Задание 10 · Задачи с прикладным содержанием
10.4. Иррациональные уравнения и неравенства
Для репетитора: показать ответы
1. Какие формулы встречаются
В иррациональных моделях неизвестная стоит под знаком корня. Примеры: скорость через корень из энергии, длина движущегося тела (например, ракеты) уменьшается с ростом скорости, расстояние до горизонта, период колебаний. Решение сводится к иррациональному уравнению или неравенству.
Общий порядок: выписать данные и единицы, подставить числа, составить уравнение или неравенство, найти ОДЗ, решить, проверить смысл ответа (например, скорость ракеты должна быть меньше скорости света).
2. Основные понятия
- Арифметический корень \(n\)-й степени из \(a\) — число, \(n\)-я степень которого равна \(a\). При чётном \(n\) должно быть \(a\ge0\); при нечётном \(n\) подходит любое \(a\).
- Уравнение называют иррациональным, если переменная находится под знаком корня.
- Уравнения равносильны, если множества их корней совпадают. Если корни одного включают корни другого, но не наоборот, оно является следствием другого — тогда возможны посторонние корни.
3. Иррациональные уравнения
- \(\sqrt{f(x)}=g(x)\) равносильно системе \(\begin{cases}g(x)\ge0,\\ f(x)=g^2(x).\end{cases}\)
- Нечётный корень: достаточно приравнять подкоренное выражение к \(g(x)^n\), так как такой корень существует при любом действительном значении.
- Возведение в квадрат. Можно возвести обе части в квадрат, решить полученное уравнение и проверить каждый корень подстановкой в исходное уравнение — после возведения появляются посторонние корни.
- Замена переменной. Например, при \(t=\sqrt{x+3}\) получают квадратное уравнение относительно \(t\); при этом помнят, что \(t\ge0\).
ОДЗ и проверка
Подкоренное выражение при чётном корне неотрицательно, знаменатели не равны нулю. Выписывайте ОДЗ до преобразований. После возведения в квадрат подставьте найденные значения в исходное уравнение или сверьте с ОДЗ — корень, не входящий в ОДЗ, отбрасывается.
4. Иррациональные неравенства
Правила возведения в степень
- При возведении в нечётную степень получается неравенство, равносильное исходному.
- При возведении в чётную степень равносильность сохраняется только тогда, когда обе части неотрицательны.
Равносильные системы (чётный корень, квадратный корень)
| Неравенство | Равносильно |
|---|---|
| \(\sqrt{A}<B\) | \(\begin{cases}A\ge0,\\ B>0,\\ A<B^2\end{cases}\) |
| \(\sqrt{A}>B\) | совокупность: \(\begin{cases}B\ge0,\\ A>B^2\end{cases}\) или \(\begin{cases}A\ge0,\\ B<0\end{cases}\) |
| \(\sqrt{A}<\sqrt{B}\) | \(\begin{cases}A\ge0,\\ A<B\end{cases}\) |
Для нечётного корня: \(\sqrt[n]{A}<B\) равносильно \(A<B^n\).
Для нестрогих знаков в системах знаки \(<\), \(>\) заменяются на \(\le\), \(\ge\) соответственно.
Другие приёмы
- Замена переменной, если одно и то же выражение с корнем повторяется (например, \(t=\sqrt{\ldots}\), затем решается неравенство относительно \(t\) с условием \(t\ge0\)).
- Умножение на сопряжённое выражение помогает избежать громоздких вычислений.
- Графический метод и свойства функций (монотонность, ограниченность) дают приблизительный результат и требуют проверки.
- Возведение в квадрат без проверки знаков — главная ошибка в неравенствах: получаются посторонние решения.
- Пропуск ОДЗ: условия подкоренных выражений нужно выписывать и пересекать с решением.
- Не проверены найденные корни подстановкой в исходное уравнение.
- Не учтено, что правая часть должна быть неотрицательной (например, при замене отбрасывают \(t=-2\)).
- Неверная запись системы для \(\sqrt{A}<\sqrt{B}\): должно быть \(A<B\), а не \(A>B\).
