Найдите целое решение неравенства это как - Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

Найти целые решения системы неравенств

В алгебре часто требуется не просто решить систему неравенств, но выбрать из полученного множества решений решения, удовлетворяющие некоторым дополнительным условиям.

Найти целые решения системы неравенств — одно из заданий такого рода.

1) Найти целые решения системы неравенств:

$[left{ begin{array}{l} 9x + 3 > 7x - 5\ 5 - x < 15 - 6x end{array} right.]$

Неизвестные переносим в одну сторону, известные — в другую с противоположным знаком:

$[left{ begin{array}{l} 9x - 7x > - 5 - 3\ - x + 6x < 15 - 5 end{array} right.]$

После упрощения разделим обе части каждого неравенства на $[left{ begin{array}{l} 2x > - 8___left| {:2 > 0} right.\ 5x < 10___left| {:5 > 0} right. end{array} right.]$

$[left{ begin{array}{l} x > - 4\ x < 2 end{array} right.]$

Отмечаем решения неравенств на числовых прямых. Решением системы является пересечение решений (то есть та часть, где штриховка есть на обеих прямых).

Оба неравенства строгие, поэтому -4 и 2 изображаются выколотыми точками и в решение не входят:

Из промежутка (-4;2) выбираем целые решения.

Ответ: -3; -2; -1; 0; 1.

2) Какие целые решения имеет система неравенств?

$[left{ begin{array}{l} 4x + 1 ge x - 5\ 37 - 8x > 17 - 4x end{array} right.]$

Переносим неизвестные в одну сторону, известные — в другую с противоположным знаком

$[left{ begin{array}{l} 4x - x ge - 5 - 1\ - 8x + 4x > 17 - 37 end{array} right.]$

Упрощаем и делим обе части на число, стоящее перед иксом. Первое неравенство делим на положительное число, поэтому знак неравенства не меняется, второе — на отрицательное число, поэтому знак неравенства изменяется на противоположный:

$[left{ begin{array}{l} 3x ge - 6___left| {:3 > 0} right.\ - 4x > - 20___left| {:( - 4) < 0} right. end{array} right.]$

$[left{ begin{array}{l} x ge - 2\ x < 5 end{array} right.]$

Отмечаем решения неравенств на числовых прямых. Первое неравенство нестрогое, поэтому -2 изображаем закрашенной точкой. Второе неравенство нестрогое, соответственно, 5 изображается выколотой точкой:

Целые решения на промежутке [-2;5) — это -2; -1; 0; 1; 2; 3; 4.

Ответ: -2; -1; 0; 1; 2; 3; 4.

В некоторых примерах не требуется перечислять целые решения, нужно лишь указать их количество.

3) Сколько целых решений имеет система неравенств?

$[left{ begin{array}{l} 3x - 4 ge 5x + 3\ 11x - 2 le 15 + x end{array} right.]$

Переносим неизвестные в одну сторону, известные — в другую:

$[left{ begin{array}{l} 3x - 5x ge 3 + 4\ 11x - x le 15 + 2 end{array} right.]$

$[left{ begin{array}{l} - 2x le 7___left| {:( - 2) < 0} right.\ 10x le 17___left| {:10 > 0} right. end{array} right.]$

Обе части первого неравенства делим на отрицательное число, поэтому знак неравенства изменяется на противоположный. Обе части второго неравенства делим на положительное число, знак неравенства при этом не меняется:

$[left{ begin{array}{l} x ge - 3,5\ x le 1,7 end{array} right.]$

Решение неравенств отмечаем на числовых прямых. Оба неравенства нестрогие, поэтому -3,5 и 1,7 изображаем закрашенными точками:

Решением системы является промежуток [-3,5; 1,7]. Целые числа, которые входят в данный промежуток — это -3; -2; -1; 0; 1. Всего их 5.

Ответ: 5.

4) Сколько целых чисел являются решениями системы неравенств?

$[left{ begin{array}{l} 12 - 3x ge 5x - 4\ 5x - 5 ge 17 - 6x end{array} right.]$

Неизвестные — в одну сторону, известные — в другую с противоположным знаком:

$[left{ begin{array}{l} - 3x - 5x ge - 4 - 12\ 5x + 6x ge 17 + 5 end{array} right.]$

$[left{ begin{array}{l} - 8x ge - 16___left| {:( - 8) < 0} right.\ 11x ge 22___left| {:11 > 0} right. end{array} right.]$

При делении обеих частей неравенства на положительное число знак неравенства не изменяется, при делении на отрицательное число — меняется на противоположный:

$[left{ begin{array}{l} x le 2\ x ge 2 end{array} right.]$

Решение неравенств отмечаем на числовых прямых.

Множество решений системы состоит из единственного элемента — {2}. 2 — целое число, следовательно, решением данной системы является одно целое число.

Ответ: 1.

Источник

При решении неравенств вы должны свободно владеть понятием числового неравенства, знать, что такое решение неравенства, что значит решить неравенство, помнить свойства неравенств. То же относится и к системам числовых неравенств. Все эти сведения вы можете найти в любом пособии для поступающих в вузы.
 Напомним свойства числовых неравенств.
 1. Если а > b , то b < а; наоборот, если а < b, то b > а.
 2. Если а > b и b > c, то а > c. Точно так же, если а b, то а + c > b+ c (и а – c > b – c). Если же а < b, то а + c < b+ c (и а – c b и c > d, то а + c > b + d; точно так же, если а < b и c < d, то а + c < b + d, т. е. два неравенства одинакового смысла можно почленно складывать.

Замечание.

Два неравенства одинакового смысла нельзя почленно вычитать друг из друга, так как результат может быть верным, но может быть и неверным. Например, если из неравенства 11 > 9 почленно вычесть неравенство 3 > 2, то получим верное неравенство 8 > 7. Если из неравенства 11 > 9 почленно вычесть неравенство 7 > 2, то полученное неравенство будет неверным.
 5. Если а > b и c < d, то а – c > b – d; если а d, то а – c b и m – положительное число, то m а > m b и , т.е. обе части неравенства можно умножить или разделить на одно и то же положительное число ( знак неравенства остаётся тем же ).
 Если же а > b и n – отрицательное число, то n а < n b и , т.е. обе части неравенства можно умножить или разделить на одно и то же отрицательное число, но при этом знак неравенства нужно переменить на противоположный.
 7. Если а > b и c > d , где а, b, c, d > 0, то а c > b d и если а 0, то аc < bd, т.е. неравенства одного смысла на множестве положительных чисел можно почленно перемножать.
Следствие. Если а > b, где а, b > 0, то а² > b², и если а < b, то а² < b², т.е. на множестве положительных чисел обе части неравенства можно возводить в квадрат.

