Задание 13 ЕГЭ профиль: уравнения всех типов с отбором корней
Подтемы
- Показательные уравнения12 задач
- Логарифмические уравнения11 задач
- Иррациональные уравнения6 задач
- Рациональные уравнения5 задач
- Тригонометрия и логарифмы42 задач
- Тригонометрические уравнения, сводимые к квадратным72 задач
- Тригонометрические уравнения, разложение на множители78 задач
- Тригонометрия и иррациональности56 задач
- Тригонометрические уравнения, сводимые к однородным12 задач
- Тригонометрические уравнения, исследование ОДЗ53 задач
- Тригонометрические уравнения, разные задачи63 задач
- Тригонометрия и показательные выражения45 задач
- Другие уравнения смешанного типа9 задач
Что проверяет задание
Задание 13 — это уравнение, которое нужно решить полностью, а затем (во втором пункте) выбрать из найденных корней те, что попадают в заданный промежуток или отрезок. Проверяются три навыка одновременно:
- умение сводить сложное уравнение (тригонометрическое, показательное, логарифмическое, иррациональное или смешанное) к алгебраическому через замену переменной;
- аккуратная работа с ОДЗ — областью допустимых значений, без которой легко получить посторонние корни;
- умение отбирать корни на числовом промежутке, сравнивая точные значения (с , логарифмами, корнями) с границами отрезка.
Задание считается одним из самых объёмных по вычислениям в первой части экзамена, поэтому именно здесь чаще всего теряются баллы из-за невнимательности, а не из-за незнания теории.
Как выглядит формулировка и сколько баллов
Стандартная формулировка состоит из двух пунктов:
- а) Решите уравнение (общее решение, часто с параметром , если уравнение тригонометрическое).
- б) Найдите (или укажите) корни, принадлежащие заданному отрезку или интервалу.
За задание можно получить максимум 2 балла:
- 2 балла — оба пункта верны, с обоснованным решением;
- 1 балл — верно решён только пункт а) (без ошибок в вычислениях, но без отбора или с ошибкой в отборе), либо получен верный ответ в пункте б) при наличии вычислительной ошибки в пункте а), не влияющей на итоговый отбор;
- 0 баллов — уравнение решено с ошибкой по существу, либо решение отсутствует.
Особое внимание эксперты уделяют обоснованию ОДЗ и корректности отбора корней — это отдельный проверяемый шаг, а не «довесок».
Что нужно знать
- Основное тригонометрическое тождество: , , .
- Формулы двойного угла: , .
- Простейшие тригонометрические уравнения: ; ; .
- Свойства степеней: , , для любого при .
- Свойства логарифмов: (при ), (с учётом чётности ), ОДЗ логарифма: аргумент , основание , основание .
- Иррациональные уравнения: ; при возведении в квадрат корни могут появляться посторонние — проверка обязательна.
- Уравнение под корнем чётной степени или в знаменателе всегда требует ОДЗ: подкоренное выражение (или , если корень в знаменателе), знаменатель .
- Однородное тригонометрическое уравнение вида решается делением на (при условии , что проверяется отдельно).
- Приближённые значения для отбора корней: , , , ; для логарифмов удобно оценивать через степени: , значит между и .
Методы решения
1. Метод замены переменной (показательные и тригонометрические уравнения). Показательное уравнение вида сводится к квадратному заменой (). Пример: . Замена : или , откуда или .
2. Разложение на множители. Если уравнение можно представить как произведение множителей, равное нулю, решаем каждый множитель отдельно с учётом ОДЗ. Пример: или .
3. Однородные тригонометрические уравнения. Уравнение делится на (проверив, что не является корнем), получаем квадратное уравнение относительно . Пример: . Деление на : или .
4. Метод учёта ОДЗ (область допустимых значений). Прежде чем решать уравнение с корнями, логарифмами или дробями, находим область, где уравнение имеет смысл, и в конце проверяем каждый найденный корень на принадлежность этой области. Пример: . ОДЗ: . Только после этого решаем уравнение и отбираем корни, удовлетворяющие условию .
5. Метод потенцирования (для иррациональных и логарифмических уравнений). Освобождаемся от корня возведением в степень или от логарифма — переходом к равенству аргументов, с обязательной проверкой полученных корней в исходном уравнении. Пример: . Возводим в квадрат: или . Проверка: даёт — неверно, значит единственный корень .
Алгоритм решения по шагам
- Найти ОДЗ уравнения: учесть знаменатели, подкоренные выражения, аргументы логарифмов, области определения , .
- Привести уравнение к удобному виду: раскрыть формулы (двойного угла, свойства степеней/логарифмов), перенести всё в одну часть.
- Сделать замену переменной, если уравнение сводится к квадратному или другому стандартному виду; указать ограничение на новую переменную (например, для показательных).
- Решить полученное уравнение относительно новой переменной, затем вернуться к исходной.
- Проверить каждый корень по ОДЗ — отбросить посторонние решения.
- Выполнить обратную замену и получить общий ответ пункта а) (с параметром для тригонометрии).
- Для пункта б) подставить целые значения параметра и найти те корни, которые попадают в заданный отрезок, сравнивая точные значения с границами (через десятичные приближения при необходимости).
Разбор примеров
Пример 1.
Условие: а) решить ; б) найти корни на отрезке .
