteme též "Množina A je podmnožinou množin B") - rovnost množin zapisujeme A = B Každá množina je i podmnožinou sama sebe. Každá prázdná množina je podmnožinou každé množiny. Pozn.: Platí, že A Ì B, jestliže pro každý prvek množiny A platí, že je zároveň i prvkem množiny B. Platí, že A = B, jestliže pro každý prvek množiny A platí, že je i prvkem množiny B a zároveň pro každý prvek množiny B platí, že je i prvkem množiny A. Doplněk množiny: Jsou-li A, U dvě množiny, pro které platí A Ì U, pak existuje množina všech prvků množiny U obsahující prvky, které nepatří do A. Tuto množinu nazveme doplňkem množiny A v množině U (označujeme A ) Průnik a sjednocení množin: Jsou dány množiny A, B, přičemž A¹B. Množinu všech prvků, které obsahují prvky aspoň jedné z množin A, B nazveme sjednocení množin A, B. Zapisujeme A È B. Množinu všech prvků, které patří do množiny A a zároveň i do množiny B, nazýváme průnik množin A, B. Zapisujeme A Ç B. Množiny, které nemají společné prvky, nazýváme disjunktní množiny. Rozdíl množin: Jsou dány množiny A, B, přičemž A ¹ B. Množinu všech prvků, které patří do množiny A, ale nepatří do množiny B, nazveme rozdíl množin. Zapisujeme A \ B. Množinové operace často znázorňujeme Vennovými diagramy. Řešení úloh: Nalezněte pomocí Vennových diagramů správně vyznačenou množinu: M = A Ç B Ç C'. Z - základní množina; A, B, C jsou podmnožiny základní množiny. Nalezněte pomocí Vennových diagramů správně vyznačenou množinu: M = (A U B) Ç C'. Z - základní množina; A, B, C jsou podmnožiny základní množiny. Nalezněte pomocí Vennových diagramů správně vyznačenou množinu: M = A Ç B' Ç C'. Z - základní množina; A, B, C jsou podmnožiny základní množiny. Nalezněte pomocí Vennových diagramů správně vyznačenou množinu: M = A U (B Ç C'). Z - základní množina; A, B, C jsou podmnožiny základní množiny. 4 z 70
Nalezněte pomocí Vennových diagramů správně vyznačenou množinu: M = (A' Ç B') U (A Ç B). Z - základní množina; A, B, C jsou podmnožiny základní množiny. Nalezněte pomocí Vennových diagramů správně vyznačenou množinu: M = (A U B) Ç (C U B). Z - základní množina; A, B, C jsou podmnožiny základní množiny. Mezinárodní konference o teorii množin se účastní celkem 134 matematiků, z nich každý ovládá alespoň jeden z těchto jazyků: ruštinu, francouzštinu, angličtinu. 15 z nich ovládá všechny tři jazyky, angličtinu zná o 28 účastníků více než ruštinu. Těch, kteří ovládají ruštinu a francouzštinu a neznají angličtinu, je pětkrát méně, než těch, kteří znají pouze angličtinu. Účastníků konference, kteří znají jenom ruštinu, je třikrát více než těch, kteří ovládají ruštinu a angličtinu, ale neznají francouzštinu. Těch, kteří znají jenom francouzštinu je právě tolik, jako těch, kteří ovládají jenom angličtinu. Účastníků, kteří ovládají angličtinu a ruštinu, ale neznají francouzštinu, je o 18 méně než těch, kteří neovládají ruštinu, ale znají francouzštinu a angličtinu. Předseda organizačního výboru mluví všemi třemi jazyky. Ve kterém z nich by měl přednést uvítací projev, aby jej mohlo poslouchat co nejvíce účastníků bez tlumočníka? Z 35 žáků odebírá časopis ABC 8 žáků, časopis VTM 10 žáků. 21 žáků neodebírá žádný z těchto dvou časopisů. Kolik žáků odebírá oba časopisy. ± Dělitelnost Dělitelnost čísel Dělitel daného čísla je takové číslo, kterým můžeme dané číslo beze zbytku dělit. Prvočísla jsou taková čísla, která mají za dělitele pouze číslo jedna a sama sebe. Čísla, která mají kromě jedničky a sama sebe ještě alespoň jednoho dělitele, se nazývají čísla složená. Příklady: 12 - je číslo složené (dělitelem je 1, 2, 3, 4, 6, 12) 7 - prvočíslo (dělitem je pouze 1, 7) Postup pro určení nejmenšího společného násobku dvou nebo více čísel: Příklad: Určete nejmenší společný násobek čísel 20 a 24: 20 = 2. 10 = 2. 2. 5 24 = 2. 12 = 2. 2. 6 = 2. 2. 2. 3 - čísla, která se opakují v obou rozkladech (nebo alespoň ve dvou rozkladech při více číslech), píšeme pouze jednou, dále do součinu doplníme i zbylá čísla: 2. 2. 2. 3. 5 = 120 Závěr: n(20, 24) = 120 Příklad: Určete nejmenší společný násobek čísel 10, 18, 27: 10 = 2. 5 18 = 2. 3. 3 27 = 3. 3. 3 ------------------ n(10, 18, 27) = 2. 3. 3. 5. 3 = 270 Pozn.: Nejmenší společný násobek můžeme určit také pokusem, a to tak, že vezmeme největší ze zadaných čísel a zkoumáme, zda je dělitelné zbývajícími čísly. Pokud ano, jsme hotovi. Pokud ne, bereme postupně 5 z 70
dvojnásobek, trojnásobek, atd. největšího čísla a vždy zkoumáme, zda je dělitelný zbývajícími čísly. Jakmile je tato podmínka splněna, jsme hotovi. Postup pro určení největšího společného dělitele dvou nebo více čísel: Příklad: Určete největší společný dělitel čísel 24 a 30: 24 = 2. 2. 2. 3 30 = 2. 3. 5 - čísla, která se opět v rozkladech opakují, píšeme do součinu pouze jednou; další zbylá čísla ale už nepíšeme: 2. 3 = 6 Závěr: D(24, 30) = 6 Pokud máme zadáno více čísel, do výsledného součinu píšeme pouze ta čísla, která se opakují v rozkladech všech čísel. Dělitelnost přirozených čísel (znaky dělitelnosti): Dělitelnost číslem 0: "Číslem nula nelze nikdy dělit". Dělitelnost číslem 1: "Číslo je dělitelné číslem jedna vždy" Dělitelnost číslem 2: "Číslo je dělitelné číslem 2, je-li sudé (tj. je-li zakončeno sudou číslicí)". Dělitelnost číslem 3: "Číslo je dělitelné číslem 3, je-li jeho ciferný součet dělitelný třemi". Dělitelnost číslem 4: "Číslo je dělitelné čtyřmi, je-li jeho poslední dvojčíslí dělitelné číslem 4". Dělitelnost číslem 5: "Číslo je dělitelné pěti, končí-li číslicí 5 nebo 0". Dělitelnost číslem 6: "Číslo je dělitelné šesti, je-li dělitelné současně dvěma i třemi". Dělitelnost číslem 7: - znak dělitelnosti existuje, ale je natolik složitý, že je rychlejší se o dělitelnosti čísla sedmičkou přesvědčit pouhým vydělením sedmi. Znak se tedy moc nepoužívá. Dělitelnost číslem 8: "Číslo je dělitelné osmi, je-li jeho poslední trojčíslí dělitelné osmi". Dělitelnost číslem 9: "Číslo je dělitelné devíti, je-li jeho ciferný součet dělitelný devíti". 6 z 70
