عنوان فعالیت: کار در کلاس حل معادلههای گویا ریاضی دهم انسانی
معادلههای زیر را حل کنید.
الف) $\mathbf{1 + \frac{8}{x^2} = \frac{4}{x}}$
ب) $\mathbf{\frac{x - 2}{x - 4} = \frac{x + 1}{x + 3}}$
پ) $\mathbf{\frac{24}{10 + m} + 1 = \frac{24}{10 - m}}$
ت) $\mathbf{\frac{y + 2}{y + 3} - \frac{y^2}{y^2 - 9} = 1 - \frac{y - 1}{3 - y}}$
ث) به ازای چه مقدار $\mathbf{a}$، معادلهی $\mathbf{\frac{x}{a - x} + \frac{a - x}{x} = \frac{a}{x}}$ دارای جواب $\mathbf{x = 2}$ است؟
پاسخ تشریحی و گام به گام کار در کلاس صفحه 35 ریاضی دهم انسانی
سلام به دانشآموزان!
این تمرینها شامل **معادلات گویا** هستند. برای حل این معادلات، باید:
1. **مخرج مشترک** بگیریم.
2. معادله را از حالت کسری خارج کنیم.
3. **ریشههای غیرمجاز** (که مخرج را صفر میکنند) را از جوابهای نهایی حذف کنیم.
---
### الف) $\mathbf{1 + \frac{8}{x^2} = \frac{4}{x}}$
1. **ریشهی غیرمجاز:** $\mathbf{x \neq 0}$
2. **مخرج مشترک:** $\mathbf{x^2}$
3. **ضرب در مخرج مشترک:**
$$\mathbf{x^2 \cdot (1) + x^2 \cdot (\frac{8}{x^2}) = x^2 \cdot (\frac{4}{x})}$$
$$\mathbf{x^2 + 8 = 4x}$$
4. **حل معادله درجه دوم:**
$$\mathbf{x^2 - 4x + 8 = 0}$$
**محاسبه $\mathbf{\Delta}$:** $\mathbf{\Delta = b^2 - 4ac = (-4)^2 - 4(1)(8) = 16 - 32 = -16}$
چون $\mathbf{\Delta < 0}$ است، معادله **ریشهی حقیقی ندارد**.
---
### ب) $\mathbf{\frac{x - 2}{x - 4} = \frac{x + 1}{x + 3}}$
1. **ریشههای غیرمجاز:** $\mathbf{x \neq 4}$ و $\mathbf{x \neq -3}$
2. **طرفین وسطین (ضرب متقابل):**
$$\mathbf{(x - 2)(x + 3) = (x + 1)(x - 4)}$$
3. **باز کردن پرانتزها (اتحاد جمله مشترک):**
* **سمت چپ:** $\mathbf{x^2 + (3-2)x + (-2)(3) = x^2 + x - 6}$
* **سمت راست:** $\mathbf{x^2 + (1-4)x + (1)(-4) = x^2 - 3x - 4}$
4. **حل معادله درجه اول:**
$$\mathbf{x^2 + x - 6 = x^2 - 3x - 4}$$
$$\mathbf{x - 6 = -3x - 4}$$
$$\mathbf{x + 3x = -4 + 6}$$
$$\mathbf{4x = 2 \Rightarrow x = \frac{2}{4} = \frac{1}{2}}$$
**تأیید:** $\mathbf{x = \frac{1}{2}}$ ریشهی غیرمجاز نیست. پس جواب مورد قبول است.
---
### پ) $\mathbf{\frac{24}{10 + m} + 1 = \frac{24}{10 - m}}$
1. **ریشههای غیرمجاز:** $\mathbf{m \neq -10}$ و $\mathbf{m \neq 10}$
2. **مخرج مشترک:** $\mathbf{(10 + m)(10 - m) = 100 - m^2}$
3. **ضرب در مخرج مشترک:**
$$\mathbf{24(10 - m) + 1(100 - m^2) = 24(10 + m)}$$
$$\mathbf{240 - 24m + 100 - m^2 = 240 + 24m}$$
4. **حل معادله درجه دوم:**
$$\mathbf{-m^2 - 24m + 340 = 240 + 24m}$$
$$\mathbf{-m^2 - 24m - 24m + 340 - 240 = 0}$$
$$\mathbf{-m^2 - 48m + 100 = 0 \Rightarrow m^2 + 48m - 100 = 0}$$
5. **تجزیه (جمله مشترک):** دو عدد که ضربشان $\mathbf{-100}$ و جمعشان $\mathbf{48}$ باشد، $\mathbf{+50}$ و $\mathbf{-2}$ هستند.
