Для решения данного уравнения методом замены начнем с упрощения его структуры. Уравнение выглядит следующим образом:
[
(2x - 1)^2 + (2x - 1)(x + 2) - 2(x + 2)^2 = 0
]
Предлагается использовать метод замены. Примем за новую переменную выражение, которое повторяется в уравнении. В данном случае это (2x - 1). Обозначим:
[
y = 2x - 1
]
Тогда (x + 2) можно выразить через (y):
[
x + 2 = \frac{y + 5}{2}
]
Теперь подставим (y) в уравнение:
((2x - 1)^2 = y^2)
((2x - 1)(x + 2) = y \cdot \frac{y + 5}{2} = \frac{y^2 + 5y}{2})
(2(x + 2)^2 = 2 \left(\frac{y + 5}{2}\right)^2 = \frac{(y + 5)^2}{2} = \frac{y^2 + 10y + 25}{2})
Теперь уравнение преобразуется к виду:
[
y^2 + \frac{y^2 + 5y}{2} - \frac{y^2 + 10y + 25}{2} = 0
]
Приведем все к общему знаменателю и упростим:
[
2y^2 + y^2 + 5y - y^2 - 10y - 25 = 0
]
[
2y^2 + 5y - 10y - 25 = 0
]
[
2y^2 - 5y - 25 = 0
]
Это квадратное уравнение. Решим его с помощью дискриминанта:
Дискриминант (D) равен:
[
D = b^2 - 4ac = (-5)^2 - 4 \cdot 2 \cdot (-25) = 25 + 200 = 225
]
Корни уравнения находятся по формуле:
[
y = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a}
]
[
y = \frac{5 \pm 15}{4}
]
Получаем два корня:
- (y_1 = \frac{5 + 15}{4} = 5)
- (y_2 = \frac{5 - 15}{4} = -2.5)
Теперь вернемся к переменной (x):
Если (y = 5), то:
[
2x - 1 = 5 \quad \Rightarrow \quad 2x = 6 \quad \Rightarrow \quad x = 3
]
Если (y = -2.5), то:
[
2x - 1 = -2.5 \quad \Rightarrow \quad 2x = -1.5 \quad \Rightarrow \quad x = -0.75
]
Таким образом, решения уравнения (x = 3) и (x = -0.75).