Разобранные примеры
Пример 1
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением Скорость
(в км/ч)
где l — пройденный автомобилем путь (в км). Найдите, сколько километров проедет автомобиль к моменту, когда он разгонится до скорости 90 км/ч.
Решение
Выразим путь из формулы для скорости и найдём его:
Ответ: 0,9.
Пример 2
Гоночный автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a км/ч2. в конце
где l — пройденный автомобилем путь в км. Определите ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав
Решение
Выразим ускорение из формулы для скорости и найдём его:
Ответ: 7200.
Пример 3
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a км/ч2. Скорость вычисляется по формуле где l — пройденный автомобилем путь. Найдите ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав 250 метров, приобрести скорость 60 км/ч. Ответ выразите в км/ч2.
Решение
Выразим ускорение из формулы для скорости и найдём его:
Ответ: 7200.
- «Решение иррациональных уравнений. Подготовка к ЕГЭ», урок алгебры в 11 классе, И. Н. Тютюнникова, infourok.ru, 2013
- «Решение иррациональных неравенств», Д. Я. Корнилов, fs.edu21.cap.ru
- «Задачи с прикладным содержанием (задание 9)», презентация Т. В. Насоновой и О. Н. Голинченко, ИРО Краснодарского края (iro23.ru), 2025
- «Задачи с прикладным содержанием» (теория к заданию), examer.ru
- «Задание 10 ЕГЭ по математике профильного уровня 2027: теория и практика», egeturbo.ru
- Решу ЕГЭ, математика профильного уровня (math-ege.sdamgia.ru): условия и решения разобранных примеров
- У1
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a км/ч2. Скорость вычисляется по формуле
, где l — пройденный автомобилем путь. Найдите ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав один километр, приобрести скорость 110 км/ч. Ответ выразите в км/ч2 .
- У2
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a = 5000 км/ч2. Скорость вычисляется по формуле
где l — пройденный автомобилем путь в км. Найдите, сколько километров проедет автомобиль к моменту, когда он разгонится до скорости 100 км/ч.
- У3
Скорость автомобиля, разгоняющегося с места старта по прямолинейному отрезку пути длиной l км с постоянным ускорением
a км/ч 2, вычисляется по формулеОпределите наименьшее ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав один километр, приобрести скорость не менее 100 км/ч. Ответ выразите в км/ч2.
- У4
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a км/ч 2 . Скорость вычисляется по формуле
, где l — пройденный автомобилем путь. Найдите ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав 0,8 километра, приобрести скорость 120 км/ч. Ответ выразите в км/ч2 .
- У5
Наблюдатель находится на высоте h, выраженной в метрах. Расстояние от наблюдателя до наблюдаемой им линии горизонта, выраженное в километрах, вычисляется по формуле
где
км — радиус Земли. С какой высоты горизонт виден на расстоянии 16 километров? Ответ выразите в метрах.
- У6
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a км/ч 2. Скорость вычисляется по формуле
где l — пройденный автомобилем путь. Найдите ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав 0,5 километра, приобрести скорость 70 км/ч. Ответ выразите в км/ч2.
- У7
Наблюдатель находится на высоте h, выраженной в метрах. Расстояние от наблюдателя до наблюдаемой им линии горизонта, выраженное в километрах, вычисляется по формуле
где
км — радиус Земли. С какой высоты горизонт виден на расстоянии 8 километров? Ответ выразите в метрах.
- У8
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a = 0,4 м/с2. Скорость υ вычисляется по формуле
, где l — пройденный автомобилем путь в м. Найдите, сколько метров проедет автомобиль к моменту, когда он разгонится до скорости 30 м/с.
- У9
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a км/ч 2 . Скорость вычисляется по формуле
, где l — пройденный автомобилем путь. Найдите ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав 0,8 километра, приобрести скорость 160 км/ч. Ответ выразите в км/ч2 .
- У10
Расстояние от наблюдателя, находящегося на высоте h м над землёй, выраженное в километрах, до наблюдаемой им линии горизонта вычисляется по формуле
где R = 6400 км — радиус Земли. Человек, стоящий на холме, видит горизонт на расстоянии 8 км. На сколько метров нужно подняться человеку, чтобы расстояние до горизонта увеличилось до 11,2 километров?