8. Если а > b, где а, b > 0, то и если а < b , то .

Виды неравенств и способы их решения

1. Линейные неравенства и системы неравенств

Пример 1. Решить неравенство .
 Решение:
 .
 Ответ: х < – 2.

Пример 2. Решить систему неравенств
    Решение:
         .
    Ответ: (– 2; 0].

Пример 3. Найти наименьшее целое решение системы неравенств

    Решение:

    Ответ:

2. Квадратные неравенства

Пример 4. Решить неравенство х² > 4.
    Решение:
        х² > 4   (х – 2)∙(х + 2) > 0.
        Решаем методом интервалов.

Ответ:

3. Неравенства высших степеней

Пример 5. Решить неравенство (х + 3)∙(х² – 2х + 1) > 0.
    Решение:

    Ответ: .

Пример 6. Найти середину отрезка, который является решением неравенства 4х² – 24х + 24 < 4у², где .
 Решение:
 Область определения неравенства: .
 С учётом области определения 4х² – 24х + 24 < 4у² будет равносильно неравенству

Решаем методом интервалов.

        Решение неравенства: .
        Середина отрезка: .
    Ответ: .

4. Рациональные неравенства

Пример 7. Найти все целые решения, удовлетворяющие неравенству .
    Решение:

Методом интервалов:

        Решение неравенства: .
        Целые числа, принадлежащие полученным полуинтервалам: – 6; – 5; – 4; 1.
    Ответ: – 6; – 5; – 4; 1.

5. Иррациональные неравенства

Помните! Начинать решение иррациональных неравенств нужно с нахождения области определения.

Пример 8. Решить неравенство .
    Решение:
        Область определения: .
        Так как арифметический корень не может быть отрицательным числом, то .
    Ответ: .

Пример 9. Найти все целые решения неравенства .

Решение:

Область определения .

– быть отрицательным не может, следовательно, чтобы произведение было неотрицательным достаточно потребовать выполнения неравенства , при этом учитывая область определения. Т.е. исходное неравенство равносильно системе .

Целыми числами из этого отрезка будут 2; 3; 4.

Ответ: 2; 3; 4.

Пример 10. Решить неравенство .

Решение:

Область определения:

Преобразуем неравенство: . С учётом области определения видим, что обе части неравенства – положительные числа. Возведём обе части в квадрат и получим неравенство, равносильное исходному.

т.е. , и этот числовой отрезок включён в область определения.

Ответ: .

Пример 11. Решить неравенство .

Решение:

Раскрываем знак модуля.

Объединим решения систем 1) и 2): .

Ответ: .

6. Показательные, логарифмические неравенства и системы неравенств

Пример 12. Решите неравенство .

Решение:

Ответ: .

Пример 13. Решите неравенство .

Решение:

Ответ: .

Пример 14. Решите неравенство .

Решение:

Ответ: .

Пример 15. Решите неравенство .

Решение:

Ответ: .

Задания для самостоятельного решения

Базовый уровень

Целые неравенства и системы неравенств

1) Решите неравенство 2х – 5 ≤ 3 + х.

2) Решите неравенство – 5х > 0,25.

3) Решите неравенство .

4) Решите неравенство 2 – 5х ≥ – 3х.

5) Решите неравенство х + 2 < 5x – 2(x – 3).

6) Решите неравенство
.

7) Решите неравенство (х – 3) (х + 2) > 0.

8) Решить систему неравенств

9) Найдите целочисленные решения системы неравенств .

10) Решить систему неравенств .

11) Решить систему неравенств

12) Найти наименьшее целое решение неравенства

13) Решите неравенство .

14) Решите неравенство .

15) Решите неравенство .

16) Решите неравенство .

17) Найдите решение неравенства , принадлежащие промежутку .

18) Решить систему неравенств

19) Найти все целые решения системы

Рациональные неравенства и системы неравенств

20) Решите неравенство .

21) Решите неравенство .

22) Определите число целых решений неравенства .

23) Определите число целых решений неравенства .

24) Решите неравенство .

25) Решите неравенство 2^x<16 .

26) Решите неравенство .

27) Решите неравенство .

28) Решите неравенство .

29) Найдите сумму целых решений неравенства на отрезке [– 7, 7].

30) Решите неравенство .

31) Решите неравенство .

Иррациональные неравенства

32) Решите неравенство .

33) Решите неравенство

34) Решите неравенство .

Показательные, логарифмические неравенства и системы неравенств

35) Решите неравенство .

36) Решите неравенство .

37) Решите неравенство .

38) Решите неравенство .

39) Решите неравенство .

40) Решите неравенство 49∙7^х < 7^{3х + 3}.

41) Найдите все целые решения неравенства .

42) Решите неравенство .

43) Решите неравенство .

44) Решите неравенство 7^x+1-7^x<42 .

45) Решите неравенство log₃(2x²+x-1)>log₃2 .

46) Решите неравенство log_0,5(2x+3)>0 .

47) Решите неравенство .

48) Решите неравенство .

49) Решите неравенство .

50) Решите неравенство log_x+112>log_x+12 .

51) Решите неравенство log_x9<2.

52) Решите неравенство .

Повышенный уровень

53) Решите неравенство |x-3|>2x.

54) Решите неравенство 2│х + 1| > х + 4.

55) Найдите наибольшее целое решение неравенства .

56) Решить систему неравенств

57) Решить систему неравенств .

58) Решите неравенство .

59) Решите неравенство 25•2^x-10^x+5^x>25 .

60) Решите неравенство .