Dělitelnost číslem 10: "Číslo je dělitelné deseti, končí-li číslicí nula". Dělitelnost číslem 11: "Číslo je dělitelné jedenácti, je-li rozdíl součtu čslic na sudých pozicích a součtu číslic na lichých pozicích čísla dělitelný jedenácti". ---------------------------------------------------- Čísla, která mají kromě jedničky ještě alespoň jednoho společného dělitele, se nazývají čísla soudělná. Příklady: 2, 40 15, 60, 36 Čísla, která nemají kromě jedničky žádného společného dělitele, se nazývají čísla nesoudělná. Příklady: 5, 13 11, 15, 23 ----------------------------------------------------- Znaky dělitelnosti pro vyšší čísla: Lze-li libovolné číslo rozdělit na součin dvou nesoudělných čísel, pak platí, že původní číslo je dělitelné součinem, je-li dělitelné každým činitelem. Příklad: Určete, zda čísla 330 a 240 jsou dělitelná patnácti. Řešení: Číslo 330 je dělitelné třemi i pěti, proto je dělitelné i patnácti. Číslo 240 je dělitelné třemi i pěti, proto je též dělitelné patnácti. ± Číselné výrazy Číselné výrazy, výpočty s reálnými čísly Výraz je matematický zápis, ve kterém se vyskytují čísla (např. 2, 76, 896), proměnné (např. x, y, z), znaky početních operací (např. +, -, :), případně i pomocné znaky (např. závorky). Pokud se ve výrazu nevyskytují proměnné, ale pouze čísla, hovoříme o číselném výrazu. Pozn.: Úpravy číselných výrazů budeme provádět zpaměti, tedy bez použití kalkulačky Přehled základních operací s číselnými výrazy 1. Sčítání (odečítání) číselných výrazů členy při sčítání nazýváme sčítanci, výsledek pak součet; při odečítání nazýváme číslo, od něhož odečítáme, menšenec, číslo, které odečítáme, menšitel a výsledek rozdíl při sčítání využíváme vhodně komutativnost, případně asociativnost jedná-li se o složitější čísla, postupujeme odzadu, podobně jako při sčítání (odečítání) písemném - pozor na odpovídající si řády! zlomky sčítáme (odečítáme) tak, že je nejprve převedeme na společného jmenovatele 2. Násobení číselných výrazů členy, které mezi sebou násobíme, nazýváme činitelé, výsledek pak jejich součin opět výhodně využíváme komutativnost nebo asociativnost složitější čísla si vynásobíme formou pomocného výpočtu pod sebe, případně můžeme využít některých 7 z 70
dalších pomůcek (např. máme-li číslo vynásobit 25, je vhodné ho vynásobit stem a následně vydělit čtyřmi) násobíme-li desetinná čísla, má výsledek tolik desetinných míst, kolik jich měly všechny činitelé dohromady násobíme-li mezi sebou zlomky, pak součin jejich čitatelů lomíme součinem jejich jmenovatelů Pozn.: U zlomku horní číslo nazýváme čitatel, spodní jmenovatel 3. Dělení číselných výrazů číslo, které dělíme, nazýváme dělenec, číslo, kterým dělíme, nazýváme dělitel a výsledek podíl opět můžeme používat různé triky - např. chceme-li číslo dělit 25, pak ho vydělíme stem a následně vynásobíme čtyřmi dělíme-li mezi sebou desetinná čísla, postupujeme nejprve tak, že výpočet rozšíříme tak, aby v děliteli vymizelo desetinné číslo dělení často vyjadřujeme zlomkem Pozn.: Zlomky můžeme rozšiřovat (tj. můžeme násobit jejich čitatele i jmenovatele stejným číslem různým od nuly), dále je můžeme též krátit (tj. dělit jejich čitatele i jmenovatele stejným číslem různým od nuly). Při rozšiřování nebo krácení zlomků se nemění jejich hodnota. Zlomek je v základním tvaru, pokud už honelze dále krátit. dělíme-li mezi sebou dva zlomky, násobíme první zlomek (v nezměněné podobě) převrácenou hodnotou druhého zlomku Pozn.: Převrácenou hodnotu zlomku dostaneme tak, že jeho čitatele nahradíme jmenovatelem a naopak. Pokud u zlomku změníme jen znaménko, dostáváme zlomek opačný. Při této činnosti je jedno, zda napíšeme znaménko do čitatele, do jmenovatele nebo před zlomek. 4. Umocňování číselných výrazů umocňujeme-li desetinné číslo, pak výsledek má tolik desetinných míst, kolik je součin desetinných míst u původního čísla a exponentu mocniny umocňujeme-li číslo, které končí jednou nebo více nulami, pak umocníme tu část čísla, která vznikne po pomyslném odstranění nul a připíšeme tolik nul, kolik je součin jejich původního počtu a čísla v exponentu umocňujeme-li zlomek, pak umocňujeme jeho čitatele i jmenovatele druhé mocniny čísel do 20 musíme znát zpaměti 1 2 1 11 2 121 2 2 4 12 2 144 3 2 9 13 2 169 4 2 16 14 2 196 5 2 25 15 2 225 6 2 36 16 2 256 7 2 49 17 2 289 8 2 64 18 2 324 9 2 81 19 2 361 10 2 100 20 2 400 stejně tak musíme znát zpaměti třetí mocniny čísel do 10 1 3 1 2 3 8 3 3 27 4 3 64 5 3 125 6 3 216 7 3 343 8 3 512 9 3 729 10 3 1000 5. Odmocňování číselných výrazů provádíme-li zpaměti (nebo pomocí tabulek) druhou odmocninu desetinného čísla, musíme nejprve číslo upravit tak, aby obsahovalo sudý počet desetinných míst a zároveň toto číslo zapsané bez ohledu na desetinnou čárku bylo v rozmezí od jedné do tisíce. To provedeme tak, že buď přidáme nulu na konec čísla, případně provedeme zaokrouhlení. U výsledku pak přibude polovina desetinných míst z jejich původního počtu. 8 z 70