Шаг 1 — ОДЗ. Подкоренное выражение должно быть строго положительным (это ещё и знаменатель дроби): . Подставляя при , получаем , то есть . Случай даёт , при котором не определён — исключаем. Итог ОДЗ: .
Шаг 2 — решение числителя. Дробь равна нулю, когда числитель равен нулю (на ОДЗ): . Замена : или .
Шаг 3 — проверка по ОДЗ. Условию удовлетворяет только ; значение отбрасываем.
Шаг 4 — решение простейшего уравнения. или . Это ответ пункта а): .
Шаг 5 — отбор на отрезке. Отрезок . Проверяем серии: при в первой серии — попадает в отрезок. Остальные значения при других и во второй серии выходят за границы. Ответ пункта б): .
Пример 2.
Условие: а) решить ; б) найти корни на промежутке .
Шаг 1 — преобразование степеней. , . Уравнение принимает вид . Умножаем на 3: .
Шаг 2 — замена. Пусть : или .
Шаг 3 — обратная замена. ; . Оба значения , значит оба корня допустимы. Ответ пункта а): .
Шаг 4 — отбор на промежутке. Промежуток открытый: . Значение не входит, так как граница открыта. Оценим : поскольку , то , что лежит внутри интервала. Ответ пункта б): .
Пример 3.
Условие: а) решить ; б) указать корни на отрезке .
Шаг 1 — преобразование степеней. , . Уравнение: .
Шаг 2 — замена. Пусть : или .
Шаг 3 — обратная замена. ; . Оба корня допустимы. Ответ пункта а): .
Шаг 4 — отбор на отрезке. Отрезок . Оценим корни: — меньше 2, не входит. — входит в отрезок. Ответ пункта б): .
Типичные ошибки и ловушки
- Игнорирование ОДЗ до решения: если найти ОДЗ после решения уравнения, легко забыть проверить корни и включить в ответ посторонние значения.
- Потеря корней при делении обеих частей уравнения на выражение, которое может равняться нулю (например, деление на в однородных уравнениях без проверки случая ).
- Незамеченное ограничение на новую переменную при замене: для показательных уравнений всегда , отрицательные или нулевые корни квадратного уравнения относительно нужно отбрасывать.
- Ошибки при возведении в квадрат в иррациональных уравнениях — обязательна проверка знака правой части и подстановка найденных корней в исходное уравнение.
- Неверная оценка приближённых значений при отборе корней с логарифмами или : полезно сравнивать через известные степени или табличные значения, а не «на глаз».
- Пропуск целых значений параметра при переборе серий тригонометрических корней на отрезке — стоит явно выписать несколько соседних значений в обе стороны от границ отрезка.
- Механическое перемножение логарифмов без учёта ОДЗ аргумента и основания — приводит к появлению корней, не входящих в область определения исходного выражения.
Как готовиться
Задание 13 требует не только знания формул, но и дисциплины в оформлении решения: ОДЗ — в начале, проверка корней — в конце, отбор на промежутке — отдельным явным шагом. Полезно закрепить алгоритм на каждом типе уравнений отдельно: сначала научиться уверенно решать простейшие тригонометрические, показательные и логарифмические уравнения, затем переходить к их комбинациям и уравнениям смешанного типа (тригонометрия с логарифмами, с иррациональностями, с показательными выражениями). При тренировке стоит завести привычку сразу выписывать ОДЗ до начала преобразований и в конце решения возвращаться к нему для проверки каждого корня. Для отбора корней на отрезке эффективно тренироваться в оценке значений с , корнями и логарифмами через десятичные приближения — это экономит время на экзамене и снижает риск арифметической ошибки. Регулярное решение задач всех перечисленных подтем (не только «любимых») позволяет выработать автоматизм в распознавании метода: замена переменной, разложение на множители, приведение к однородному виду или прямое решение через ОДЗ.
Частые вопросы
Нужно ли всегда искать ОДЗ, даже если уравнение выглядит простым?
Да, если в уравнении есть дробь, корень чётной степени, логарифм или тангенс/котангенс. Даже простое на первый взгляд уравнение может иметь ограничения, без учёта которых появятся посторонние корни.
Как понять, что тригонометрическое уравнение однородное?
Однородное уравнение содержит только члены одной и той же суммарной степени по и , например . Такие уравнения делятся на (после проверки, что не является корнем) и сводятся к уравнению относительно .
Почему при замене $t=a^x$ в показательном уравнении важно указывать $t>0$?
Потому что показательная функция при принимает только положительные значения. Если после решения квадратного уравнения относительно получается отрицательный или нулевой корень, он не соответствует никакому значению и должен быть отброшен.
Как отбирать корни тригонометрического уравнения на заданном отрезке, если он не кратен $\pi$?
Нужно перевести границы отрезка в приближённые десятичные значения (используя ) и подставлять в обе найденные серии корней целые значения параметра , начиная с тех, что дают значения, близкие к границам отрезка, проверяя попадание.
Обязательно ли делать проверку после возведения в квадрат в иррациональном уравнении?
Да, это обязательный шаг. При возведении в квадрат теряется информация о знаке, поэтому уравнение равносильно системе с условием , а полученные корни нужно подставить в исходное уравнение для окончательной проверки.
Что делать, если после замены переменной получается два корня, но один из них не проходит по ОДЗ?
Такой корень просто отбрасывается на этапе проверки — в ответ входит только тот корень (или корни), который удовлетворяет всем ограничениям ОДЗ, найденным на первом шаге решения.