• การแก้สมการ

    ในหัวข้อนี้จะพูดถึงเรื่องการแก้สมการนะครับ ในการแก้สมการในหัวข้อนี้อาจจะเป็นสมการดีกรี 1 หรือสมการดีกรี 2  ดีกรี 3 และดีกรีที่สูงขึ้นไป จริงๆแล้วเรื่องการแก้สมการผมได้เขียนไว้เยอะแล้วในเว็บไซต์ลองไปอ่านตามลิงค์ด้านล่าง แต่ผมจะเขียนเพิ่มเติมอีกในหัวข้อนี้เพื่อที่จะได้ มีโจทย์ที่หลากหลายขึ้นครับ

    เอาละก่อนจะแก้สมการเรามารู้จัก  "สมการ"  ก่อนครับ  

    ประโยคหรือว่าข้อความต่างๆที่มีเครื่องหมายเท่ากับ(=) เราจะเรียกประโยคนั้นๆหรือข้อความนั้นๆว่า "สมการ"  เช่น พวกนี้เรียกว่าสมการหมดเลย

    \(x+2=0\)

    \(2x-4=9\)

    \(\frac{1}{4}x-\frac{1}{8}=\frac{2}{3}\)

    ที่นี้ การแก้สมการ คือ อะไร   

    การแก้สมการพูดแบบบ้านๆ ก็คือ ก็หาค่าต่างๆมาแทนในตัวแปร แล้วทำให้สมการนั้นเป็นจริง เช่น เรามีสมการคือ

    \(x+2=0\)  เมื่อเราแทน \(x\) ด้วย \(-2\) ในสมการเราจะได้ว่า

    \(-2+2=0\)

    \(0=0\)  เห็นไหมว่าสมการเป็นจริง  นี่แหละคับเรียกว่า การแก้สมการ คือหาค่าต่างๆมาแทนในตัวแปรเพื่อให้สมการเป็นจริงครับ  แต่การหาค่าตัวแปรนั้นมีหลากหลายวิธีมากขี้นอยู่กับรูปแบบของสมการว่าจะเป็นแบบไหน เอาละเรามาทำแบบฝึกหัดเกี่ยวกับ การแก้สมการกันเลยครับ

    แบบฝึกหัดการแก้สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว

    การแก้สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวเป็นสิ่งพื้นฐานที่ทุกคนที่เรียนคณิตศาสตร์จำเป็นต้องทำให้ได้เพราะจะนำไปสู่ในการเรียนเรื่องที่ยากๆต่อไปครับ เรามาดูการทำแบบฝึกหัดการแก้สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวกันเลย

    1) จงแก้สมการ \(x+12=25\)

    ข้อนี้ก็ไม่ยากครับ ก็คืออะไรเอ่ยบวกกับ 12 แล้วได้ 25 แค่นี้ครับหาได้ง่ายๆ เลย คำตอบคือ 13 นั่นเอง หรือจะทำแบบด้านล่างก็ได้

    วิธีทำ ใช้วิธีการย้ายข้างหรือใครจะพูดว่าใช้วิธีการบวกเข้า หรือลบออกก็ได้ อันนี้แล้วแต่คนทำครับ

    \begin{array}{lcl}x+12&=&25\\x&=&25-12\\x&=&13\end{array}

    คำตอบคือ \(x=13\)


    2) จงแก้สมการ \(3(y-1)=27\)

    วิธีทำ ข้อนี้ย้ายข้างเอาง่ายๆ

    \begin{array}{lcl}3(y-1)&=&27\\y-1&=&\frac{27}{3}\\y-1&=&9\\y&=&9+1\\y&=&10\end{array}

    คำตอบคือ \(y=10\)


    3) จงแก้สมการ \(3x-2=16\)

    วิธีทำ ย้ายข้างธรรมดา

    \begin{array}{lcl}3x-2&=&16\\3x&=&16+2\\3x&=&18\\x&=&\frac{18}{3}\\x&=&6\end{array}

    คำตอบคือ \(x=6\)


    4) จงแก้สมการ \(7x+4-x+3=-4x+2+5x\)