- У11
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a = 0,7 м/с2. Скорость υ вычисляется по формуле
, где l — пройденный автомобилем путь. Найдите, сколько километров проедет автомобиль к моменту, когда он разгонится до скорости 35 м/с.
- У12
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a км/ч2 . Скорость вычисляется по формуле
, где l — пройденный автомобилем путь. Найдите ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав 0,7 километра, приобрести скорость 105 км/ч. Ответ выразите в км/ч2 .
- У13
Расстояние от наблюдателя, находящегося на небольшой высоте h километров над землёй, до наблюдаемой им линии горизонта вычисляется по формуле
где
— радиус Земли. С какой высоты горизонт виден на расстоянии 160 километров? Ответ выразите в километрах.
- У14
Расстояние от наблюдателя, находящегося на небольшой высоте h километров над землёй, до наблюдаемой им линии горизонта вычисляется по формуле
где
— радиус Земли. С какой высоты горизонт виден на расстоянии 144 километров? Ответ выразите в километрах.
- У15
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a км/ч 2 . Скорость вычисляется по формуле
, где l — пройденный автомобилем путь. Найдите ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав 1,1 километра, приобрести скорость 110 км/ч. Ответ выразите в км/ч2 .
- У16
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a км/ч 2. Скорость вычисляется по формуле
где l — пройденный автомобилем путь. Найдите ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав 0,5 километра, приобрести скорость 80 км/ч. Ответ выразите в км/ч2.
- У17
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением
a км/ч2. Скорость вычисляется по формулегде l — пройденный автомобилем путь. Найдите ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав один километр, приобрести скорость 70 км/ч. Ответ выразите в км/ч2.
- У18
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a км/ч2. Скорость υ (в км/ч) вычисляется по формуле
где l — пройденный автомобилем путь (в км). Найдите, с каким постоянным ускорением двигался автомобиль, если он достиг скорости 80 км/ч, проехав 0,2 км.
- У19
Наблюдатель находится на высоте h, выраженной в метрах. Расстояние от наблюдателя до наблюдаемой им линии горизонта, выраженное в километрах, вычисляется по формуле
где
— радиус Земли. С какой высоты горизонт виден на расстоянии 4 километров? Ответ выразите в метрах.км
- У20
Расстояние (в км) от наблюдателя, находящегося на высоте h м над землeй, до видимой им линии горизонта вычисляется по формуле
где
— радиус Земли. Человек, стоящий на пляже, видит горизонт на расстоянии 4,8 км. К пляжу ведeт лестница, каждая ступенька которой имеет высоту 20 см. На какое наименьшее количество ступенек нужно подняться человеку, чтобы он увидел горизонт на расстоянии не менее 6,4 километров?км
- У21
Расстояние от наблюдателя, находящегося на высоте h м над землeй, выраженное в километрах, до видимой им линии горизонта вычисляется по формуле
где
км — радиус Земли. Человек, стоящий на пляже, видит горизонт на расстоянии 4,8 километров. К пляжу ведeт лестница, каждая ступенька которой имеет высоту 10 см. На какое наименьшее количество ступенек нужно подняться человеку, чтобы он увидел горизонт на расстоянии не менее 6,4 километров?
- У22
Наблюдатель находится на высоте h, выраженной в метрах. Расстояние от наблюдателя до наблюдаемой им линии горизонта, выраженное в километрах, вычисляется по формуле
где R = 6400 км — радиус Земли. С какой высоты горизонт виден на расстоянии 192 километров? Ответ выразите в метрах.
- У23
Наблюдатель находится на высоте h, выраженной в метрах. Расстояние от наблюдателя до наблюдаемой им линии горизонта, выраженное в километрах, вычисляется по формуле
где
км — радиус Земли. С какой высоты горизонт виден на расстоянии 8 километров? Ответ выразите в метрах.