Ответы

1) х ≤ 8; 2) х < – 0,05; 3) х ≥ 5; 4) х ≤ 1; 5) х > –2; 6) х < 11; 7) ; 8) (-2;0]; 9) – 1; 10) х ≥ 7,5; 11); 12) 1; 13); 14) х ≤ – 0,9; 15) х < – 1; 16) х < 24; 17); 18) ; 19) 3, 4, 5;

20) (0; 2); 21) (0; 1,5); 22) 3; 23) 6; 24) (–1; 1,5); 25) х < 4; 26); 27) (– 3; 17); 28)

; 29) – 10; 30) (0; + ∞); 31); 32) [1;17); 33) x > 17; 34) х ≥ 2; 35); 36) х < 2; 37) х > 0; 38) х ≤ 3; 39) х > – 3,5; 40) х > – 0,5; 41) 0, 1, 2, 3, 4, 5; 42) х < 3; 43) ; 44) х < 1; 45) ; 46) (– 1,5; – 1); 47) х < 0; 48); 49) ; 50) х > 0; 51) ; 52) ; 53) х < 1; 54); 55) – 1; 56) ; 57) [3,5; 10]; 58) (0, 1); 59) (0; 2); 60)

Источник

Продолжаем разбирать способы решения неравенств, имеющих в составе одну переменную. Мы уже изучили линейные и квадратные неравенства, которые представляют из себя частные случаи рациональных неравенств. В этой статье мы уточним, неравенства какого типа относятся к рациональным, расскажем, на какие виды они делятся (целые и дробные). После этого покажем, как правильно их решать, приведем нужные алгоритмы и разберем конкретные задачи.

Понятие рациональных равенств

Когда в школе изучают тему решения неравенств, то сразу берут рациональные неравенства. На них приобретаются и оттачиваются навыки работы с этим видом выражений. Сформулируем определение данного понятия:

Определение 1

Рациональное неравенство представляет из себя такое неравенство с переменными, которое содержит в обоих частях рациональные выражения.

Отметим, что определение никак не затрагивает вопрос количества переменных, значит, их может быть сколь угодно много. Следовательно, возможны рациональные неравенства с 1, 2, 3 и более переменными. Чаще всего приходится иметь дело с выражениями, содержащими всего одну переменную, реже две, а неравенства с большим количеством переменных обычно в рамках школьного курса не рассматривают вовсе.

Таким образом, мы можем узнать рациональное неравенство, посмотрев на его запись. И с правой, и с левой стороны у него должны быть расположены рациональные выражения. Приведем примеры:

x>4 x3+2·y≤5·(y−1)·(x2+1)2·xx-1≥1+11+3x+3·x2

А вот неравенство вида 5+x+1<x·y·z не относится к рациональным, поскольку слева у него есть переменная под знаком корня.

Все рациональные неравенства делятся на целые и дробные.

Определение 2

Целое рациональное равенство состоит из целых рациональных выражений (в обеих частях).

Определение 3

Дробно рациональное равенство – это такое равенство, которое содержит дробное выражение в одной или обеих своих частях.

Например, неравенства вида 1+x-11322+23+211-2·13·x-1>4-x4 и 1-235-y>1×2-y2 являются дробно рациональными, а 0,5·x≤3·(2−5·y) и 1:x+3>0 – целыми.

Мы разобрали, что из себя представляют рациональные неравенства, и выделили их основные типы. Можем переходить дальше, к обзору способов их решения.

Как решать целые неравенства

Допустим, что нам требуется найти решения целого рационального неравенства r(x)<s(x), которое включает в себя только одну переменную x. При этом r(x) и s(x) представляют собой любые целые рациональные числа или выражения, а знак неравенства может отличаться. Чтобы решить это задание, нам нужно преобразовать его и получить равносильное равенство.

Начнем с перенесения выражения из правой части в левую. Получим следующее:

вида r(x)−s(x) <0 (≤,>, ≥)

Мы знаем, что r(x)−s(x) будет целым значением, а любое целое выражение допустимо преобразовать в многочлен. Преобразуем r(x)−s(x) в h(x). Это выражение будет тождественно равным многочленом. Учитывая, что у r(x)−s(x) и h(x) область допустимых значений x одинакова, мы можем перейти к неравенствам h(x) <0 (≤,>, ≥), которое будет равносильно исходному.

Зачастую такого простого преобразования будет достаточно для решения неравенства, поскольку в итоге может получиться линейное или квадратное неравенство, значение которого вычислить несложно. Разберем такие задачи.

Пример 1

Условие: решите целое рациональное неравенство x·(x+3) +2·x≤(x+1)2+1.

Решение

Начнем с переноса выражения из правой части в левую с противоположным знаком.

x·(x+3) +2·x−(x+1)2−1≤0

Теперь, когда мы выполнили все действия с многочленами слева, можно переходить к линейному неравенству 3·x−2≤0, равносильному тому, что было дано в условии. Решить его несложно:

3·x≤2 x≤23

Ответ: x≤23.

Пример 2

Условие: найдите решение неравенства (x2+1)2−3·x2> (x2−x) ·(x2+x).

Решение

Переносим выражение из левой части в правую и выполняем дальнейшие преобразования с помощью формул сокращенного умножения.

(x2+1)2−3·x2−(x2−x)·(x2+x)>0x4+2·x2+1−3·x2−x4+x2>01>0

В итоге наших преобразований мы получили неравенство, которое будет верным при любых значениях x, следовательно, решением исходного неравенства может быть любое действительное число.

Ответ: любое действительно число.

Пример 3

Условие: решите неравенство x+6+2·x3−2·x·(x2+x−5)>0.

Решение

Из правой части мы ничего переносить не будем, поскольку там 0. Начнем сразу с преобразования левой части в многочлен:

x+6+2·x3−2·x3−2·x2+10·x>0−2·x2+11·x+6>0.

Мы вывели квадратное неравенство, равносильное исходному, которое легко решить несколькими методами. Применим графический способ.

Начнем с вычисления корней квадратного трехчлена −2·x2+11·x+6:

D=112-4·(-2)·6=169×1=-11+1692·-2, x2=-11-1692·-2×1=-0,5, x2=6

Теперь на схеме отметим все необходимые нули. Поскольку старший коэффициент меньше нуля, ветви параболы на графике будут смотреть вниз.

Нам будет нужна область параболы, расположенная над осью абсцисс, поскольку в неравенстве у нас стоит знак >. Нужный интервал равен (−0,5, 6), следовательно, эта область значений и будет нужным нам решением.