    วิธีทำ ดูเหมือนยากแต่ไม่ยากครับค่อยๆดูตาม

    \begin{array}{lcl}7x+4-x+3&=&-4x+2+5x\\7x-x+4+3&=&-4x+5x+2\\6x+7&=&x+2\\6x-x&=&2-7\\5x&=&-5\\x&=&\frac{-5}{5}\\x&=&-1\end{array}

    คำตอบของสมการคือ \(x=-1\)

    สามารถอ่านต่อเกี่ยวกับการแก้สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวตามลิงค์นี้เลยครับผมเขียนไว้เยอะมากมายครับ การแก้สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว


    แบบฝึกหัดการแก้สมการกำลังสองหรือสมการดีกกรีสอง

    ในแบบฝึกหัดนี้ส่วนใหญ่ เราจะพูดถึงการแก้สมการดีกรีสอง หรือสมการกำลังสองเป็นส่วนใหญ่  การแก้สมการกำลังสองนั้น จะมีวิธีการแก้อยู่ 2 วิธี คือ

    1. แก้โดยการแยกตัวประกอบหรือแยกเป็นสองวงแล็บ นั่นแหละ

    2. ถ้าแยกเป็นสองวงแล็บไม่ได้ก็จะแก้สมการกำลังสองนั้นโดยใช้สูตร 

    ซึ่งสูตร ในการแก้สมการกำลังสองตัวแปรเดียวคือ

    \[x=\frac{-b\pm \sqrt{b^{2}-4ac}}{2a}\]

     แต่โจทย์บางข้อไม่ได้ต้องการคำตอบของสมการกำลังสอง แต่ต้องการรู้ว่า สมการกำลังสองนั้น มีกี่คำตอบ  

    สมการกำลังสองนั้น จะมีคำตอบได้ไม่เกิน 2 คำตอบครับ ที่นี้วิธีการตรวจสอบว่าสมการกำลังสองนั้นมีกี่คำตอบ ก็จะตรวจสอบโดยใช้สูตรต่อไปนี้

    ถ้า \(b^{2}-4ac >0\)  สมการกำลังสองนั้นจะมี 2 คำตอบ

    ถ้า \(b^{2}-4ac=0\)  สมการนั้นจะมี 1 คำตอบ

    ถ้า \(b^{2}-4ac<0\) สมการนั้นจะไม่มีคำตอบ  

    อย่าพึ่งตกใจนะทำไมสูตรเยอะเหลือเกินจริงๆ ถ้ามองดีๆไม่ได้ยากอะไรหรอกครับ เดี๋ยวมีตัวอย่างให้ดู

    และอีกอย่างที่โจทย์ชอบถามมากๆ เลยคือ ให้ผลคูณของคำตอบ หรือ  หาผลบวกของคำตอบ

    สมการกำลังสอง \(ax^{2}+bx+c=0\) ถ้ามี 2 คำตอบแล้ว

    ผลคูณของ 2 คำตอบนั้นสามารถหาได้จากสูตร \(\frac{c}{a}\)

    ผลบวกของ 2 คำตอบนั้นสามารถหาได้จากสูตร \(-\frac{b}{a}\)

    เอาละไปลองทำแบบฝึกหัดได้จริงๆ เสียที

    1.จงแก้สมการต่อไปนี้เพื่อหาคำตอบ

    1) \( x^{2}-5x+4=0\) 

    วิธีทำ  ข้อนี้แยกเป็นสองวงแล็บได้สบายเลย  ก็แยกเป็นสองวงแล็บผมไม่สอนนะไปศึกษาเองครับ ง่ายๆ เริ่มทำเลย

    \begin{array}{lcl}x^{2}-5x+4&=&0\\(x-1)(x-4)&=&0\end{array}

    จะได้ว่า

    \(x-1=0\)  หรือ \(x-4=0\)

    กรณี \(x-1=0 \rightarrow x=1\)

    กรณี \(x-4=0 \rightarrow x=4\)

    จริงๆแล้วต้องตรวจสอบคำตอบด้วยนะครับ แต่ผมไม่ตรวจให้ดูนะครับ

    ตอบของสมการคือ \(x=1\) และ \(x=4\)


    2) \(4x^{2}-3x=\frac{9}{2}\)