provádíme-li zpaměti (nebo pomocí tabulek) třetí odmocninu desetinného čísla, postupujeme úplně stejně, jen číslo v prvním kroku upravíme tak, aby počet desetinných míst byl násobkem tří. U výsledku pak přibude třetina desetinných míst z jejich původního počtu. jedná-li se o čísla naopak příliš velká (končí jednou nebo více nulami), provedeme zaokrouhlení tak, aby počet nul byl sudé číslo (pro druhou odmocninu) a číslo odpovídající násobku tří (pro třetí odmocninu) a zbytek čísla (po pomyslném oddělení nul) byl z rozmezí od jedné do tisíce. Po odmocnění posuneme desetinnou čárku o tolik míst doprava, kolik je polovina z celkového počtu nul (pro druhou odmocninu) nebo třetina z celkového počtu nul (pro třetí odmocninu) Pokud se v číselném výrazu vyskytují závorky, řešíme je na prvním místě s tím, že v první fázi odstraňujeme závorky kulaté, dále hranaté a nakonec teprve závorky složené. Ukázkové příklady: Příklad 1: Řešení: Příklad 2: Vypočtěte: Řešení: Příklad 3: Vypočtěte: 9 z 70
Řešení: Pozn.: Sejdou-li se při úpravě číselného výrazu, pak postupujeme tak, že dvě shodná znaménka nahradíme znaménkem plus a dvě opačná znaménka nahradíme znaménkem minus. ± Číselné výrazy - procvičovací příklady 1. Vypočti 1893 10 z 70
2. Vypočti 1894 3. Vypočtěte bez použití kalkulátoru: é æ ö ù - 2 - - 2 1 1 14 2 ( 3) + 6,4 : ( - 0,8) - ê : ç - - (1,8-2,9) ú ë 4 è 2 ø û -7,1 410 4. Vypočti 1917 262 5. Vypočti 1910 216 6. Vypočti 1898 7. Vypočti číslo b a zapiš jeho převrácenou hodnotu 1888 11 z 70
8. Vypočti 1919 9. Vypočti 1892 100 000 10. Vypočti bez zaokrouhlování 1889 11. Vypočti 1900 12. Vypočti 1897-0,16 12 z 70
13. Vypočti 1899 14. 1885 240 15. Vypočti 1905 18,1 16. Vypočti 1906 4 17. Vypočtěte 1915 3 18. Vypočtěte a zaokrouhlete na desítky 1914 20 13 z 70
19. Vypočti 1918-1 20. Vypočtěte: 15,1 - (-2) 14 3 + 6,3: (-0,7) -[(2,5-3,7) : 4 625 + 15,1] 406 21. Vypočti 1912 206 22. Vypočti 1913 23. Vypočti 1901 14 z 70
24. Vypočti 1908 25. Vypočti 1927-5 26. Vypočti 1925 27. Vypočti 1895 28. Vypočti a výsledek zaokrouhli na dvě desetinná místa 1922-8,43 15 z 70
29. Vypočti 1920 30. Vypočti 1926 31. Zjednoduš: 1887 32. Vypočti 1911 834 33. Vypočti 1904 16 z 70
34. Vypočti 1924 35. Zjednoduš zlomek a potom jej převeď na desetinné číslo zaokrouhlené na tisíciny. 1886-0,182 36. Vypočti 1890 37. Vypočti 1923 17 z 70
38. Vypočti 1916 3 39. Vypočti 1903 2 40. Vypočti 1896 41. Vypočti 1928 42. Vypočti 1902 18 z 70
43. Vypočti 1929 44. Vypočti: 1907-11,8 45. Vypočti 1909 50 46. Vypočti 1891 0,23 47. Vypočti 1921 ± Absolutní hodnota reálného čísla Absolutní hodnota reálného čísla: Je dáno číslo a, jako libovolné celé číslo. Absolutní hodnotou čísla a nazýváme číslo označené a, které se při a³0 rovná číslu a, při a<0 rovná číslu -a. Absolutní hodnota a-b představuje vzdálenost bodů a, b, které jsou obrazy celých (reálných) čísel, na ose celých (reálných) čísel. Platí: a. b = a. b a : b = a : b Pozor! a + b # a + b a - b # a - b 19 z 70
Závěr: 1. Absolutní hodnota součinu se rovná součinu absolutních hodnot. 2. Absolutní hodnota zlomku se rovná absolutní hodnotě čitatele lomené absolutní hodnotou jmenovatele. Poznámka: Absolutní hodnota nuly je nula. Zobecnění: Absolutní hodnota libovolného reálného čísla x je definována podobně jako absolutní hodnota celého čísla: x = +x pro x>0 x = 0 pro x = 0 x = -x pro x<0 -------------------------------------------------------------------------------------------- Procvičovací příklady: 54 321 = 54 321 0,325 = 0,325-21,56 = 21,56 0 = 0 ± Intervaly Intervaly, jejich zápis a znázornění Užití intervalů je široké a setkáme se s nimi nejen při řešení nerovnic. Rozdělení intervalů: 1. Uzavřený interval a x b (x je menší nebo rovno b a zároveň větší než a ) - zapisujeme též množinově: x Î <a; b> Grafickým znázorněním tohoto intervalu je úsečka se svými krajními body. 2. Otevřený interval a < x < b (x je menší než b a zároveň větší než a ) - zapisujeme též množinově: x Î (a; b) Grafickým znázorněním je úsečka bez krajních bodů. Poznámka: Zvláštním případem otevřeného intervalu je celá množina reálných čísel. Grafickým znázorněním je přímka. x Î (- ; + ) nebo jinak x Î R 20 z 70
3. Polootevřený (polouzavřený) interval a < x b (x je menší nebo rovno b a zároveň větší než a ) - zapisujeme též množinově: x Î (a; b> Grafickým znázorněním je úsečka s jedním krajním bodem. Takovýto interval někdy také nazýváme zprava uzavřený interval. Pozn.: Analogicky bychom mohli definovat zleva uzavřený interval. 4. Další typy intervalů x < a x Î (- ; a) Analogicky by byl interval pro x > a x a x Î (- ; a> Opět analogicky by vypadal interval pro x ³ a ± Funkce Funkce je přiřazení, které každému prvku nějaké zadané množiny M přiřazuje právě jedno reálné číslo. Množinu M nazýváme definiční obor - značíme D, případně D(f) Reálná čísla, která jsou takto přiřazena, nám tvoří další množinu, kterou nazýváme obor hodnot funkce - značíme H, případně H(f). Funkce může být zadána různými způsoby: tabulkou x 1 2 3 4 5 6 7 8 y 8 12 14 16 20 4 8 24 spojnicovým diagramem 21 z 70
rovnicí y = 2x + 5 grafem ± Funkce - procvičovací příklady 1. Určete, zda jde o tabulku představující funkci: x * o # o y 1 3 3 2 596 Ne 2. Určete, zda jde o tabulku představující funkci: x 2 6 2 8 y 1 3 4 2 594 Ne 22 z 70
3. Určete, zda jde o tabulku představující funkci: x 2 6 7 8 y 1 3 4 2 595 Ano 4. Určete, zda jde o graf funkce: 599 Ano 5. Určete, zda jde o graf funkce: 602 Ne 23 z 70
6. Určete, zda jde o graf funkce: 600 Ne 7. Určete, zda jde o tabulku představující funkci: x * o # $ y 1 3 3 2 593 Ano 8. Určete, zda jde o tabulku představující funkci: x 5 4 6 8 y * o # $ 597 Ne 9. Určete, zda jde o graf funkce: 601 Ne 24 z 70