$$\mathbf{(m + 50)(m - 2) = 0}$$
$$\mathbf{m = -50 \text{ یا } m = 2}$$
**تأیید:** هر دو ریشه غیرمجاز نیستند. پس هر دو جواب مورد قبولاند.
---
### ت) $\mathbf{\frac{y + 2}{y + 3} - \frac{y^2}{y^2 - 9} = 1 - \frac{y - 1}{3 - y}}$
1. **ریشههای غیرمجاز و تجزیه مخرجها:**
* $\mathbf{y^2 - 9 = (y - 3)(y + 3)}$
* $\mathbf{3 - y = -(y - 3)}$
* **ریشههای غیرمجاز:** $\mathbf{y \neq 3}$ و $\mathbf{y \neq -3}$
2. **بازنویسی معادله با مخرجهای استاندارد:**
$$\mathbf{\frac{y + 2}{y + 3} - \frac{y^2}{(y - 3)(y + 3)} = 1 - \frac{-(y - 1)}{-(y - 3)}}$$
$$\mathbf{\frac{y + 2}{y + 3} - \frac{y^2}{(y - 3)(y + 3)} = 1 + \frac{y - 1}{y - 3}}$$
3. **مخرج مشترک:** $\mathbf{(y - 3)(y + 3)}$
4. **ضرب در مخرج مشترک:**
$$\mathbf{(y + 2)(y - 3) - y^2 = 1(y - 3)(y + 3) + (y - 1)(y + 3)}$$
5. **باز کردن پرانتزها:**
* **سمت چپ:** $\mathbf{(y^2 - y - 6) - y^2 = -y - 6}$
* **سمت راست:** $\mathbf{(y^2 - 9) + (y^2 + 2y - 3) = 2y^2 + 2y - 12}$
6. **حل معادله درجه دوم:**
$$\mathbf{-y - 6 = 2y^2 + 2y - 12}$$
$$\mathbf{0 = 2y^2 + 3y - 6}$$
7. **محاسبه $\mathbf{\Delta}$:** $\mathbf{\Delta = 3^2 - 4(2)(-6) = 9 + 48 = 57}$
$$\mathbf{y = \frac{-3 \pm \sqrt{57}}{4}}$$
**تأیید:** ریشهها غیرمجاز نیستند.
$$\mathbf{\text{جوابها: } y = \frac{-3 + \sqrt{57}}{4} \text{ یا } y = \frac{-3 - \sqrt{57}}{4}}$$
---
### ث) $\mathbf{\frac{x}{a - x} + \frac{a - x}{x} = \frac{a}{x}}$ دارای جواب $\mathbf{x = 2}$ است؟
1. **ریشههای غیرمجاز:** $\mathbf{x \neq 0}$ و $\mathbf{x \neq a}$
2. **جایگذاری $\mathbf{x = 2}$:** از آنجا که $\mathbf{x = 2}$ جواب است، باید در معادله صدق کند.
$$\mathbf{\frac{2}{a - 2} + \frac{a - 2}{2} = \frac{a}{2}}$$
3. **مخرج مشترک:** $\mathbf{2(a - 2)}$
4. **ضرب در مخرج مشترک:**
$$\mathbf{2(2) + (a - 2)(a - 2) = a(a - 2)}$$
$$\mathbf{4 + (a^2 - 4a + 4) = a^2 - 2a}$$
5. **حل معادله:**
$$\mathbf{a^2 - 4a + 8 = a^2 - 2a}$$
$$\mathbf{-4a + 8 = -2a}$$
$$\mathbf{8 = -2a + 4a}$$
$$\mathbf{8 = 2a \Rightarrow a = 4}$$
**تأیید ریشههای غیرمجاز:** اگر $\mathbf{a = 4}$، ریشههای غیرمجاز $\mathbf{x \neq 0}$ و $\mathbf{x \neq 4}$ هستند. $\mathbf{x = 2}$ مجاز است.
**پاسخ نهایی:** معادله به ازای $\mathbf{a = 4}$ دارای جواب $\mathbf{x = 2}$ است.