    วิธีทำ ข้อนี้จัดสมการให้สวยงามก่อนครับผม ขั้นแรกคือ ต้องเอา 2 คูณเข้าทั้งสองข้างของสมการเลยครับ

    \begin{array}{lcl}4x^{2}-3x&=&\frac{9}{2}\\2(4x^{2}-3x)&=&2(\frac{9}{2})\\8x^{2}-6x&=&9\\8x^{2}-6x-9&=&0\\(4x+3)(2x-3)&=&0\end{array}

    จะได้ว่า

    \(4x+3=0\)  หรือ \(2x-3=0\)

    กรณี \(4x+3=0\rightarrow x=-\frac{3}{4}\)

    กรณี \(2x-3=0\rightarrow x=\frac{3}{2}\)

    คำตอบของสมการคือ ผมตอบให้อยู่ในรูปของเซตนะคับ \(\{-\frac{3}{4},\frac{3}{2}\}\)


    3) \((x-3)(x-5)=11-4x\)

    วิธีทำ ข้อนี้ต้องจัดการคูณพหุนามทางด้านซ้ายของสมการก่อน แล้วค่อยย้ายพหุนามทางขวามาบวก ลบ กัน ครับ ไปทำกันเลย

    \begin{array}{lcl}(x-3)(x-5)&=&11-4x\\x^{2}-8x+15&=&11-4x\\x^{2}-8x+4x+15-11&=&0\\x^{2}-4x+4&=&0\\(x-2)(x-2)&=&0\end{array}

    จะได้ว่า

    \(x-2=0\rightarrow x=2\)

    ข้อนี้คำตอบคือ \(x=2\)


    4) \(x^{3}-2x^{2}-x+2=0\)

    วิธีทำ ข้อนี้เป็นสมการดีกรีสามครับ ข้อนี้ต้องใช้วิธีการหารสังเคราะห์นะคับ ให้ไปศึกษาวิธีการหารสังเคราะห์มานะครับ เริ่มทำกันเลยดีกว่า

    กำหนดให้ \(P(x)=x^{3}-2x^{2}-x+2=0\)

    จะเห็นว่า \(P(1)=1^{3}-2(1)^{2}-1+2=0\)  ดังนั้น

    \(x^{3}-2x^{2}-x+2\) หารด้วย \(x-1\) ลงตัว ต่อไปเริ่มหารสังเคราะห์เลย

    \begin{array}{lcl}1\quad )\underline{1\quad -2\quad -1\quad 2}\\ \quad\quad\underline{1\quad -1\quad -2\quad 0}\end{array}

    นั่นคือหารเสร็จแล้วได้คำตอบคือ \(x^{2}-x-2\) เราจะได้ว่า

    \begin{array}{lcl}(x-1)(x^{2}-x-2)&=&0\\(x-1)(x-2)(x+1)&=&0\end{array}

    จะได้ว่า

    \(x-1=0\) หรือ \(x-2=0\)  หรือ \(x+1=0\)

    จะได้คำตอบของสมการนี้คือ ตอบเป็นเซตนะครับ \(\{1,2,-1\}\)

    ปล. ข้อนี้อย่าลืมไปอ่านเรื่องการหารสังเคราะห์ตามลิงค์นี้นะครับดูคลิปเอา ทฤษฎีบทเศษเหลือ(Remainder Theorem)


    5) \(x^{2}+x-1=0\) 

    วิธีทำ ข้อนี้จะเห็นว่า แยกเป็นสองวงแล็บไม่ได้ ดังนั้นต้องใช้สูตรครับ ซึ่งจากโจทย์จะได้ว่า

    \(a=1,\quad b=1\quad c=-1\)  เอาไปแทนค่าในสูตรเลยครับจะได้

    \begin{array}{lcl}x&=&\frac{-b\pm \sqrt{b^{2}-4ac}}{2a}\\x&=&\frac{-1\pm\sqrt{1^{2}-4(1)(-1)}}{2(1)}\\x&=&\frac{-1\pm\sqrt{1^{2}+4}}{2}\\x&=&\frac{-1\pm\sqrt{5}}{2}\end{array}

    ดังนั้นคำตอบก็คือ \(\{\frac{-1+\sqrt{5}}{2},\frac{-1-\sqrt{5}}{2}\}\)