Ответ: (−0,5, 6).

Бывают и более сложные случаи, когда слева получается многочлен третьей или более высокой степени. Чтобы решить такое неравенство, рекомендуется использовать метод интервалов. Сначала мы вычисляем все корни многочлена h(x), что чаще всего делается с помощью разложения многочлена на множители.

Пример 4

Условие: вычислите (x2+2) ·(x+4) <14−9·x.

Решение

Начнем, как всегда, с переноса выражения в левую часть, после чего нужно будет выполнить раскрытие скобок и приведение подобных слагаемых.

(x2+2)·(x+4)−14+9·x<0x3+4·x2+2·x+8−14+9·x<0x3+4·x2+11·x−6<0

В итоге преобразований у нас получилось равносильное исходному равенство, слева у которого стоит многочлен третьей степени. Применим метод интервалов для его решения.

Сначала вычисляем корни многочлена, для чего нам надо решить кубическое уравнение x3+4·x2+11·x−6=0. Имеет ли оно рациональные корни? Они могут быть лишь в числе делителей свободного члена, т.е. среди чисел ±1, ±2, ±3, ±6. Подставим их по очереди в исходное уравнение и выясним, что числа 1, 2 и 3 будут его корнями.

Значит, многочлен x3+4·x2+11·x−6 может быть описан в виде произведения (x−1) ·(x−2) ·(x−3), и неравенство x3+4·x2+11·x−6<0 может быть представлено как (x−1) ·(x−2) ·(x−3) <0. С неравенством такого вида нам потом будет легче определить знаки на промежутках.

Далее выполняем оставшиеся шаги интервального метода: рисуем числовую прямую и точки на ней с координатами 1, 2, 3. Они разбивают прямую на 4 промежутка, в которых нужно определить знаки. Заштрихуем промежутки с минусом, поскольку исходное неравенство имеет знак <.

Нам осталось только записать готовый ответ: (−∞, 1) ∪ (2, 3).

Ответ: (−∞, 1) ∪ (2, 3).

В некоторых случаях выполнять переход от неравенства r(x)−s(x) <0 (≤,>, ≥) к h(x) <0 (≤,>, ≥), где h(x) – многочлен в степени выше 2, нецелесообразно. Это распространяется на те случаи, когда представить r(x)−s(x) как произведение линейных двучленов и квадратных трехчленов проще, чем разложить h(x) на отдельные множители. Разберем такую задачу.

Пример 5

Условие: найдите решение неравенства (x2−2·x−1) ·(x2−19) ≥2·x·(x2−2·x−1).

Решение

Данное неравенство относится к целым. Если мы перенесем выражение из правой части влево, раскроем скобки и выполним приведение слагаемых, то получим x4−4·x3−16·x2+40·x+19≥0.

Решить такое неравенство непросто, поскольку придется искать корни многочлена четвертой степени. Оно не имеет ни одного рационального корня (так, 1, −1, 19 или −19 не подходят), а искать другие корни сложно. Значит, воспользоваться этим способом мы не можем.

Но есть и другие способы решения. Если мы перенесем выражения из правой части исходного неравенства в левую, то сможем выполнить вынесение за скобки общего множителя x2−2·x−1:

(x2−2·x−1)·(x2−19)−2·x·(x2−2·x−1)≥0(x2−2·x−1)·(x2−2·x−19)≥0.

Мы получили неравенство, равносильное исходному, и его решение даст нам искомый ответ. Найдем нули выражения в левой части, для чего решим квадратные уравнения x2−2·x−1=0 и x2−2·x−19=0. Их корни – 1±2, 1±25. Переходим к равенству x-1+2·x-1-2·x-1+25·x-1-25≥0, которое можно решить методом интервалов:

Согласно рисунку, ответом будет -∞,1-25∪1-25, 1+2∪1+25, +∞.

Ответ: -∞,1-25∪1-25, 1+2∪1+25, +∞.

Добавим, что иногда нет возможности найти все корни многочлена h(x), следовательно, мы не можем представить его в виде произведения линейных двучленов и квадратных трехчленов. Тогда решить неравенство вида h(x) <0 (≤,>, ≥) мы не можем, значит, решить исходное рациональное неравенство тоже нельзя.

Как решать дробно рациональные неравенства

Допустим, надо решить дробно рационально неравенств вида r(x)<s(x) (≤,>, ≥), где r(x) и s(x) являются рациональными выражениями, x – переменной. Хотя бы одно из указанных выражений будет дробным. Алгоритм решения в этом случае будет таким:

Определяем область допустимых значений переменной x.
Переносим выражение из правой части неравенства налево, а получившееся выражение r(x)−s(x) представляем в виде дроби. При этом где p(x) и q(x) будут целыми выражениями, которые являются произведениями линейных двучленов, неразложимых квадратных трехчленов, а также степеней с натуральным показателем.
Далее решаем полученное неравенство методом интервалов.
Последним шагом является исключение точек, полученных в ходе решения, из области допустимых значений переменной x, которую мы определили в начале.

Это и есть алгоритм решения дробно рационального неравенства. Большая часть его понятна, небольшие пояснения требуются только для п.2. Мы перенесли выражение из правой части налево и получили r(x)−s(x) <0 (≤,>, ≥), а как потом привести его к виду p(x)q(x) <0 (≤,>, ≥)?

Сначала определим, всегда ли можно выполнить данное преобразование. Теоретически, такая возможность имеется всегда, поскольку в рациональную дробь можно преобразовать любое рациональное выражение. Здесь же у нас есть дробь с многочленами в числителе и знаменателе. Вспомним основную теорему алгебры и теорему Безу и определим, что любой многочлен n-ной степени, содержащий одну переменную, может быть преобразован в произведение линейных двучленов. Следовательно, в теории мы всегда можем преобразовать выражение таким образом.

На практике разложение многочленов на множители зачастую оказывается довольно трудной задачей, особенно если степень выше 4. Если мы не сможем выполнить разложение, то не сможем и решить данное неравенство, однако в рамках школьного курса такие проблемы обычно не изучаются.

