Kvadratické rovnice
Řešte v \(\mathbb{R}\):
- \(x^2 - 8x = 0\)
- \(3x^2 + 15x = 0\)
- \(4x^2 - 100 = 0\)
- \(7x^2 + 28 = 0\)
- \((x - 6)(x + 2) = 0\)
- \((3x + 4)(2x - 5) = 0\)
- \(x^2 + 3x - 28 = 0\)
- \(2x^2 - 7x - 15 = 0\)
- \(6x^2 - 7x - 3 = 0\)
- \(16x^2 - 24x + 9 = 0\)
- \(5x^2 + 4x + 7 = 0\)
- \((x + 3)^2 = 13\)
- \(3(x - 2)^2 - 12 = 0\)
- \((4x - 1)^2 - (x + 5)^2 = 0\)
- \((x - 2)(x + 6) = 3x + 2\)
* – těžší nebo pracnější úloha
Řešte v \(\mathbb{R}\):
- \(2x^2 - 11x + 5 = 0\)
- \(3x^2 + 2x - 8 = 0\)
- \(5x^2 - 20x + 17 = 0\)
- \(4x^2 + 4x + 1 = 0\)
- \(9x^2 - 6x + 5 = 0\)
- \(0{,}5x^2 - 3x + 1{,}5 = 0\)
- \(\dfrac{3}{4}x^2 - \dfrac{11}{4}x + 2 = 0\)
- \(12x^2 + 7x - 10 = 0\)
- \(2x^2 - 4x - 1 = 0\)
- \(x^2 + 2\sqrt{2}x + 1 = 0\)
- \(2x^2 + (3 - 2\sqrt{2})x - 3\sqrt{2} = 0\)
- Určete všechny reálné hodnoty parametru \(k\), pro něž má rovnice právě jedno reálné řešení:\(x^2 - 2(k + 1)x + k^2 - 2 = 0\)
* – těžší nebo pracnější úloha
Řešte v \(\mathbb{R}\):
- \(\sqrt{x + 5} = x - 1\)
- \(\sqrt{2x + 3} = 5 - x\)
- \(\sqrt{3x - 2} = x + 2\)
- \(\sqrt{x + 1} = 4 - x\)
- \(\sqrt{2x + 3} = \sqrt{5 - x}\)
- \(\sqrt{x + 7} - 1 = \dfrac{x}{2}\)
- \(\sqrt{x^2 + 3x + 7} = x + 1\)
- \(\sqrt{2x^2 - 3x + 5} = x + 1\)
- \(\sqrt{x + 5} = \dfrac{x}{2}\)
- \(\sqrt{x^2 - 3x + 4} = 2x - 2\)
- \(\sqrt{x + 2} + \sqrt{x - 1} = 3\)
- \(\sqrt{x + 4} + 2 = \sqrt{3x - 2}\)
* – těžší nebo pracnější úloha
Obdélníková plocha pro školní venkovní učebnu má obsah 330 m2. Delší strana je o 7 m delší než kratší strana. Určete rozměry plochy.
Označíme kratší stranu \(x\) metrů. Delší strana pak měří \(x + 7\) metrů.
Obsah obdélníku je součin délek jeho stran:
\[x(x + 7) = 330\]\[x^2 + 7x - 330 = 0\]Trojčlen rozložíme na součin:
\[(x - 15)(x + 22) = 0\]\[x_1 = 15,\qquad x_2 = -22\]Záporná hodnota nemůže vyjadřovat délku strany, proto platí \(x = 15\).
Rozměry plochy jsou 15 m a 22 m.
V malém amfiteátru jsou sedadla uspořádána do obdélníku. Počet sedadel v jedné řadě je o 5 větší než počet řad a celkem je zde 234 sedadel. Kolik je řad a kolik sedadel je v každé řadě?
Označíme \(x\) počet řad; v jedné řadě je potom \(x+5\) sedadel.
\[x(x + 5) = 234\]\[x^2+5x-234=0\]\[(x-13)(x+18)=0\]\[x=13\quad\text{nebo}\quad x=-18\]Kořen \(x=-18\) nevyhovuje, protože počet řad nemůže být záporný.
\[\boxed{13\text{ řad a }18\text{ sedadel v řadě}}\]Amfiteátr má 13 řad a v každé řadě je 18 sedadel.
Roční předplatné vzdělávací aplikace stálo původně 2 000 Kč. Cena byla dvakrát po sobě snížena vždy o stejné procento z právě platné ceny a nakonec činila 1 445 Kč. O kolik procent byla cena při každém zlevnění snížena?
Po každém zlevnění zůstane podíl původní ceny \(1-\frac{p}{100}\).
\[2\,000\left(1 - \frac{p}{100}\right)^2 = 1\,445\]\[\left(1 - \frac{p}{100}\right)^2 = 0{,}7225 = 0{,}85^2\]Zlomek původní ceny, který po zlevnění zůstává, nemůže být záporný. Vezmeme proto kladnou odmocninu.
\[1-\frac{p}{100}=0{,}85\]\[\frac{p}{100}=0{,}15\]\[\boxed{p=15\,\%}\]Při každém zlevnění se cena snížila o 15 %.