    6) \(x^{2}+4x+1=0\)

    วิธีทำ  ข้อนี้แน่นอนแยกเป็นสองวงแล็บไม่ได้ต้องใช้สูตรอีกแล้ว  จากโจทย์จะเห็นว่า

    \(a=1,\quad b=4,\quad c=1\) เอาไปแทนค่าในสูตรเลยคับ

    \begin{array}{lcl}x&=&\frac{-b\pm\sqrt{b^{2}-4ac}}{2a}\\x&=&\frac{-4\pm\sqrt{4^{2}-4(1)(1)}}{2(1)}\\x&=&\frac{-4\pm\sqrt{16-4}}{2}\\x&=&\frac{-4\pm\sqrt{12}}{2}\\x&=&\frac{-4\pm 2\sqrt{3}}{2}\\x&=&-2\pm\sqrt{3}\end{array}

    ดังนั้นคำตอบของสมการ คือ \(\{-2+\sqrt{3},-2-\sqrt{3}\}\)


    2. จงพิจารณาว่าสมการต่อไปนี้ มีคำตอบที่แตกต่างกันกี่คำตอบ พร้อมทั้งหาผลบวกและผลคูณของคำตอบนั้น

    1) \(x^{2}-5x+6=0\)

    วิธีทำ  การตรวจคำตอบก็ทำได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้ครับ

    ถ้า \(b^{2}-4ac >0\)  สมการกำลังสองนั้นจะมี 2 คำตอบ

    ถ้า \(b^{2}-4ac=0\)  สมการนั้นจะมี 1 คำตอบ

    ถ้า \(b^{2}-4ac<0\) สมการนั้นจะไม่มีคำตอบ  

    จากโจทย์จะเห็นว่า \(a=1,b=-5,c=6\) แทนค่าลงไปในสูตร

    \(b^{2}-4ac=(-5)^{2}-4(1)(6)=25-24=1\)

    ซึ่งเราจะเห็นว่า \(b^{2}-4ac=1>0\) ซึ่งมีค่ามากกว่า 0 ดังนั้นสมการ \(x^{2}-5x+6=0\) มี 2 คำตอบ

    ส่วนผลบวกและผลคูณของคำตอบก็หาได้จากสูตร

    ผลคูณของ 2 คำตอบนั้นสามารถหาได้จากสูตร \(\frac{c}{a}\)

    ผลบวกของ 2 คำตอบนั้นสามารถหาได้จากสูตร \(-\frac{b}{a}\)

    เพราะฉะนั้นผลบวก \(-\frac{b}{a}=-\frac{-5}{1}=5\)

    เพราะฉะนั้นผลคูณ  \(\frac{c}{a}=\frac{6}{1}=6\)


    2) \(x^{2}=9\) 

    วิธีทำ ข้อนี้ไม่ต้องคิดอะไรมากคับ อะไรเอ่ยยกกำลังสองแล้วได้ 9  ก็จะมี

    \(3\) และ \(-3\)

    ดังนั้นมี 2 คำตอบ

    ผลบวกคำตอบคือ \(3+(-3)=0\)

    ผลคูณของคำตอบคือ \((3)(-3)=-9\)


    3) \(x^{2}+x+1=0\)

    วิธีทำ  จากโจทย์จะเห็นว่า \(a=1,b=1,c=1\)

    ตรวจสอบว่ามีกี่คำตอบ

    \(b^{2}-4ac=1^{2}-4(1)(1)=1-4=-3\) ซึ่งจะเห็นว่า

    \(b^{2}-4ac=-3<0\) มันน้อยกว่า 0 แสดงว่าสมการนี้ไม่มีคำตอบครับ


    4) \(2x^{2}+3x-6=0\)

    วิธีทำ จากโจทย์จะได้ว่า \(a=2,b=3,c=-6\)

    ตรวจสอบว่ามีกี่คำตอบ

    \(b^{2}-4ac=3^{2}-4(2)(-6)=9+48=57\)  เนื่องจาก

    \(b^{2}-4ac=57>0\) มันมากกว่า 0 ดังนั้นสมการข้อนี้มี 2 ตอบ

    ผลบวกของคำตอบคือ \(-\frac{b}{a}=-\frac{3}{2}\)