Далее нам надо решить, будет ли полученное неравенство p(x)q(x) <0 (≤,>, ≥) равносильным по отношению к r(x)−s(x) <0 (≤,>, ≥) и к исходному. Есть вероятность, что оно может оказаться и неравносильным.

Равносильность неравенства будет обеспечена тогда, когда область допустимых значений p(x)q(x) совпадет с областью значений выражения r(x)−s(x). Тогда последний пункт инструкции по решению дробно рациональных неравенств выполнять не нужно.

Но область значений для p(x)q(x) может оказаться шире, чем у r(x)−s(x), например, за счет сокращения дробей. Примером может быть переход от x·x-13x-12·x+3 к x·x-1x+3. Либо это может происходить при приведении подобных слагаемых, например, здесь:

x+5x-22·x-x+5x-22·x+1x+3 к 1x+3

Для таких случаев и добавлен последний шаг алгоритма. Выполнив его, вы избавитесь от посторонних значений переменной, которые возникают из-за расширения области допустимых значений. Возьмем несколько примеров, чтобы было более понятно, о чем идет речь.

Пример 6

Условие: найдите решения рационального равенства xx+1·x-3+4x-32≥-3·xx-32·x+1.

Решение

Действуем по алгоритму, указанному выше. Сначала определяем область допустимых значений. В данном случае она определяется системой неравенств x+1·x-3≠0x-32≠0x-32·(x+1)≠0, решением которой будет множество (−∞, −1)∪(−1, 3)∪(3, +∞).

Далее нам надо сделать так, чтобы в правой части неравенства получился 0. Выполняем перенос выражения из правой части влево с противоположным знаком и получаем неравенство, равносильное исходному:

xx+1·x-3+4(x-3)2+3·x(x-3)2·(x+1)≥0

После этого нам нужно преобразовать его так, чтобы было удобно применить метод интервалов. Первым делом приводим алгебраические дроби к наименьшему общему знаменателю (x−3)2·(x+1):

xx+1·x-3+4(x-3)2+3·x(x-3)2·(x+1)==x·x-3+4·x+1+3·xx-32·x+1=x2+4·x+4(x-3)2·(x+1)

Сворачиваем выражение в числителе, применяя формулу квадрата суммы:

x2+4·x+4x-32·x+1=x+22x-32·x+1

Областью допустимых значений получившегося выражения является (−∞,−1) ∪ (−1, 3) ∪ (3, +∞). Мы видим, что она аналогична той, что была определена для исходного равенства. Заключаем, что неравенство x+22x-32·x+1≥0 является равносильным исходному, значит, последний шаг алгоритма нам не нужен.

Используем метод интервалов:

Видим решение {−2}∪(−1, 3)∪(3, +∞), которое и будет решением исходного рационального неравенства xx+1·x-3+4x-32≥-3·x(x-3)2·(x+1).

Ответ: {−2} ∪ (−1, 3) ∪ (3, +∞).

Пример 7

Условие: вычислите решение x+3x-1-3xx+2+2x-1>1x+1+2·x+2×2-1.

Решение

Определяем область допустимых значений. В случае с этим неравенством она будет равна всем действительным числам, кроме −2,−1, 0 и 1.

Переносим выражения из правой части в левую:

x+3x-1-3xx+2+2x-1-1x+1-2·x+2×2-1>0

Далее выполняем преобразование левой части. Сначала преобразуем первую дробь:

x+3x-1-3xx+2=x+3-x-3xx+2=0xx+2=0x+2=0

Учитывая получившийся результат, запишем:

x+3x-1-3xx+2+2x-1-1x+1-2·x+2×2-1==0+2x-1-1x+1-2·x+2×2-1==2x-1-1x+1-2·x+2×2-1==2x-1-1x+1-2·x+2(x+1)·x-1==-x-1(x+1)·x-1=-x+1(x+1)·x-1=-1x-1

Для выражения -1x-1 областью допустимых значений будет множество всех действительных чисел, за исключением единицы. Мы видим, что область значений расширилась: в нее были добавлены −2, −1 и 0. Значит, нам нужно выполнить последний шаг алгоритма.

Поскольку мы пришли к неравенству -1x-1>0, можем записать равносильное ему 1x-1<0. С помощью метода интервалов вычислим решение и получим (−∞, 1).

Исключаем точки, которые не входят в область допустимых значений исходного равенства. Нам надо исключить из(−∞, 1) числа −2, −1 и 0. Таким образом, решением рационального неравенства x+3x-1-3xx+2+2x-1>1x+1+2·x+2×2-1 будут значения (−∞, −2)∪(−2, −1)∪(−1, 0)∪(0, 1).

Ответ: (−∞, −2) ∪ (−2, −1) ∪ (−1, 0) ∪ (0, 1).

В заключение приведем еще один пример задачи, в котором окончательный ответ зависит от области допустимых значений.

Пример 8

Условие: найдите решение неравенства 5+3x2x3+1×2-x+1-x2-1x-1≥0.

Решение

Область допустимых значений неравенства, заданного в условии, определяет система x2≠0x2-x+1≠0x-1≠0x3+1×2-x+1-x2-1x-1≠0.

Решений у этой системы нет, поскольку

x3+1×2-x+1-x2-1x-1==(x+1)·x2-x+1×2-x+1-(x-1)·x+1x-1==x+1-(x+1)=0

Значит, исходное равенство 5+3x2x3+1×2-x+1-x2-1x-1≥0 не имеет решения, поскольку нет таких значений переменной, при которой оно имело бы смысл.

Ответ: решений нет.

Источник

что такое целое решение неравенства? Приведите, пожалуйста, примеры. Спасибо

Светило науки – 4132 ответа – 19496 раз оказано помощи

Целое решение неравенства – это целое число, входящее в область решений неравенства.
Пример 1:
x-3<5
x<5+3
x<8
Решением этого неравенства является интервал (-∞;8)
В этот интервал входят, например, целые числа -6; 0; 1; 5; 7 и т.д.
Эти числа и будут называться целыми решениями неравенства.
Пример 2:
4< x < 8
Решением является открытый интервал (4;8).
В этот интервал входят целые числа 5; 6 и 7. Они и будут являться целыми решениями неравенства.
Пример 3:
4≤ х ≤ 8
Решением неравенства является закрытый интервал [4:8].
В этот интервал входят целые числа 4; 5; 6; 7 и 8. Они и будут являться целыми решениями неравенства.