Kurýr na elektrokole projede trasu dlouhou 48 km stálou rychlostí. Kdyby jel o 4 km h−1 rychleji, přijel by o jednu hodinu dříve. Určete jeho původní rychlost.
Původní rychlost označíme \(v\) a vyjádříme ji v \(\mathrm{km\,h^{-1}}\). Proto platí \(v\gt0\).
\[\frac{48}{v + 4} = \frac{48}{v} - 1\]\[v^2+4v-192=0\]\[(v-12)(v+16)=0\]\[v=12\quad\text{nebo}\quad v=-16\]Kořen \(v=-16\) nevyhovuje, protože rychlost musí být kladná.
\[\boxed{v = 12\,\mathrm{km\,h^{-1}}}\]Původní rychlost kurýra byla 12 km h−1.
Balík má podobu kvádru s výškou 3 cm. Hrany jeho obdélníkové podstavy se liší o 2 cm a objem balíku je 360 cm³. Určete rozměry podstavy.
Kratší hranu podstavy označíme \(x\) cm; delší hrana potom měří \(x+2\) cm.
\[3x(x + 2) = 360\]\[x^2+2x-120=0\]\[(x-10)(x+12)=0\]\[x=10\quad\text{nebo}\quad x=-12\]Kořen \(x=-12\) nevyhovuje, protože délka hrany nemůže být záporná.
\[\boxed{10\,\mathrm{cm}\text{ a }12\,\mathrm{cm}}\]Rozměry podstavy jsou 10 cm a 12 cm.
Informační displej má tvar obdélníku. Jeho úhlopříčka měří 17 dm a delší strana je o 7 dm delší než kratší. Určete délky jeho stran.
Kratší stranu označíme \(x\) dm, delší strana tedy měří \(x+7\) dm. Použijeme Pythagorovu větu.
\[x^2 + (x + 7)^2 = 17^2\]\[x^2+7x-120=0\]\[(x-8)(x+15)=0\]\[x=8\quad\text{nebo}\quad x=-15\]Kořen \(x=-15\) nevyhovuje, protože délka strany nemůže být záporná.
\[\boxed{8\,\mathrm{dm}\text{ a }15\,\mathrm{dm}}\]Délky stran displeje jsou 8 dm a 15 dm.
Ve fyzikální laboratoři byla kulička vyhozena svisle vzhůru počáteční rychlostí \(20\,\mathrm{m\,s^{-1}}\). Její výška nad místem odhodu je dána vztahem \(h = 20t - 5t^2\), kde \(h\) je v metrech a \(t\) v sekundách. V kterých okamžicích byla kulička ve výšce 15 m?
Dosadíme požadovanou výšku \(h=15\,\mathrm{m}\).
\[20t - 5t^2 = 15\Longleftrightarrow t^2 - 4t + 3 = 0\]\[(t - 1)(t - 3) = 0\]\[\boxed{t_1 = 1\,\mathrm{s},\quad t_2 = 3\,\mathrm{s}}\]Kulička byla ve výšce 15 m po 1 s a po 3 s.
Kurýrní služba měla rozvézt 360 stejných zásilek. Kdyby měla o 3 stejně vytížené kurýrní týmy více, připadlo by na každý tým o 10 zásilek méně. Kolik týmů měla služba původně?
Původní počet týmů označíme \(x\). Protože jde o počet týmů, hledáme kladné celé číslo.
\[\frac{360}{x} - \frac{360}{x + 3} = 10\]\[x^2+3x-108=0\]\[(x-9)(x+12)=0\]\[x=9\quad\text{nebo}\quad x=-12\]Kořen \(x=-12\) nevyhovuje, protože počet týmů musí být kladný.
\[\boxed{9\text{ týmů}}\]Služba měla původně 9 týmů.
Dva počítače zpracovávají stejný objem videa stálou rychlostí. Společně by práci dokončily za 6 hodin. Rychlejší počítač by tutéž práci sám dokončil o 5 hodin dříve než pomalejší. Za jak dlouho by práci dokončil každý počítač samostatně?
Dobu práce pomalejšího počítače označíme \(x\) hodin. Rychlejší počítač potřebuje \(x-5\) hodin. Oba časy musí být kladné, proto \(x\gt5\).
\[\frac{1}{x} + \frac{1}{x - 5} = \frac{1}{6}\]\[x^2-17x+30=0\]\[(x-2)(x-15)=0\]\[x=2\quad\text{nebo}\quad x=15\]Kořen \(x=2\) nevyhovuje: rychlejší počítač by pak měl záporný čas \(x-5=-3\) hodiny.
\[\boxed{15\text{ h a }10\text{ h}}\]Pomalejší počítač by práci dokončil za 15 h, rychlejší za 10 h.
