Problema rezolvată #17 – ONGM 2020-2021

Problemă rezolvată dintre subiectele propuse pentru clasa a IX-a la ONGM 2020-2021.

Enunț

Să se afle valoarea expresiei E(x) :

\displaystyle E(x)= \dfrac{\sqrt[]{x+2}-\sqrt[]{x-2}}{\sqrt[]{x+2}+\sqrt[]{x-2}}

știind că:

 {a\in (0,1)} \;\;\;\;și\;\;\;\; \displaystyle x = a + \dfrac{1}{a}

Rezolvare:

În prima etapă, amplificăm fracția cu

\sqrt[]{x+2}-\sqrt[]{x-2}

și obținem:

 E(x)= \frac{\sqrt[]{x+2}-\sqrt[]{x-2}}{\sqrt[]{x+2}+\sqrt[]{x-2}} \Leftrightarrow  \\\;\\  
 \Leftrightarrow  E(x)= \dfrac{(\sqrt[]{x+2}-\sqrt[]{x-2})^2}{(\sqrt[]{x+2}+\sqrt[]{x-2})\cdot(\sqrt[]{x+2}-\sqrt[]{x-2})} \Leftrightarrow  \\\;\\  
\Leftrightarrow E(x)= \dfrac{(\sqrt[]{x+2}-\sqrt[]{x-2})^2}{(\sqrt[]{x+2})^2-(\sqrt[]{x-2})^2} \Leftrightarrow \\\;\\  
 \Leftrightarrow 
E(x)= \dfrac{(\sqrt[]{x+2}-\sqrt[]{x-2})^2}{{({x}+2)}-{({x}-2)}} \Leftrightarrow\\\;\\
\Leftrightarrow \displaystyle E(x)= \dfrac{(\sqrt[]{x+2})^2-2\cdot\sqrt[]{x+2}\cdot\sqrt[]{x-2}+(\sqrt[]{x-2})^2}{{\cancel x+2}-{\cancel x+2}} \Leftrightarrow \\\;\\
 \Leftrightarrow \displaystyle E(x)= \dfrac{{x+\cancel{2}}-2\cdot\sqrt[]{(x+2)\cdot(x-2)}+{x-\cancel{2}}}{{2+2}} \Leftrightarrow \\\;\\
\Leftrightarrow \displaystyle E(x)= \dfrac{x-2\cdot\sqrt[]{x^2-2^2}+{x}}{{4}}  
\\\;\\ \Leftrightarrow
\displaystyle E(x)= \dfrac{2\cdot x-2\cdot\sqrt[]{x^2-4}}{{4}} \Leftrightarrow
\\\;\\
 \Leftrightarrow\displaystyle E(x)= \dfrac{2\cdot( x-\sqrt[]{x^2-4})}{{4}} \Leftrightarrow \\\;\\\Leftrightarrow 
 \displaystyle E(x)=  \dfrac{x-\sqrt[]{x^2-4}}{{2}} 

[the_ad_group id=”103″]

Știm că:

\displaystyle x = a + \dfrac{1}{a}  \implies  \displaystyle x^2 = \left(a + \dfrac{1}{a}\right)^2  \implies \\\;\\\ \implies \displaystyle x^2 = a^2  + 2\cdot a\cdot \dfrac{1}{a}+ \left(\dfrac{1}{a}\right)^2 \implies  \\\;\\\\
\implies\displaystyle x^2 = a^2  + 2\cdot \cancel a\cdot \dfrac{1}{\cancel a}+ \left(\dfrac{1}{a}\right)^2 \implies\\\;\\\ 
\implies\displaystyle x^2 = a^2  + 2	 + \left(\dfrac{1}{a}\right)^2 \implies \\\;\\\ 
 \implies \displaystyle x^2 -4 = a^2  + 2  + \left(\dfrac{1}{a}\right)^2 -4  \implies\\\;\\\ 
 \implies
\displaystyle x^2 -4 = a^2  - 2 + \left(\dfrac{1}{a}\right)^2 \implies\\\;\\\ 
\implies \displaystyle x^2 -4 = a^2  - 2\cdot a\cdot \dfrac{1}{a}+ \left(\dfrac{1}{a}\right)^2 \implies \\\;\\\ 
 \implies
\displaystyle x^2 -4 = \left(a  - \dfrac{1}{a} \right)^2 

Înlocuind acum x și x2-4 în E(x), obținem:

\displaystyle E(x)=  \dfrac{x-\sqrt[]{x^2-4}}{{2}}\implies\\\;\\\implies\displaystyle   E(x)=  \dfrac{a + \dfrac{1}{a}-\sqrt[]{\left(a  - \dfrac{1}{a} \right)^2}}{{2}}  \implies \\\;\\\\  \implies
 \displaystyle   E(x)=  \dfrac{a + \dfrac{1}{a}-\Big|{a  - \dfrac{1}{a} }\Big|}{{2}} 

Cum a este între 0 și 1, explicitarea modulului se face după cum urmează:

a\in (0,1)  \implies a<1 \ \overset{a\not= 0}{\implies}\\\;\\
	\overset{a\not= 0}{\implies} \left\{
	  \begin{array}{ll}
	  1<\dfrac{1}{a}\Big|-a \\\;\\
	  0<1-a
	  \end{array}
  \right \} \implies \\\;\\ {\implies}
 0<1-a<\dfrac{1}{a} -a 

Rezultă deci:

\displaystyle   E(x)=  \dfrac{a + \dfrac{1}{a}-\left({ \dfrac{1}{a} -a }\right)}{{2}} {\implies} \\\;\\
\implies \displaystyle   E(x)=  \dfrac{\cancel 2 \cdot a }{\cancel 2}  \implies \\\;\\
\implies\displaystyle   \bm{E(x)=  a} \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;

[the_ad_group id=”102″]

Pe aceeași temă