10. Určete, zda jde o zápis funkce: y = 2x 2 + 6 Ano 598 ± Definiční obor funkce Určování definičního oboru funkce je trochu podobná činnost jako určování podmínek řešitelnosti u lomených výrazů. Musíme tedy vždy určit, pro jaká čísla funkce nenabývá žádné funkční hodnoty - jinými slovy, pro jaké hodnoty nezávisle proměnné neexistuje odpovídající závisle proměnná. Z uvedeného tedy vyplývá, že pokud má být definiční obor funkce jiný než celá množina reálných čísel, je to zpravidla tehdy, pokud se v rovnici, představující zápis funkce, vyskytuje proměnná ve jmenovateli, pod sudou odmocninou, za logaritmem, apod. Definiční obor funkce f zapisujeme: D(f) = R D(f) = (- ; 0> D(f) = {2; 6; 8} D(f) = R \ {0} Při zápisu tedy používáme označení číselných oborů, intervaly, případně množiny. ± Definiční obor funkce - ukázkové příklady 1. Určete definiční obor funkce f: y = ( 2x -1).( x + 3) Návod: Řešení: V zápisu rovnice funkce se vyskytuje sudá odmocnina, proto musíme dohlédnout, aby výraz pod touto odmocninou byl nezáporný. Tedy musí platit: (2x - 1). (x + 3) ³ 0 Aby byl součin nezáporný, musí být buď oba činitelé nezáporní nebo naopak obačinitelé nekladní. Řešíme tedy dvě situace: 1. (2x - 1) ³ 0 Ù (x + 3) ³ 0 2. (2x - 1) 0 Ù (x + 3) 0 x ³ 0,5 Ù x ³ -3 x 0,5 Ù x -3 x Î <0,5; + ) x Î (- ; -3> Vzhledem k tomu, že stačí, aby nastala alespoň jedna ze situací, je celkovým řešením sjednocení obou intervalů, tedy x Î (- ; -3> È <0,5; + ) x Î (- ; -3> È <0,5; + ) 621 2. Určete definiční obor D(f) funkce f: y = Návod: Řešení: 4 2 x V zápisu se sice vyskytuje sudá odmocnina, proto se nabízí uvést jako definiční obor všechna nezáporná čísla. Vzhledem k tomu, že ale pod odmocninou je sudá mocnina, ta vlastně nikdy nedosáhne záporné hodnoty. Proto v tomto případě není omezení žádné a definičním oborem jsou všechna reálná čísla. D(f) = R 618 25 z 70
3. Určete definiční obor D(t) funkce f: 620 y = Návod: Řešení: x 6-5x V zápisu rovnice se vyskytují sudé odmocniny. Musíme tedy dohlédnout, aby výrazy pod nimi byly nezáporné. Řešení tedy bude mít dvě části: 1. Čitatel - proto x ³ 0 2. Jmenovatel - proto 6-5x > 0 (rovnost vypadává, protože ve jmenovateli by jinak vyšla nula), odtud x < 6/5 Z obou závěrů uděláme nyní průnik, protože musí být splněny současně: Závěrem tedy bude uzavřený interval <0; 6/5) D(f) = <0; 6/5) 4. Určete definiční obor D(f) funkce f: 619 y = 6x - ( x Návod: 2 + 11) Řešení: V zápisu funkce se vyskytuje sudá odmocnina, proto musíme dohlédnout, aby výraz pod touto odmocninou nikdy nedosáhl záporné hodnoty. Proto musí platit, že 6x - (x 2 + 11) ³ 0 Znamená to tedy, že musíme vyřešit kvadratickou nerovnici. Nejprve si výraz na levé straně rozložíme na součin: 6x - (x 2 + 11) = -x 2 + 6x - 11 = -(x 2-6x + 11) Trojčlen v závorce můžeme rozložit na součin tak, že si vyřešíme pomyslnou kvadratickou rovnici x 2-6x + 11 = 0 přes vzorec a diskriminant. D = b 2-4ac = (-6) 2-4.1.11 = -8 Vzhledem k tomu, že diskriminant vyšel záporný, nemá kvadratická rovnice řešení, proto neexistuje ani rozklad trojčlenu na součin na levé straně nerovnice. Proto mohou nyní nastat dvě možnosti: 1. Buď je zadaná nerovnice splněna pro jakékoliv reálné číslo 2. Nebo není zadaná rovnice splněna pro žádné reálné číslo Která z obou možností nastane, zjistíme snadno tak, že si dosadíme libovolné číslo a posoudíme-je-li v tu chvíli splněna rovnost. Např. pro x = 0 dostaneme -11 ³ 0 To ale není splněno nikdy, proto definičním oborem není žádné reálné číslo, tedy definičním oborem je prázdná množina. D(f) = { } ± Definiční obor - procvičovací příklady 26 z 70
1. 627 2. 630 3. 623 2 y = x - + 3 - x Î {± Ö3} 3 x 2 4. 631 5. 626 6. 628 7. 622 8. 624 9. 629 27 z 70
10. 625 ± Vlastnosti funkce 1. Funkce rostoucí, klesající a konstantní Funkce je rostoucí, jestliže pro vyšší hodnotu nezávisle proměnné z definičního oboru nabývá i vyšší funkční hodnoty. Jinými slovy plati: " (x 2 > x 1) Î D Þ f(x 2) > f(x 1) Příkladem rostoucí funkce je y = 2x + 5 Funkce je klesající, jestliže pro vyšší hodnotu nezávisle proměnné z definičního oboru nabývá nižší funkční hodnoty. Jinými slovy plati: " (x 2 > x 1) Î D Þ f(x 2) < f(x 1) Příkladem klesající funkce je y = -2x + 3 Funkce je konstantní, jestliže pro libovolné dvě hodnoty nezávisle proměnné z definičního oboru nabývá vždy stejné funkční hodnoty. Jinými slovy plati: " (x 2 ¹ x 1) Î D Þ f(x 2) = f(x 1) Příkladem konstantní funkce je y = 6 Pozn.: Graf funkce rostoucí jde "do kopce", graf funkce klesající "jde z kopce", graf funkce konstantní je přímka (nebo její část) rovnoběžná s osou x. Pozn.: Funkce nerostoucí a funkce neklesající. 2. Funkce sudá a funkce lichá Funkce je sudá, jestliže pro " x Î D platí, že f(x) = f(-x) Graf funkce sudé je vždy osově souměrný podle osy y. Příklad sudé funkce: y = 2x 2 Funkce je lichá, jestliže pro " x Î D platí, že f(-x) = -f(x) Graf funkce liché je vždy středově souměrný podle počátku. Příklad liché funkce: y = 2x 3 3. Funkce periodická Periodická je taková funkce, která ve svém definičním oboru nabývá pravidelně se opakující hodnoty. Příklad periodické funkce: y = sin x ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Průsečíky s osami u funkcí Průsečíky se souřadnicovými osami určíme tak, že vždy řešíme příslušnou rovnici. Příklad: Je dána funkce y = 2x - 3 Určete průsečík X s osou x a průsečík Y s osou y. 28 z 70