- У24
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a = 32000 км/ч2. Скорость вычисляется по формуле
, где l — пройденный автомобилем путь. Найдите, сколько километров проедет автомобиль к моменту, когда он разгонится до скорости 160 км/ч
- Д1
При движении ракеты еe видимая для неподвижного наблюдателя длина, измеряемая в метрах, сокращается по закону
где
м — длина покоящейся ракеты,
км/с — скорость света, а υ — скорость ракеты (в км/с). Какова должна быть минимальная скорость ракеты, чтобы еe наблюдаемая длина стала не более 21 м? Ответ выразите в км/с.
- Д2
Расстояние (в км) от наблюдателя, находящегося на небольшой высоте h километров над землeй, до наблюдаемой им линии горизонта вычисляется по формуле
где
— радиус Земли. С какой высоты горизонт виден на расстоянии 4 километра? Ответ выразите в километрах.(км)
- Д3
Автомобиль массой m кг начинает тормозить и проходит до полной остановки путь S м. Сила трения F (в Н), масса автомобиля m
(в кг), время t(в с) и пройденный путь S (в м) связаны соотношениемОпределите, сколько секунд заняло торможение, если известно, что сила трения равна 2000 Н, масса автомобиля — 1500 кг, путь — 600 м.
- Д4
При движении ракеты еe видимая для неподвижного наблюдателя длина, измеряемая в метрах, сокращается по закону
где
м — длина покоящейся ракеты,
км/с — скорость света, а υ — скорость ракеты (в км/с). Какова должна быть минимальная скорость ракеты, чтобы еe наблюдаемая длина стала не более 72 м? Ответ выразите в км/с.
- Д5
Расстояние от наблюдателя, находящегося на небольшой высоте h километров над землeй, до наблюдаемой им линии горизонта вычисляется по формуле
где
(км) — радиус Земли. С какой высоты горизонт виден на расстоянии 16 километров? Ответ выразите в километрах.
- Д6
При движении ракеты еe видимая для неподвижного наблюдателя длина, измеряемая в метрах, сокращается по закону
где
м — длина покоящейся ракеты,
км/с — скорость света, а
— скорость ракеты (в км/с). Какова должна быть минимальная скорость ракеты, чтобы еe наблюдаемая длина стала не более 68 м? Ответ выразите в км/с.
- Д7
Расстояние от наблюдателя, находящегося на высоте h м над землeй, выраженное в километрах, до видимой им линии горизонта вычисляется по формуле
где
км — радиус Земли. Человек, стоящий на пляже, видит горизонт на расстоянии 3,2 километров. К пляжу ведeт лестница, каждая ступенька которой имеет высоту 15 см. На какое наименьшее количество ступенек нужно подняться человеку, чтобы он увидел горизонт на расстоянии не менее 6,4 километров?
- Д8
Расстояние от наблюдателя, находящегося на небольшой высоте h километров над землeй, до наблюдаемой им линии горизонта вычисляется по формуле
где
(км) — радиус Земли. С какой высоты горизонт виден на расстоянии 116 километров? Ответ выразите в километрах.
- Д9
При движении ракеты её видимая для неподвижного наблюдателя длина, измеряемая в метрах, вычисляется по закону
где
м — длина покоящейся ракеты,
км/с — скорость света, а
— скорость ракеты (в км/с). Какова должна быть скорость ракеты, чтобы её наблюдаемая длина стала равна 57 м? Ответ выразите в км/с.
- Д10
Расстояние от наблюдателя, находящегося на высоте h м над землeй, выраженное в километрах, до видимой им линии горизонта вычисляется по формуле
где
км — радиус Земли. Человек, стоящий на пляже, видит горизонт на расстоянии 12 км. К пляжу ведeт лестница, каждая ступенька которой имеет высоту 20 см. На какое наименьшее количество ступенек нужно подняться человеку, чтобы он увидел горизонт на расстоянии не менее 44 километров?
- Д11
Расстояние от наблюдателя, находящегося на небольшой высоте h километров над землeй, до наблюдаемой им линии горизонта вычисляется по формуле
где
(км) — радиус Земли. С какой высоты горизонт виден на расстоянии 28 километров? Ответ выразите в километрах.
