Часть 2, задание 4: Уравнение

Задание 4. Уравнения и системы уравнений

На ДВИ по математике уравнение (чаще всего это задание №4) выступает своеобразным фильтром. В отличие от стандартных школьных задач, где достаточно применить один алгоритм, здесь проверяется математическая культура: умение работать с ограничениями, грамотно использовать равносильные переходы и аккуратно отбирать корни. Голый ответ без обоснования переходов и проверки ограничений не оценивается.

Какие темы встречаются

Задание объединяет несколько разделов математики, часто переплетая их в одном условии:

  • Тригонометрические уравнения: сложные аргументы, отбор корней с учетом знаменателя или подкоренного выражения, однородные уравнения, вспомогательный угол.
  • Иррациональные уравнения: корни четной степени, требующие контроля знака правой части.
  • Показательные и логарифмические уравнения: переменное основание логарифма, нестандартные замены, применение свойств степеней.
  • Системы уравнений: комбинация разных функций (например, тригонометрия + логарифмы), требующая подстановки, разложения на множители или метода оценок (мажорант).

Общий подход: ОДЗ или равносильность

На ДВИ есть два законных способа не потерять корни и не приобрести лишние:

  1. Поиск полной ОДЗ (Области допустимых значений). Ты выписываешь все ограничения (подкоренные выражения неотрицательны, знаменатели не равны нулю, аргументы и основания логарифмов строго положительны), решаешь это как систему неравенств, а затем решаешь само уравнение и проверяешь, попали ли корни в ОДЗ.
  2. Равносильные переходы. Позволяют избежать решения сложных неравенств. Ты заменяешь уравнение на равносильную систему, в которую входят только те ограничения, которые действительно необходимы.

Опыт вступительных экзаменов показывает, что второй путь (равносильные переходы) часто безопаснее и быстрее, так как полная ОДЗ может состоять из неравенств, которые школьными методами решить крайне трудно.

Мини-справочник: что выписать на черновик

Листа формул на ДВИ не выдают. В первые 5 минут экзамена, пока голова свежая, выпиши на черновик опорный минимум. Ниже — то, что почти всегда нужно в задании 4 (полный свод — в справочнике).

Примеры задач

Логарифмические уравнения

Пример 1. Логарифмическое уравнение с переменным основанием

Реши уравнение log⁡x(2x2−5x+4)=2\log_{x} (2x^2 - 5x + 4) = 2.

Иррациональные уравнения

Пример 2. Иррациональное уравнение: условие g(x)⩾0g(x)\geqslant 0 отсекает посторонний корень

Реши уравнение x+7=x+1\sqrt{x + 7} = x + 1.

Показательные уравнения

Пример 3. Показательное уравнение: замена t=axt = a^x

Реши уравнение 4x−3⋅2x−4=04^{x} - 3\cdot 2^{x} - 4 = 0.

Тригонометрические уравнения

Пример 4. Однородное тригонометрическое уравнение

Реши уравнение sin⁡2x−4sin⁡xcos⁡x+3cos⁡2x=0\sin^2 x - 4\sin x\cos x + 3\cos^2 x = 0.

Пример 5. Вспомогательный угол

Реши уравнение sin⁡x+3cos⁡x=1\sin x + \sqrt{3}\cos x = 1.

Отбор корней: целочисленный перебор

Пример 6. Дробь = 0 с реальным пересечением серий (отбор перебором kk)

Реши уравнение sin⁡3xsin⁡x=0\dfrac{\sin 3x}{\sin x} = 0.

Пример 7. Тригонометрия с ограничениями (дробь = 0)

Реши уравнение sin⁡4x−sin⁡2xcos⁡x+sin⁡x=0\dfrac{\sin 4x - \sin 2x}{\cos x + \sin x} = 0.

Системы уравнений

Пример 8. Система: логарифм + алгебра (приведение к симметричной)

Реши систему

{log⁡2x+log⁡2y=3x+y=6\begin{cases} \log_{2} x + \log_{2} y = 3 \\ x + y = 6 \end{cases}
Пример 9. Метод оценок (мажорант)

Реши уравнение x−2+4−x=x2−6x+11\sqrt{x - 2} + \sqrt{4 - x} = x^2 - 6x + 11.

Частые ошибки

Оформление под рубрику ДВИ

ДВИ оценивают по рубрике с частичными баллами «±\pm»: важен не только финальный ответ, но и каждый логический переход. Ниже — образец полного оформления и список того, за что снимают баллы.

Стратегия на экзамене

Проверь себя
  1. Уравнение f(x)=g(x)\sqrt{f(x)} = g(x) равносильно системе f(x)=g2(x)f(x) = g^2(x) и какому условию?
  2. Решая x+7=x+1\sqrt{x+7} = x+1, получили корни x1=−3x_1 = -3 и x2=2x_2 = 2. Что идёт в ответ?
  3. При универсальной подстановке t=tg⁡x2t = \tg\dfrac{x}{2} какая серия может потеряться?
  4. Чему равно log⁡a(b2n)\log_a\left(b^{2n}\right) при a>0a > 0, a≠1a \neq 1, b≠0b \neq 0?