Řešení: 1. Průsečík s osou x. Jedná se vlastně o bod ležící na ose x, tedy o bod, který má souřadnici y rovnu 0. Proto 2x - 3 = 0 a po vyřešení rovnice dostáváme x = 1,5 Bod X[1,5; 0] 2. Průsečík s osou y. Jedná se vlastně o bod ležící na ose y, tedy o bod, který má souřadnici x rovnu 0. Proto y = 2.0-3 = -3 Bod Y[0; -3] ± Vlastnosti funkce - procvičovací příklady 1. 634 2. 636 3. 641 4. 633 5. 642 6. 637 7. 639 8. 635 29 z 70
9. 638 10. 632 11. 640 ± Lineární funkce Lineární funkce je funkce, která je dána rovnicí y = ax + b, kde a, b jsou reálná čísla. Grafem lineární funkce je přímka (nebo její část). Definičním oborem každé lineární funkce jsou všechna reálná čísla. Oborem hodnot každé lineární funkce jsou všechna reálná čísla. Průsečíky grafu lineární funkce s osami: 1. s osou x: - v tomto případě je druhá souřadnice bodů rovna nule, proto do rovnice funkce dosadíme za y = 0 a vypočteme první souřadnici průsečíku s osou x. Příklad: Určete průsečík funkce y = 2x - 1 s osou x. Řešení: Hledaný bod X[x; y] Dosadíme za y = 0, proto 0 = 2x - 1 Vyřešíme vzniklou rovnici a dostáváme x = 0,5 30 z 70
Závěr: Hledaný průsečík je X[0.5; 0]. 2. s osou y: - v tomto případě je první souřadnice bodů rovna nule, proto do rovnice funkce dosadíme za x = 0 a vypočteme druhou souřadnici průsečíků s osou y. Příklad: Určete průsečík funkce y = 2x - 1 s osou y. Řešení: Hledaný bod Y[x;y] Dosadíme za x = 0, proto y = 2.0-1 Vyřešíme vzniklou rovnici a dostáváme y = -1 Závěr: Hledaný průsečík je Y[0; -1]. Zvláštní případy lineární funkce: 1. Je-li v rovnici lineární funkce číslo a = 0, pak y = 0. x + b, neboli y = b - jedná se o tzv. konstantní funkci - grafem je přímka, která je rovnoběžná s osou x 2. Je-li v rovnici lineární funkce číslo b = 0, pak y = ax + 0, neboli y = ax - jedná se o přímou úměrnost - grafem je přímka (nebo její část), která vždy prochází počátkem souřadného systému Vlastnosti lineární funkce: 1. Lineární funkce je rostoucí, je-li a > 0. 2. Lineární funkce je klesající, je-li a < 0. Číslo a se také někdy nazývá směrnice přímky. 31 z 70
Pozn.: Je-li a = 0, je funkce konstantní, tedy nerostoucí i neklesající. Určení rovnice lineární funkce ze zadaných bodů Vzhledem k tomu, že víme, že grafem lineární funkce je přímka, a přímka je vždy jednoznačně určena dvěma body, stačí nám pro zadání lineární funkce její dva body. Jedním z těchto bodů může být klidně některý z průsečíků s osami, případně i počátek souřadného systému. Příklad: Určete rovnici lineární funkce, jejíž graf prochází body A[2; 3], B[-1; 2] Řešení: Obecná rovnice je y = ax + b. Dosadíme do ní postupně souřadnice obou bodů: 3 = 2a + b 2 = -a + b ------------------ Dostali jsme soustavu rovnic, kterou vyřešíme sčítací nebo dosazovací metodou. Já použiji např. sčítací: První rovnici opíšu, druhou vynásobím dvěma: 3 = 2a + b 4 = -2a + 2b ------------------ Obě rovnice sečtu: 7 = 3b b = 7/3 Vrátím se k původním rovnicím a tentokráte opět první rovnici opíšu a druhou vynásobím (-1): 3 = 2a + b -2 = a - b ------------------ Opět obě rovnice sečtu: 1 = 3a a = 1/3 Dosadíme zpět do původní obecné rovnice lineární funkce a dostaneme: 1 7 y = x + 3 3 Tím jsme stanovili rovnici lineární funkce, která oběma body prochází. Grafické řešení soustavy lineárních rovnic Obě rovnice převedeme do tvaru y = ax + b a sestrojíme grafy obou nově vzniklých funkcí. Souřadnice průsečíku těchto funkcí představují řešení původní soustavy lineárních rovnic. ± Lineární funkce - procvičovací příklady 1. 678 32 z 70
2. 677 3. 668 4. 667 33 z 70
5. 669 6. 681 7. 674 8. 682 34 z 70
9. 672 10. 675 11. 670 35 z 70
12. 676 13. 680 14. 671 15. 673 36 z 70
16. 679 ± Kvadratická funkce Kvadratická funkce je funkce, která je dána rovnicí y = ax 2 + bx + c, kde a, b, c jsou reálná čísla a číslo a ¹ 0. Grafem kvadratické funkce je parabola (nebo její část). Graf kvadratické funkce y -1,5-1 -0,5 0 0,5 1 1,5 x Definičním oborem kvadratické funkce jsou všechna reálná čísla. Je-li číslo a > 0, pak má funkce minimum (viz horní obrázek), je-li a < 0, pak má funkce maximum. Graf kvadratické funkce -1,5-1 -0,5 0 0,5 1 1,5 y x Názvy členů funkce: ax 2... kvadratický člen 37 z 70
bx... lineární člen c... absolutní člen I. Kvadratická funkce bez lineárního a bez absolutního členu - jedná se o funkci, která je dána rovnicí y = ax 2 - definičním oborem jsou všechna reálná čísla - oborem hodnot je interval <0; + ), je-li a > 0 a interval (- ; 0> je-li a < 0 - souřadnice maxima (resp. minima): M[0; 0] - graf tedy protíná obě osy v počátku souřadného systému - čím je absolutní hodnota čísla a větší, tím je graf užší, sevřenější. II. Kvadratická funkce bez lineárního členu - jedná se o funkci, která je dána rovnicí y = ax 2 + c - definičním oborem jsou opět všechna reálná čísla - oborem hodnot je interval: pro a > 0... <c; + ) pro a < 0... (- ; c> - souřadnice maxima (resp. minima): M[0; c] - graf tedy protíná osu y v bodě, který nazýváme maximum (resp. minimum) - je-li c > 0 a zároveň a < 0 nebo c < 0 a zároveň a > 0, pak graf protíná i osu x, a to ve dvou bodech, které jsou osově souměrné podle osy y. Souřadnice průsečíků s osou x mají v tomto případě souřadnice: é - c ù X1ê ; 0 ú ë a û é - c ù X 2 ê- ; 0ú ë a û III. Kvadratická funkce se všemi členy - jedná se o funkci, která je dána rovnicí y = ax 2 + bx + c - definičním oborem jsou opět všechna reálná čísla Příklad.: Je dána funkce y = 2x 2 + 3x + 4. Určete, zda má funkce maximum nebo minimum, zjistěte jeho souřadnice a určete souřadnice průsečíků s oběma osami. Řešení: Zda má funkce maximum nebo minimum, to rozhodneme podle čísla a. Vzhledem k tomu, že a = 2, což je větší než nula, má funkce minimum. Jeho souřadnice určíme tzv. doplněním na čtverec. Postup: 1. Vytkneme číslo a... y = 2.