    ผลคูณของคำตอบคือ \(\frac{c}{a}=\frac{-6}{2}=-3\)


    5) \(x^{2}+6x+9=0\)

    วิธีทำ จากโจทย์ \(a=1,b=6,c=9\)

    ตรวจสอบว่าสมการนี้มีกี่คำตอบ

    \(b^{2}-4ac=6^{2}-4(1)(9)=36-36=0\)  เนื่องจาก

    \(b^{2}-4ac=0\) ดังนั้นสมการข้อนี้มี 1 คำตอบ

    ผลบวกของคำตอบสมการคือ \(-\frac{b}{a}=-\frac{-6}{1}=6\)

    ผลคูณของคำตอบของสมการคือ \(\frac{c}{a}=\frac{9}{1}=9\)

    ***หลายคนอาจจะส่งสัยว่าคำตอบสมการนี้มี 1 คำตอบทำไมผลคูณกับผลบวกของคำตอบมันไม่เท่ากัน  เหตุผลก็คือ คำตอบของสมการข้อนี้มันซ้ำกันคือ 3  มันก็เลยคิดเป็นแค่คำตอบเดียว แต่เวลาเอามาบวกกันคือ \(3+3=6\) และคูณกัน \(3\times 3 =9\)


    6) \(x^{2}+1=0\)

    วิธีทำ ข้อนี้ง่ายครับมองออกเลยว่าไม่มีคำตอบ

    จากสมการ \(x^{2}+1=0\) ถ้าเราลองย้ายข้างสมการดูเราจะเห็นว่า

    \(x^{2}=-1\) ความหมายก็คืออะไรเอ่ยคูณกันสองตัวแล้วเท่ากับ \(-1\) ซึ่งไม่มีแน่นอนใช่ไหม ดังนั้น ข้อนี้ไม่มีคำตอบของสมการครับ


    4. ถ้าสมการ \(x^{2}-kx+9=0\) มีรากเพียง 1 รากแล้ว จงหาค่า \(k\)

    วิธีทำ  จากโจทย์สมการกำลังสอง \(x^{2}-kx+9=0\) มีรากเพียง 1 ราก ก็คือมีคำตอบหนึ่งตัวเท่านั้น ดังนั้นจากความรู้เรืองของจำนวนคำตอบที่เขียนไว้แล้วด้านบนจะได้ว่า

    \begin{array}{lcl}b^{2}-4ac&=&0\end{array}  แทนค่าลงไปในสูตรเลยคับเพื่อหาค่า \(k\) ออกมา  ก่อนแทนค่าจากโจทย์จะเห็นว่า \(a=1,b=-k,c=9\) แทนค่าลงไปในสูตรจะได้

    \begin{array}{lcl}b^{2}-4ac&=&0\\(-k)^{2}-4(1)(9)&=&0\\k^{2}-36&=&0\\k^{2}&=&36\\k&=&\pm 6\end{array}

    ดังนั้น \(k=\pm 6\)


    5. ผลบวกของรากทั้งหมดของสมการ \(\frac{x-1}{x+2}+x=1\) เท่ากับเท่าใด [o-net57/9]

    วิธีทำ ให้หาผลบวกของราก ก็คือให้หาผลบวกของคำตอบสมการนั่นเองคับ ไปแก้สมการกันเลย

    \begin{array}{lcl}\frac{x-1}{x+2}+x&=&1\\\frac{x-1}{x+2}&=&1-x\\(x-1)&=&(1-x)(x+2)\\x-1&=&x-2x-x^{2}+2\\x^{2}+2x-3&=&0\\(x+3)(x-1)&=&0\end{array}

    จากบรรทัดด้านบนจะเห็นได้ว่า

    \(x=-3,1\)

    ดังนั้นผลบวกของรากคือ \(-3+1=-2\) นั่นเองครับ


    6. ถ้า \(\frac{3}{4}\) เป็นผลเฉลยหนึ่งของสมการ \(4x^{2}+bx-6=0\) เมื่อ \(b\) เป็นจำนวนจริงแล้ว อีกผลเฉลยหนึ่งของสมการนี้มีค่าเท่าใด [o-net53/6]