V nádobě je 10 litrů čistého ovocného koncentrátu. Odebere se z ní \(x\) litrů kapaliny a nádoba se doplní vodou do původního objemu. Směs se důkladně promíchá, opět se odebere stejných \(x\) litrů směsi a nádoba se znovu doplní vodou. Kolik litrů se odebíralo při každém kroku, jestliže výsledná směs obsahuje 36 % koncentrátu?
Po každém kroku zůstane v nádobě podíl koncentrátu \(1-\frac{x}{10}\).
Protože lze odebrat nejvýše celý objem nádoby, platí \(0\leq x\leq10\). Výraz \(1-\frac{x}{10}\) je tedy nezáporný a vezmeme kladnou odmocninu.
\[\left(1 - \frac{x}{10}\right)^2 = 0{,}36 = 0{,}6^2\]\[1-\frac{x}{10}=0{,}6\]\[\frac{x}{10}=0{,}4\]\[\boxed{x=4\,\mathrm{l}}\]Při každém kroku se odebraly 4 l kapaliny.
Dva topné odpory jsou zapojeny sériově a jejich výsledný odpor je 500 Ω. Při paralelním zapojení těchto odporů je výsledný odpor 120 Ω. Určete odpory obou součástek. Platí: \(\dfrac{1}{R} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2}\)
Při sériovém zapojení platí \(R_1+R_2=500\,\Omega\). Z paralelního zapojení určíme součin obou odporů.
\[R_1 + R_2 = 500\,\Omega,\quad R_1R_2 = 60\,000\,\Omega^2\]\[R^2-500R+60\,000=0\]\[(R-200)(R-300)=0\]Kořeny rovnice jsou hodnoty obou odporů.
\[\boxed{R_1 = 200\,\Omega,\quad R_2 = 300\,\Omega}\]Odpory součástek jsou 200 Ω a 300 Ω.
Při pokusu s dutým zrcadlem je součet vzdálenosti předmětu od zrcadla a vzdálenosti jeho skutečného obrazu od zrcadla 80 cm. Ohnisková vzdálenost zrcadla je 15 cm. Určete obě vzdálenosti. Použijte rovnici: \(\dfrac{1}{a} + \dfrac{1}{b} = \dfrac{1}{f}\)
Vzdálenosti \(a\) a \(b\) mají součet \(80\,\mathrm{cm}\).
\[\frac{1}{a} + \frac{1}{b} = \frac{1}{15}\Longrightarrow ab = 1\,200\]\[z^2-80z+1\,200=0\]\[(z-20)(z-60)=0\]Pomocná proměnná \(z\) označuje jednu z obou vzdáleností; kořeny rovnice proto udávají hledané hodnoty \(a\) a \(b\).
\[\boxed{a = 20\,\mathrm{cm},\quad b = 60\,\mathrm{cm}}\]Předmět a jeho skutečný obraz jsou od zrcadla vzdáleny 20 cm a 60 cm.
* – těžší nebo pracnější úloha
V jaké výšce nad povrchem Země je hodnota gravitačního zrychlení poloviční proti hodnotě gravitačního zrychlení na povrchu Země?
Nápověda:
\(G\dfrac{M_Z}{R_Z^2} = 2G\dfrac{M_Z}{(R_Z + h)^2}\)
- \(G\) … gravitační konstanta
- \(M_Z\) … hmotnost Země
- \(R_Z\) … střední poloměr Země (\(6\,371\,\mathrm{km}\))
- \(h\) … výška nad povrchem Země (tu hledáme)
Ve výšce \(h\) má být tíhové zrychlení poloviční než na povrchu. Ekvivalentně tedy platí, že hodnota na povrchu je dvojnásobkem hodnoty ve výšce \(h\).
Rovnici vydělíme nenulovým součinem \(GM_Z\):
Upravíme na základní tvar kvadratické rovnice \(ax^2 + bx + c = 0\):
V rovnici \(h^2+2R_Zh-R_Z^2=0\) jsou koeficienty \(a\mathrel{\widehat{=}}1\), \(b\mathrel{\widehat{=}}2R_Z\) a \(c\mathrel{\widehat{=}}-R_Z^2\). Dosadíme je do vzorce pro kořeny kvadratické rovnice:
Druhý kořen \(h_2=R_Z(-1-\sqrt{2})\) je záporný. Hledaná výška nad povrchem Země však musí splňovat \(h\geq0\), proto tento kořen vyloučíme. Fyzikálně smysluplný je pouze kořen \(h_1=R_Z(\sqrt{2}-1)\).
Dosadíme hodnotu:
Poloviční hodnota gravitačního zrychlení proti hodnotě gravitačního zrychlení na povrchu Země je ve výšce přibližně 2 639 kilometrů.