(x 2 + 1,5x + 2) 2. Podíváme se, jaké znaménko je u lineárního členu a podle toho rozhodneme, zda použijeme vzorec (A+B) 2 nebo (A-B) 2. V tomto případě použijeme ten první. 3. Z kvadratického členu u trojčlenu v závorce určíme číslo A. V tomto případě je tedy x. 4. Z lineárního členu u trojčlenu v závorce určíme číslo B. V tomto případě je tedy 0,75 5. Použijeme vzorec a dostaneme y = 2.[(x + 0,75) 2-0,75 2 + 2] Pozn. 0,75 2 odečítáme proto, aby nebyla porušena rovnost, protože jsme to zahrnuli do závorky 6. Odstraníme hranatou závorku roznásobením číslem a: y = 2.(x + 0,75) 2 + 2,875 7. Určíme souřadnice hledaného minima: M[-0,75; 2,875] Všimněme si, že první souřadnici určujeme vždy s opačným znaménkem než má člen v závorce a naopak u druhé souřadnice zůstává znaménko zachováno. Určení průsečíků s osami: a) s osou x V tomto případě y = 0, dosadíme do rovnice funkce a vypočteme x 2x 2 + 3x + 4 = 0 Diskriminant D = 3 2-4.2.4 = 9-32 = -23 Vzhledem k tomu, že diskriminant vyšel záporný, nemá kvadratická rovnice řešení a neexistují tedy průsečíky s osou x. b) s osou y V tomto případě x = 0, dosadíme do rovnice funkce a vypočteme y y = 2.0 2 + 3.0 + 4 = 4 38 z 70
Hledané souřadnice tedy jsou Y[0; 4] Pokud máme souřadnice průsečíků a souřadnice extrému (tj. minima nebo maxima), pak můžeme snadno určit průběh grafu a graf tedy načrtnout. Číslo 2 před závorkou nám ještě říká, že graf bude trochu užší. Ačkoliv to nebylo úkolem, můžeme nyní i určit obor hodnot funkce zadané v předcházejícím příkladu. Je to jednoduché. Funkce má minimum, tedy hodnoty se nedostanou pod druhou souřadnici tohoto bodu. Oborem hodnot je tedy interval <2,875; + ) ± Kvadratická funkce - procvičovací příklady 1. 701 2. 707 3. 714 39 z 70
4. 699 5. 712 6. 697 40 z 70
7. 698 8. 713 9. 710 41 z 70
10. 706 Platí - viz graf 11. 715 12. 703 42 z 70
13. 705 Existuje - viz graf 14. 709 15. 700 43 z 70
16. 711 17. 702 18. 708 19. 704 Neexistuje - viz graf 44 z 70
± Mocninné funkce Mocninné funkce Mocninná funkce je taková funkce, ve které se vyskytuje obecně člen x n A. Uvažujme, že n je přirozené číslo: Nejjednodušším případem je funkce y = x n. Vlastnosti mocninné funkce y = x n : 1. Pro n - sudé: funkce je zdola omezená definičním oborem jsou všechna reálná čísla oborem hodnot je interval <0; + ) funkce je sudá funkce je rostoucí v intervalu (0; + ) funkce je klesající v intervalu (- ; 0) graf funkce je souměrný podle osy y grafem je parabola 2. Pro n - liché (n ¹ 1): funkce není ani zdola, ani shora omezená definičním oborem jsou všechna reálná čísla funkce je v celém definičním oboru rostoucí oborem hodnot jsou všechna reálná čísla graf funkce je středově souměrný podle počátku grafem je kubická parabola Bude-li mít mocninná funkce rovnici y = x n + c, pak je graf tvarově shodný s grafem funkce y = x n, avšak je posunutý ve směru osy y o hodnotu c. Bude-li mít mocninná funkce rovnici y = (x - a) n, pak graf je tvarově shodný s grafem funkce y = x n, avšak je posunutý ve směru osy x o hodnotu a. Pozn.: Logicky lze odvodit, že graf může být posunut současně ve směru obou os. B. Nyní uvažujme, že číslo n je záporné celé číslo Nejjednodušším případem je funkce y = x -n, kde n je přirozené číslo Vlastnosti mocninné funkce y = x -n, kde n Î N 1. Pro n - sudé: definičním oborem jsou všechna reálná čísla s výjimkou 0 oborem hodnot jsou všechna kladná reálná čísla v záporné části definičního oboru je funkce rostoucí, v kladné části definičního oboru je funkce klesající graf funkce je souměrný podle osy y 2. Pro n - liché: definičním oborem jsou všechna reálná čísla s výjimkou 0 oborem hodnot jsou všechna reálná čísla s výjimkou 0 funkce je v celém definičním oboru klesající graf funkce je souměrný podle počátku Pozn.: I v tomto případě můžeme funkci různě modifikovat posouváním ve směru osy y, ve směru osy x, 45 z 70
případně ve směru obou os. ± Mocninné funkce - procvičovací příklady 1. 755 2. Načrtněte graf funkce y = (1 - x) 3 756 46 z 70
3. 754 4. Načrtněte graf funkce y = (x - 1) -3 753 5. 751 47 z 70
6. Načrtněte graf funkce y = x -3-1 752 ± Vyjádření neznámé ze vzorce Vyjádření neznámé ze vzorce Při vyjadřování neznámé ze vzorce postupujeme obdobně, jako kdybychom řešili rovnici, s tím, že za neznámou považujeme veličinu, kterou potřebujeme vyjádřit. Základní pravidla: 1. Pokud některý člen převádíme z jedné strany "rovnice" na druhou, měníme u tohoto členu znaménko Příklad: Vyjadřujeme veličinu a ze zápisu 2a + 3b = 4mn, dostáváme 2a = 4mn - 3b 2. Pokud osamostatňujeme proměnnou, která je vázána v součinu, dělíme celou "rovnici" všemi činiteli, které se kromě osamostatňované proměnné v součinu vyskytují Příklad: Vyjadřujeme veličinu a ze zápisu 4abc 2 = 4mn, dostáváme a = (4mn) : (4bc 2 ) 3. Je-li proměnná, kterou chceme osamostatnit, zapsána ve druhé (resp. ve třetí mocnině), provedeme odmocnění (resp. třetí odmocnění) celé "rovnice". Příklad: Vyjadřujeme veličinu a ze zápisu a 2 = 4mn, dostáváme a = Ö(4mn) = 2Ö(mn) ± Vyjádření neznámé ze vzorce - procvičovací příklady 1. 716 z = 2S v 48 z 70
2. Pro výsledný odpor paralelně zapojených rezistorů platí vzorec: 1/R = 1/R 1 + 1/R 2. Vyjádřete veličinu R: R = R1. R2 R + R 1 2 724 3. Elektrická práce se vypočítá podle vzorce W = R. I 2. t. Vyjádřete veličinu I: I = W Rt 723 4. Ze vzorce S = 2. p. r. (r + v) pro výpočet povrchu rotačního válce vyjádřete veličinu v: 2 v = S - 2. p. r 2. p. r 5. Pro efektivní proud platí vzorec I = I m. 2/2. Vyjádřete z něj amplitudu I m: I m = I 2 728 725 6. Ze vzorce pro výpočet objemu pravidelného čtyřbokého jehlanu V = (1/3). a 2. v vyjádřete velikost a: a = 3V v 727 7. Ze vzorce pro výpočet povrchu rotačního kužele S = p. r. (r + s) vyjádřete stranu kužele s: S s = - r p. r 726 8. 720 9. 719 49 z 70