Источник

План урока:

Целые неравенства

Неравенства первой степени

Неравенства второй степени

Метод интервалов

Неравенства высоких степеней

Дробно-рациональные неравенства

Целые неравенства

Неравенства по своей сути очень похожи на уравнения. Аналогично понятию целого уравнения существует понятие целого неравенства. Так называют то нер-во, в котором используются сложение и умножение, вычитание и деление, возведение в степень, но в котором нет деления на выражения с переменной. Другими словами, ни в одном знаменателе в целом нер-ве не должно быть переменных величин.

Приведем примеры целых нер-в:

14х⁴ + 13х²⩽ 91х³ + 2

у³ – 7 > 1/5

(z + 1)/8 <z¹⁵ + 4z⁹

Если бы переменная могла быть в знаменателе, то знаменатель мог бы обращаться в ноль при некоторых ее значениях, что недопустимо в математике.Но так как в целых нер-вах переменная не находиться в знаменателе, то она может принимать любое значение.

Любое целое нер-во можно преобразовать так, чтобы в одной его части (обычно правой) стоял ноль, а в другой части – некоторый многочлен Р(х).

Пример. Преобразуйте нер-во

(х³ + 7)(2х – 3) >4х(х² – 5х + 9)

к виду Р(х) > 0, где Р(х) – это многочлен.

Решение. Раскроем скобки в каждой части нер-ва:

(х³ + 7)(2х – 3) >4х(х² – 5х + 9)

2х⁴ – 3х³ + 14х – 21 > 4x³– 20х² + 36х

Перенесем слагаемые влево и приведем подобные слагаемые:

2х⁴ – 3х³ + 14х – 21 – 4x³+ 20х² – 36х > 0

2х⁴ – 7х³ + 20х² – 22х – 21 > 0

Ответ:2х⁴ – 7х³ + 20х² – 22х – 21 > 0

Как и в случае с уравнениями, у нер-в есть степени. Она равна степени многочлена, стоящего в одной из его частей. Так, степень неравенства в рассмотренном только что примере равна 4, ведь степень полинома 2х⁴ – 7х³ + 20х² – 22х – 21 равна 4.

Неравенства первой степени

В общем виде неравенства первой степени выглядит так:

ах + b> 0

где а и b– некоторые числа, а х – переменная.

Естественно, вместо знака «>»могут стоять знаки «<», «⩾» и«⩽». Приведем примеры нер-в первой степени:

5х – 12 > 0

– 4,52у + 63 ⩾ 0

34z+ 9 < 0

Для решения такого нер-ва свободный член (коэффициент b) переносят в другую часть нер-ва, а потом делят нер-во на коэффициент а. Здесь важно помнить, что при делении нер-ва на отрицательное число оно меняет знак!

Пример. Решите нер-во

5х – 15 > 0

Решение:

5х – 15 > 0

5х > 15

х > 15/5

х > 3

Напомним, что решения нер-в традиционно записывают в виде числовых промежутков. Запись х > 3 аналогична записи х∈(3; + ∞). На числовой прямой этот промежуток выглядит так (отмечен штриховкой):

1gfdg

Для наглядности построим график функции у = 5х – 15 и отметим промежуток, на котором она больше нуля:

2hgfh

Заметим, что неравенство строгое, а потому само число 3 в его решение не входит. Из-за этого в записи (3; + ∞) первая скобка – круглая.

Ответ:(3; + ∞)

Пример. Решите нер-во

– 3х – 9 ⩾0

Решение:

– 3х – 9 ⩾0

– 3х ⩾9

х ⩽ 9/(– 3) (обратите внимание, из-за деления на отрицательное число изменился знак нер-ва!)

х ⩽ – 3

х∈(– ∞; – 3]

3trert

Также построим график у = – 3х – 9 и убедимся, что мы не ошиблись:

4fdsdf

Неравенство нестрогое, и число – 3 входит в ответ, поэтому поле него в промежутке стоит квадратная скобка.

Ответ:(– ∞; – 3]

Неравенства второй степени

Неравенства второй степени в общем виде записываются так:

ах² + bx + c> 0

Примерами таких нер-в являются

5х² – 3х + 19 > 0

– 12у² + 1,23у + 64 ⩾ 0

462z² + 3z– 54 < 0

В левой части такого нер-ва стоит квадратичная функция. Вспомним два важных момента:

Ветви параболы у = ах² + bx + c смотрят вверх, если коэффициент а > 0, и смотрят вниз, если а < 0.
Чтобы найти нули функции у = ах² + bx + c, надо решить квадратное ур-ние ах² + bx + c = 0. Если его дискриминант (D) больше нуля, то есть два нуля. Если D = 0, то есть только один ноль. Если D< 0, то парабола не пересекает ось Ох.

В соответствии с этим возможно 6 случаев расположения графика квадратичной функции на координатной плоскости, в зависимости от значений старшего коэффициента a и дискриминанта D:

5gfdfg

При решении нер-в 2-ой степени обязательно возникает один из этих случаев. Поэтому для решения нер-ва

ах² + bx + c> 0

надо решить ур-ние ах² + bx + c = 0 и проанализировать положение графика квадратичной функции относительно оси Ох.

Пример. Найдите промежуток, на котором справедливо нер-во

2х² – 5х + 2 < 0

Решение. Найдем корни ур-ния 2х² – 5х + 2 = 0.