- Д12
Расстояние от наблюдателя, находящегося на высоте h м над землёй, выраженное в километрах, до наблюдаемой им линии горизонта вычисляется по формуле
где R = 6400 км — радиус Земли. Человек, стоящий на холме, видит горизонт на расстоянии 7,2 км. На сколько метров нужно подняться человеку, чтобы расстояние до горизонта увеличилось до 10,4 километров?
- Д13
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a км/ч2 . Скорость вычисляется по формуле
, где l — пройденный автомобилем путь. Найдите ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав 0,8 километра, приобрести скорость 100 км/ч. Ответ выразите в км/ч2 .
- Д14
Расстояние от наблюдателя, находящегося на небольшой высоте
километров над землёй, до наблюдаемой им линии горизонта вычисляется по формуле
, где
км — радиус Земли. С какой высоты горизонт виден на расстоянии 48 километров? Ответ выразите в километрах.
- Д15
Расстояние от наблюдателя, находящегося на небольшой высоте
километров над землёй, до наблюдаемой им линии горизонта вычисляется по формуле
, где
км — радиус Земли. С какой высоты горизонт виден на расстоянии 32 километра? Ответ выразите в километрах.
- Д16
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a км/ч2. Скорость вычисляется по формуле
, где l — пройденный автомобилем путь. Найдите ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав один километр, приобрести скорость 120 км/ч. Ответ выразите в км/ч2.
- Д17
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением
a км/ч2. Скорость вычисляется по формулегде l — пройденный автомобилем путь. Найдите ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав 0,5 километра, приобрести скорость 130 км/ч. Ответ выразите в км/ч2.
- Д18
Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением
a км/ч2. Скорость вычисляется по формулегде l — пройденный автомобилем путь. Найдите ускорение, с которым должен двигаться автомобиль, чтобы, проехав 0,3 километра, приобрести скорость 120 км/ч. Ответ выразите в км/ч2.
- Д19
Расстояние (в км) от наблюдателя, находящегося на высоте h м над землeй, выраженное в километрах, до наблюдаемой им линии горизонта вычисляется по формуле
где
— радиус Земли. Человек, стоящий на пляже, видит горизонт на расстоянии 4,8 км. На сколько метров нужно подняться человеку, чтобы расстояние до горизонта увеличилось до 6,4 километров?км
- Д20
Расстояние от наблюдателя, находящегося на высоте h м над землeй, выраженное в километрах, до наблюдаемой им линии горизонта вычисляется по формуле
где
км — радиус Земли. Человек, стоящий на пляже, видит горизонт на расстоянии 5,6 км. На сколько метров нужно подняться человеку, чтобы расстояние до горизонта увеличилось до 10,4 километров?
- Д21
Расстояние от наблюдателя, находящегося на высоте h м над землeй, выраженное в километрах, до наблюдаемой им линии горизонта вычисляется по формуле
где
км — радиус Земли. Человек, стоящий на пляже, видит горизонт на расстоянии 4 км. На сколько метров нужно подняться человеку, чтобы расстояние до горизонта увеличилось до 48 километров?
- Д22
При движении ракеты её видимая для неподвижного наблюдателя длина, измеряемая в метрах, вычисляется по закону
где
м — длина покоящейся ракеты,
км/с — скорость света, а
— скорость ракеты (в км/с). Какова должна быть скорость ракеты, чтобы её наблюдаемая длина стала равна 14 м? Ответ выразите в км/с.
- Д23
Расстояние от наблюдателя, находящегося на высоте h м над землёй, выраженное в километрах, до видимой им линии горизонта вычисляется по формуле
где R = 6400 км — радиус Земли. Человек, стоящий на пляже, видит горизонт на расстоянии 3,2 км. К пляжу ведёт лестница, каждая ступенька которой имеет высоту 15 см. На какое наименьшее количество ступенек нужно подняться человеку, чтобы он увидел горизонт на расстоянии не менее 6,4 километров?
- Д24
При движении ракеты еe видимая для неподвижного наблюдателя длина, измеряемая в метрах, сокращается по закону
где
м — длина покоящейся ракеты,
км/с — скорость света, а υ — скорость ракеты (в км/с). Какова должна быть минимальная скорость ракеты, чтобы еe наблюдаемая длина стала не более 6 м? Ответ выразите в км/с.