10. 718 m = F. r k 2 11. 717 S - cv a = 2 v 12. Pro výpočet tepla platí vzorec Q = m. c. (t 2 - t 1). Vyjádřete teplotu t 2: t 2 = Q/(c. m) + t 1 721 13. Pro výpočet transformátoru platí vzorec N 2/N 1 = U 2/U 1. Vyjádřete sekundární napětí U 2: U 2 = (N 2. U 1)/N 1 722 ± Rovnice Co je rovnice Rovnice je matematický zápis rovnosti dvou výrazů. př.: 2x + 5 = 7x - 3 Písmeno zapsané v rovnici nazýváme neznámá. Pokud určíme hodnotu neznámé, získáváme tzv. řešení rovnice nebo též kořen rovnice. Rovnice můžeme mít s jednou neznámou, se dvěma neznámými, s parametrem, s absolutní hodnotou; rovnice mohou být lineární, kvadratické, kubické, exponenciální, logaritmické, apod. Zabývat se budeme i řešením soustav rovnic, což je zápis dvou nebo více rovnic, zpravidla o dvou nebo více neznámých, přičemž všechny rovnice platí současně. Ekvivalentní úpravy rovnic 1. ekvivalentní úprava K oběma stranám rovnice můžeme přičíst (resp. odečíst) stejné číslo. př.: 2x + 3 = 7-3x /+3x 5x + 3 = 7 Pozn.: V praxi se nejedná o nic jiného než o poznatek, který nám říká, že při převodu členu obsaženého v součtu nebo v rozdílu z jedné strany rovnice na druhou měníme u tohoto členu znaménko. 50 z 70
2. ekvivalentní úprava Obě strany rovnice můžeme vynásobit, případně vydělit stejným číslem různým od nuly. př.: 8x = 24 /:8 x = 3 Pozn.: Pokud se u rovnic vyskytuje neznámá ve jmenovateli, musíme před zahájením řešení stanovit podmínky řešitelnosti. Pozn.: Zatím se budeme zabývat tzv. lineárními rovnicemi, což jsou takové rovnice, u nichž se neznámá vyskytuje pouze v první mocnině. Pozn.: Pokud při řešení rovnice vyjde závěr, kterým je nepravdivá rovnost (nerovnost), pak daná rovnice nemá řešení. Pokud při řešení rovnice vyjde závěr, kterým je pravdivá rovnost, pak daná rovnice má nekonečně mnoho řešení; řešením jsou pak všechna reálná čísla, jedná-li se o rovnici bez neznámé ve jmenovateli anebo všechna reálná čísla s výjimkou těch, která odporují podmínce řešitelnosti, jedná-li se o rovnici s neznámou ve jmenovateli. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Řešení jednoduchých rovnic - ukázkové příklady Příklad 1: Řešení: Příklad 2: Řešení: Příklad 3: 51 z 70
Řešení: Příklad 4: Řešení: Příklad 5: x = 9/7 Řešení: ± Lineární rovnice - jednoduché procvičovací příklady 52 z 70
1. 841 0,5 2. 845 1-3 3. 814 2 4. 818 6 5. 822 10 6. 806-1 7. 833-0,5 53 z 70
8. 820 3 9. 825 1 3 10. 839-1 11. 831-4 12. 807 1-6 13. 813-1 54 z 70
14. 836 11 15. 824 2 16. 816 1 17. 842 0,5 18. 808 5 19. 838 87 20. 821 3 55 z 70
21. 805 2 3 22. 835 4 23. 827-0,5 24. 809 0,5 25. 834-2,5 26. 830 13 27. 812-10 56 z 70
28. 850 0 29. 846-5 30. 828 4 3 31. 837 12 32. 823-1,2 33. 829 13 34. 817 10 57 z 70
35. 815 0,5 36. 840 1-3 37. 847-9 38. 843 0 39. 811-0,5 40. 810 5 58 z 70
41. 832-5 42. 848 0,1 43. 844-1 44. 849 Všechna reálná čísla 45. 819-2 46. 826 5 59 z 70
± Lineární rovnice - složitější procvičovací příklady 1. 767 3 2. 758 5 3. 777 4 4. 769 Nemá smysl 5. 763 8 6. 761 8 60 z 70
7. 2 3 2 3 ( 2x -1) - ( x -1) = 10x - ( x + 1) -1 1 760 8. 775 Nekonečně mnoho řešení 9. 762 2 10. 768 Nemá řešení 11. 765-12 12. 3 ( + 1) ( x + 1) x 1 - = 3 2 x x x -0,5 2 764 13. 771-33 61 z 70
14. 766-4 15. 772 14 16. 770 17. 774 1 18. 757-1 19. 759 1,2 62 z 70
20. 773 Nemá řešení 21. 776 Nemá řešení ± Soustavy rovnic Soustavy rovnic Soustava rovnic je zápis dvou nebo více rovnic, které musí platit současně. V soustavě rovnic se může vyskytovat různý počet neznámých. My se zaměříme na takové soustavy rovnic, kde počet neznámých odpovídá počtu rovnic v soustavě (tedy budeme řešit např. soustavu dvou rovnic o dvou neznámých nebo soustavu třech rovnic o třech neznámých, apod.) Soustavy rovnic můžeme řešit různými metodami - např.: metodou dosazovací metodou sčítací metodou, která kombinuje metodu sčítací a dosazovací metodou grafickou pomocí matic, resp. determinantů Zatím se omezíme na první dvě z uvedených metod. Řešení soustav rovnic metodou dosazovací Tento způsob řešení je založen na postupu, kdy z jedné rovnice vyjádříme jednu neznámou a tu pak dosadíme do zbývajících rovnic soustavy. Pokud byla zadána soustava dvou rovnic, pak už nyní řešíme jednu rovnici o jedné neznámé. Pokud původní soustava obsahovala tři nebo více rovnic, postup vyjádření neznámé opakujeme. Metoda dosazovací je vhodná tehdy, pokud u rovnic v základním tvaru (tj. u rovnic, které dostaneme po odstranění závorek a zlomků a následném sloučení členů) je alespoň u jedné neznámé v některé z rovnic koeficient 1 nebo (-1). Lze ji ale použít i jindy. Metota dosazovací se dále používá tehdy, je-li zadána soustava jedné lineární a jedné kvadratické rovnice. Takovými se ale budeme zabývat později. Metoda dosazovací se s úspěchem dá použít i při řešení soustav třech nebo více rovnic. Ukázkové příklady: Příklad 1: 63 z 70
Řešte soustavu rovnic: x + y = 3 x - y = -1 x = 3 - y (3 - y) - y = -1 3 - y - y = -1-2y = -4 y = 2 x = 3-2 x = 1 Výsledek zapíšeme: [x; y] = [1; 2] Zkouška: L 1 = 1 + 2 = 3 P 1 = 3 L 2 = 1-2 = -1 P 2 = -1 L 1 = P 1 L 2 = P 2 Příklad 2: Řešte soustavu rovnic: 2. (x + y) - 5. (y - x) = 17 3. (x + 2y) + 7. (3x + 5y) = 7 Řešení: 2. (x + y) - 5. (y - x) = 17 3. (x + 2y) + 7. (3x + 5y) = 7 2x + 2y - 5y + 5x = 17 3x + 6y + 21x + 35y = 7 7x - 3y = 17 24x + 41y = 7 17 + 3y x = 7 17 + 3y 24. + 41y = 7 7 408 + 72y + 41y = 7 7 408 + 72y + 287y = 49 359y = -359 y = -1 x = 2 Výsledek zapíšeme [x; y] = [2; -1] Zkouška: L 1 = 2. [2 + (-1)] - 5. (-1-2) = 2-5. (-3) = 17 P 1 = 17 64 z 70