    วิธีทำ จากโจทย์เราจะได้ว่าคำตอบแรกที่เราได้คือ \(x=\frac{3}{4}\) เอาไปแทนค่าลงในสมการเลยก็จะได้

    \begin{array}{lcl}4x^{2}+bx-6&=&0\\4(\frac{3}{4})^{2}+b\frac{3}{4}-6&=&0\\\frac{9}{4}+\frac{3}{4}b-6&=&0\\\frac{3}{4}b&=&6-\frac{9}{4}\\\frac{3}{4}b&=&\frac{15}{4}\\3b&=&15\\b&=&5\end{array}

    ตอนนี้ได้ค่า \(b=5\) แล้วครับ เอาไปแทนค่าในสมการในโจทย์เพื่อหาอีกคำตอบหนึ่งจะได้สมการ \(4x^{2}+5x-6=0\) แก้สมการเลย จะแก้โดยใช้สูตรนะครับ จะได้ค่า

    \(a=4,b=5,c=-6\)  แทนค่าลงไปในสูตรได้ว่า

    \begin{array}{lcl}x&=&\frac{-b\pm\sqrt{b^{2}-4ac}}{2a}\\x&=&\frac{-5\pm\sqrt{5^{2}-4(4)(-6)}}{2(4)}\\x&=&\frac{-5\pm\sqrt{121}}{8}\\x&=&\frac{-5\pm 11}{8}\end{array}

    จะเห็นว่าสมการข้อนี้มี 2 คำตอบคือ

    \(\frac{-5+11}{8}=\frac{6}{8}=\frac{3}{4}\)

    \(\frac{-5-11}{8}=\frac{-16}{8}=-2\)

    ดังนั้นอีกคำตอบหนึ่งคือ \(x=-2\)


    7. ต้องการล้อมรั้วรอบที่ดินรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าซึ่งมีพื้นที่ 65 ตารางวา โดยด้านยาวของที่ดินยาวกว่าสองเท่าของด้านกว้างอยู่ 3 วา จะต้องใช้รั้วที่มีความยาวกี่วา [o-net52/21]

    วิธีทำ ข้อนี้ไม่ยากครับ ทำตามที่โจทย์บอกเลย กำหนดพื้นที่สี่เหลี่ยมผืนผ้านี้

    มีความยาวเท่ากับ \(x\) วา

    มีความกว้างเท่ากับ \(y\) วา

    โจทย์บอกว่ามีพื้นที่เท่ากับ \(65\) ตารางวา ทำให้เราได้สมการคือ

    \[xy=65\quad\cdots (1)\]

    โจทย์บอกอีกว่า ด้านยาวของที่ดินยาวกว่าสองเท่าของด้านกว้างอยู่ 3 วา ทำให้เราได้สมการ

    \[x-2y=3\quad\cdots (2)\]  จัดสมการนิดหน่อยเพื่อความสวยงามจะได้

    \[x=3+2y\quad  \cdots (3)\]

    เอาละต่อไปเรามาแก้สมการหาค่าของ \(x\) และ \(y\) เพื่อจะได้หาความยาวของรั้วได้ครับ เริ่มจากสมการที่ (1) เลยครับ

    \begin{array}{lcl}xy&=&65\end{array}

    แทน \(x\) ด้วย \(3+2y\)จะได้

    \begin{array}{lcl}(3+2y)(y)&=&65\\3y+2y^{2}&=&65\\2y^{2}+3y-65&=&0\\(2y+13)(y-5)&=&0\end{array}

    จากการแก้สมการจะได้

    \(y=-\frac{13}{5}\) อันนี้ไม่เอานะครับความกว้างติดลบไม่ได้

    ดังนั้น \(y=5\) ตอนนี้คือเราได้ว่าพื้นที่นี้มีความกว้างเท่ากับ 5 วา ต่อไปหาความกว้างบ้างโดยการแทน \(y\) ด้วย \(5\) ในสมการที่ \((1)\) จะได้

    \begin{array}{lcl}xy&=&65\\x(5)&=&65\\x&=&\frac{65}{5}\\x&=&13\end{array}

    ดังนั้นต้องใช้รั้วที่มีความยาว \(13+13+5+5=36\) วา ตอบ