D = b²– 4ас = (– 5)² – 4•2•2 = 25 – 16 = 9

х₁ = (5 – 3)/4 = 0,5

х₂ = (5 + 3)/4 = 2

Коэффициент а параболы положителен, поэтому ее ветви смотрят вверх. Сам график будет выглядеть так:

6gfdgf

Однако нам достаточно и схематичного изображения параболы и ее нулей на координатной прямой:

7hgfgh

Нули функции разбивают прямую на три промежутка. На каждом из них знак квадратичной функции неизменен. Отметим эти знаки:

8ghfgh

В нер-ве стоит знак «<». Значит, нам нужен промежуток от 0,5 до 2, на котором ф-ция отрицательна (парабола ниже оси Ох). Нер-во строгое, а потому сами числа 0,5 и 2 не входят в промежуток. Такие «выколотые точки» обозначают белыми кружочками:

9hgfh

Ответ: (0,5; 2)

Пример. Решите нер-во

– 2х² + 9х – 9 ≤ 0

Решение. Сначала находим нули параболы, решая ур-ние

– 2х² + 9х – 9 = 0

D = b²– 4ас = 9² – 4•(– 2)•(– 9) = 81 – 72 = 9

х₁ = (– 9 – 3)/ (– 4) = 3

х₂ = (– 9 + 3)/ (– 4) = 1,5

Коэффициент а параболы отрицательный, поэтому ее ветви смотрят вниз. Отметим на координатной прямой нули ф-ции и схематично график параболы, а также промежуток, на котором она неположительна:

Так как нер-во нестрогое, то сами нули ф-ции входят в ответ, а потому скобки рядом с нулями – квадратные. В итоге х∊(– ∞; 1,5]∪[3; + ∞).

Ответ: х∊(– ∞; 1,5]∪[3; + ∞).

Пример Решите нер-во

х² – 2х + 1 > 0

Решение. Решим квадратное ур-ние

х² – 2х + 1 = 0

D = b²– 4ас = (– 2)² – 4•1•1 = 4 – 4 = 0

Дискриминант равен нулю, поэтому у ур-ния лишь 1 корень.

х₁ = – b/2a = – (– 2)/2 = 1

Парабола будет касаться прямой Ох в единственной точке, при этом ветви параболы должны смотреть вверх:

Получается, что ф-ция положительна на всей координатной прямой, кроме точки х = 1, где она обращается в ноль. Соответственно, в ответе надо указать объединение промежутков: х∊(– ∞; 1)∪(1; + ∞).

Ответ: (– ∞; 1)∪(1; + ∞).

Пример. Найдите решение нер-ва

– 5х² + х – 100 < 0

Решение. Попытаемся найти корни ур-ния

– 5х² + х – 100 = 0

D = b²– 4ас = 1² – 4•(– 5)•(– 100) = 1 – 2000 = – 2001

Дискриминант меньше нуля, поэтому корней не будет. Вся парабола будет находиться ниже оси Ох, так как ее ветви должны смотреть вниз из-за отрицательного коэффициента а = – 5.

Видно, что при любых значениях х левая часть нер-ва меньше нуля, то есть нер-во справедливо при х∊(– ∞; + ∞).

Ответ: (– ∞; + ∞).

Метод интервалов

Ясно, что знак произведения зависит от знаков множителей. Так, если мы перемножаем три отрицательных числа и два положительных, то мы получим отрицательное произведение:

(– 1)•(– 2)•(– 3)•4•5 = – 120

Если же отрицательных множителей два или четыре, то итоговое произведение получится положительным:

(– 1)•(– 2)•3•4•5 = 120

(– 1)•(– 2)•(– 3)•(–4)•5 = 120

Вообще можно заметить, что если в произведении находится нечетное количество множителей (1, 3, 5, 7…), то и всё произведение отрицательно. Если же количество отрицательных множителей четно (0, 2, 4, 6, 8…), то произведение положительно. Дело в том, что при умножении отрицательных чисел действует правило «минус на минус дает плюс», то есть два минуса как бы «самоуничтожаются». Поэтому при перемножении четного количества отрицательных чисел все минусы попарно сократятся. Из этого правила есть одно исключение – если хотя бы один множитель равен нулю, то и всё произведение равно нулю, независимо от количества отрицательных сомножителей.

13gffdg

Пример. Справедливо ли нер-во

(– 12)•453•62,36•725•(– 975)•(– 812,99) < 0

Решение. Для ответа на вопрос нет смысла вычислять значение выражения слева. Оно представляет собой произведение, в котором 3 отрицательных множителя. 3 – это нечетное число, а потому и всё произведение отрицательно. Значит, нер-во справедливо.

Ответ: справедливо.

Далее рассмотрим нер-во, где слева стоит произведение скобок. В каждой из скобок записано выражение вида (х – а), например:

(х – 1)(х – 2)(х – 3)(х – 4) < 0

Произведение слева отрицательно, если отрицательна либо одна, либо три скобки. Определим, какие знаки принимают выражения в скобках при разных значениях х. В первой скобке записано выражение х – 1, поэтому рассмотрим нер-во

х – 1 > 0

Перенеся единицу вправо, получим, что

х > 1

Графически это можно показать так:

14gfdgf

Аналогично, рассматривая нер-ва

х – 2 > 0

x – 3 > 0

х – 4 > 0

можно показать, какие значения принимает каждая из скобок при различных х:

15gfdg

Видно, что скобки (х – 1), (х – 2), (х – 3) и (х – 4) изменяют знаки с «–» на «+» при «перескоке» через точки 1, 2, 3 и 4. Отметим их все вместе на одной прямой и укажем знаки скобок на каждом из образовавшихся промежутков:

16hgfgh

Получили 5 промежутков. Если выражение выделено красным, то оно отрицательно на промежутке, а если синим – то положительно. Напомним, что произведение отрицательно, если в его состав входит нечетное количество (1, 3, 5…) отрицательных множителей. На рисунке видно, что на промежутке (1; 2) отрицательны 3 множителя, а на промежутке (3; 4) – один множитель. Следовательно, именно на них всё произведение

(х – 1)(х – 2)(х – 3)(х – 4)

оказывается отрицательным. Соответственно на других промежутках произведение положительно. Это можно отметить так:

17hgfgh

Штриховкой отмечены промежутки, где произведение отрицательно. Получается, что решением нер-ва является объединение промежутков (1; 2)∪(3; 4). Сами точки 1, 2, 3 и 4 исключены из решения, так как нер-во строгое. Если бы нер-во было нестрогим, то на рисунке точки были бы закрашены, а скобки в промежутке были бы квадратными.

Убедимся в верности этого решения, выбрав произвольное число из каждого промежутка и подставив его в произведение.