L 2 = 3. [2 + 2.(-1)] + 7. [3. 2 + 5. (-1)] = 3. 0 + 7. 1 = 7 P 2 = 7 L 1 = P 1 L 2 = P 2 Příklad 3: Řešte soustavu rovnic x - y = 1 3x - 3y = 3 x = 1 + y 3. (1 + y) - 3y = 3 3 + 3y - 3y = 3 0 = 0 Soustava má nekonečně mnoho řešení. Výsledek zapíšeme: [x; y] = [x; x - 1] (v tomto obecném zápisu výsledku první neznámou volíme libovolně a druhou neznámou vyjádříme ze kterékoliv zadané rovnice) Ověření správnosti řešení: Pro x = 1 dostáváme [1; 0] L 1 = 1-0 = 1 P 1 = 1 L 2 = 3. 1-3. 0 = 3 P 2 = 3 L 1 = P 1 L 2 = P 2 Příklad 4: Řešte soustavu rovnic: 3x + y = 2 z + 1 3y + z = 2 x + 1 3x + z = 2 y + 1 -------------------- Stanovíme podmínky řešitelnosti: z ¹ -1; x ¹ -1; y ¹ -1 3x + y = 2. (z + 1) 3y + z = 2. (x + 1) 3x + z = 2. (y + 1) 3x + y = 2z + 2 3y + z = 2x + 2 3x + z = 2y + 2 3x + y - 2z = 2-2x + 3y + z = 2 3x - 2y + z = 2 Z první rovnice vyjádříme neznámou y: y = -3x + 2z + 2 (1) Dosadíme do zbývajících dvou rovnic: 3. (-3x + 2z + 2) + z = 2. (x + 1) 3x + z = 2. (-3x + 2z + 2 + 1) 65 z 70
-9x + 6z + 6 + z = 2x + 2 3x + z = -6x + 4z + 4 + 2-11x + 7z = -4 9x - 3z = 6 Druhou rovnici vykrátíme třemi, poté z ní vyjádříme neznámou z: z = 3x - 2 (2) Dosadíme do první rovnice: -11x + 7. (3x - 2) = -4-11x + 21x - 14 = -4 10x = 10 x = 1 Dosadíme do rovnice (2): z = 3. 1-2 = 1 Dosadíme do rovnice (1): y = -3. 1 + 2. 1 + 2 = 1 Výsledky neodporují podmínkám řešitelnosti. Zapíšeme výsledek: [x; y; z] = [1; 1; 1] Zkouška: 3.1+ 1 4 L = = 1+ 1 2 1 = 2 P 1 = 2 L 1 = P 1 3.1+ 1 4 L = = 2 2 = 1+ 1 2 P 2 = 2 L 2 = P 2 3.1+ 1 4 L = = 2 3 = P 3 = 2 L 3 = P 3 1+ 1 2 Shrnutí postupu řešení soustavy rovnic dosazovací metodou: 1. Jsou-li ve jmenovateli neznámé, stanovíme podmínky řešitelnosti 2. Rovnice upravíme do "základního" tvaru, tj. do tvaru, kdy na levé straně rovnice máme sloučené neznámé (v pořadí podle abecedy) a na pravé straně máme číslo; používáme přitom běžného postupu řešení samostatných rovnic - tedy nejprve odstraňujeme závorky, pak zlomky, atd. 3. Z libovolné rovnice vyjádříme libovolnou neznámou (výhodné je volit tu, kde je koeficient 1). 4. Tuto vyjádřenou neznámou dosadíme do zbývající rovnice (příp. do zbývajících rovnic, je-li jich více). 5. Vyřešíme vzniklou rovnici o jedné neznámé běžným způsobem (platí tehdy, pokud byla zadána soustava dvou rovnic o dvou neznámých; pokud rovnic bylo více, vznikla nám nyní soustava více rovnic a musíme dále opakovat kroky 2) - 4) ). 6. Vypočtenou neznámou dosadíme do rovnice, kde jsme vyjádřili první neznámou (krok 3) ) a vyřešíme druhou neznámou. 7. Provedeme zkoušku, a to tak, že dosazujeme do každé strany každé rovnice. 8. Zapíšeme výsledek uspořádanou dvojicí. Řešení soustav rovnic metodou sčítací Sčítací metodu je výhodné použít tehdy, pokud je u všech neznámých v rovnicích upravených do "základního" tvaru koeficient jiný než číslo 1 nebo (-1). Lze ji s výhodou ale samozřejmě použít i v případě, že tam jednička je. Sčítací metodu používáme zpravidla u soustavy dvou rovnic o dvou neznámých. Je ji ale možno použít i pro více rovnic. 66 z 70
Ukázkové příklady: Příklad 5: Řešte soustavu rovnic: 2. (x - 3y) = 15 4x - y = -3 2x - 6y = 15 (1) 4x - y = -3 Rovnice upravíme tak, aby po jejich sečtení vypadla neznámá x. Znamená to, že první rovnici vynásobíme číslem (-2) a druhou necháme beze změn. Pozn.: Sečíst rovnice znamená sečíst jejich levé strany a jejich pravé strany. -4x + 12y = -30 4x - y = -3 Rovnice sečteme -4x + 4x + 12y - y = -30-3 11y = -33 y = -3 Vrátíme se k rovnicím v zápisu (1), tj. k rovnicím upraveným do "základního" tvaru. Nyní je upravíme tak, aby po jejich sečtení vypadla neznámá y. Stačí tedy první rovnici ponechat a druhou vynásobit číslem (-6): 2x - 6y = 15-24x + 6y = 18 Obě rovnice opět sečteme: 2x - 24x - 6y + 6y = 15 + 18-22 x = 33 x = -1,5 Zapíšeme výsledek: [x; y] = [-1,5; -3] Zkouška se provádí stejným způsobem jako u dosazovací metody. Pozn.: Někdy se soustava rovnic také řeší tak, že jednu neznámou vyřešíme sčítací metodou a vzniklý kořen pak dosadíme do některé ze zadaných rovnic. Vyřešením rovnice o jedné neznámé pak získáme kořen druhý. V tomto případě ale už nelze hovořit o sčítací metodě. Pozn.: Pokud chceme řešit sčítací metodou soustavu více než dvou rovnic, pak postupujeme tak, že např. v soustavě třech rovnic, která je v "základním" tvaru, upravíme rovnice tak, aby po sečtení libovolných dvou rovnic vypadla jedna neznámá a při sečtení jiné libovolné dvojice vypadla tatáž neznámá. Tím získáme soustavu dvou rovnic o dvou neznámých, kterou pak řešíme podle postupu v příkladu 5. ± Soustavy rovnic - jednoduché procvičovací příklady 67 z 70
1. 904 Řešením je uspořádaná dvojice [11; 6] 2. 893 Řešením je uspořádaná dvojice [1; -1] 3. 907 Nemá řešení 4. 891 Nekonečně mnoho řešení 5. 897 Řešením je uspořádaná dvojice [1; -1]. 6. 900 Řešení je uspořádaná dvojice [1; 3] 68 z 70
7. 892 8. 896 Řešením je uspořádaná dvojice [1; 2] 9. 908 Řešením je uspořádaná dvojice [3; 2] 10. 905 Řešením je uspořádaná dvojice [7; 5] 11. 903 Nekonečně mnoho řešení 12. 901 Nekonečně mnoho řešení 13. 906 Řešením je uspořádaná dvojice [8; 3] 69 z 70
14. 895 Soustava nemá řešení. 15. 898 Řešením je uspořádaná dvojice [4; -3] 16. 894 Řešením je uspořádaná dvojice [1; -1] 17. 902 Nemá řešení. 18. 899 Řešením je uspořádaná dvojice [4; 2] 70 z 70