Из промежутка (– ∞; 1) возьмем значение х = 0:

(0 – 1)(0 – 2)(0 – 3)(0 – 4) = (– 1)•(– 2)(– 3)•(– 4) = 24 > 0

Из следующего промежутка возьмем х = 1,5:

(1,5 – 1)(1,5 – 2)(1,5 – 3)(1,5 – 4) = 0,5•(– 0,5)•(– 1,5)•(– 2,5) < 0

Примечание. Здесь мы не стали вычислять точное значение произведения, а просто посчитали, что в нем 3 отрицательных множителя. Следовательно, всё произведение отрицательно, то есть меньше нуля.

Из интервала (2; 3) возьмем число 2,5:

(2,5 – 1)(2,5 – 2)(2,5 – 3)(2,5 – 4) = 1,5•0,5•(– 0,5)•(– 1,5) > 0

Из промежутка (3; 4) выберем х = 3,5:

(3,5 – 1)(3,5 – 2)(3,5 – 3)(3,5 – 4) = 3,5•1,5•0,5•(– 0,5) < 0

Наконец, из последнего интервала (4; + ∞) возьмем число 5:

(5 – 1)(5 – 2)(5 – 3)(5 – 4) = 4•3•2•1 > 0

Для решения нер-ва мы просто нашли, при каких значениях выражение слева принимает нулевые значения, а потом расставили знаки в полученных интервалах. Данный способ называется методом интервалов.

Пример. Решите неравенство методом интервалов:

(у – 5)(– 2у + 6)(у + 4) ≥0

Решение. Вынесем из второй скобки множитель (– 2):

(у – 5)(– 2)(у – 3)(у + 4) ≥ 0

Поделим нер-во на число (– 2). Напомним, что при делении нер-ва на отрицательную величину его знак меняется на противоположный:

(у – 5)(у – 3)(у + 4) ≤ 0

Используем метод интервалов. Отметим на координатной прямой точки, при которых каждая скобка обращается в ноль (это 5, 3 и (– 4)), и расставим знаки над получившимися промежутками:

18hgfh

Определить эти знаки можно, просто выбрав произвольное число из промежутка и подставив его в левую часть. Так, выберем из промежутка (– ∞; – 4) число (– 5) и получим:

(– 5 – 5)(– 5 – 3)(– 5 + 4) = (– 10)•(– 8)•(– 1) < 0

Из промежутка (–4; 3) выберем число 0:

(0 – 5)(0 – 3)(0 + 4) = (– 5)•(– 3)•(4) > 0

Из промежутка (3; 5) возьмем число 4:

(4 – 5)(4 – 3)(4 + 4) = (– 1)•1•8 < 0

Из множества (5; + ∞) возьмем шестерку:

(6 – 5)(6 – 3)(6 + 4) = 1•3•10 > 0

Итак, выражение слева меньше или равно нулю при у∊(– ∞; – 4]∪[3; 5].

Ответ: (– ∞; – 4]∪[3; 5].

Обратим внимание, что в рассмотренных примерах знаки на промежутках чередовались. Это значит, что достаточно было определить знак на одном промежутке, а дальше просто менять их при переходе через отмеченные точки. Есть один частный случай, когда такое чередование НЕ происходит. Такое возможно, если в двух скобках находится одинаковые выражения.

Пример. Решите нер-во

(z – 5)(3z – 15)(7 – z) ≤ 0

Решение. Вынесем из второй скобки множитель 3, а из третьей – (– 1):

(z – 5)•3•(z – 5)•(– 1)•(z – 7) ≤ 0

Делим нер-во на (– 3):

(z – 5)(z – 5)(z – 7) ≥ 0

Обратите внимание – мы получили две одинаковые скобки (z – 5). Отметим на прямой нули левого выражения (это числа 5 и 7), а также знаки промежутков:

19hgfgh

Для расстановки знаков подставим в выражение слева числа:

при z = 4 (4 – 5)(4 – 5)(4 – 7) = (– 1)•(– 1)•(– 3) < 0

при z = 6 (6 – 5)(6 – 5)(6 – 7) = 1•1•(– 1) < 0

при z = 8 (8 – 5)(6 – 5)(8 – 7) = 3•3•1> 0

Получилось, что на соседних интервалах (– ∞; 5) и (5; 7) знаки совпадают, а не чередуются. Так произошло из-за того, что при переходе через точку z = 5 знак поменяла не одна, а сразу 2 скобки (х – 5).

При записи ответа надо учесть, что в задании дано нестрогое нер-во. Поэтому в ответ надо включить как промежуток [7; + ∞), так и число 5, которое обращает в ноль произведение в левой части.

Ответ: 5∪[7; + ∞).

Неравенства высоких степеней

Напомним, что если некоторое число а – корень многочлена Р(х) (то есть оно является корнем ур-ния Р(х) = 0), то этот многочлен можно представить как произведение двучлена (х – а) и какого-то другого многочлена Р₁(х). Другими словами, зная корни многочлена, можно разложить его на множители. За счет этого можно решать нер-ва высоких степеней.

Пример. Решите нер-во

х³ – 3х² – х + 3 < 0

Решение. Найдем корни многочлена, стоящего в левой части, то есть решим ур-ние

х³ – 3х² – х + 3 = 0

Попробуем подобрать корни, начав с целых чисел. Напомним, что все целые корни должны быть делителем свободного члена, то есть в данном случае числа 3. Поэтому «кандидатами» являются числа 1, (– 1), 3 и (– 3). Подставляя их в ур-ние, находим, что оно имеет три корня: 1, (– 1) и 3:

1³ – 3•1² – 1 + 3 = 1 – 3 – 1 + 3 = 0

(– 1)³ – 3•(– 1)² – (– 1) + 3 = – 1 – 3 + 1 + 3 = 0

3³ – 3•3² – 3 + 3 = 27 – 27 – 3 + 3 = 0

Число (– 3) не подходит, ведь при его подстановке в левую часть ноль не получается:

(– 3)³ – 3•(– 3)² – (– 3) + (– 3) = – 27 +27 + 3 + 3 = 6

Напомним, что у ур-ния 3-ей степени не может быть более 3 корней, поэтому других корней у ур-ния нет.

Зная корни, мы можем разложить многочлен на множители:

х³ – 3х² – х + 3 = (х – 1)(х + 1)(х – 3).

В справедливости такого разложения можно убедиться, раскрыв скобки в правой части этого равенства. Теперь можно переписать исходное нер-во

х³ – 3х² – х + 3 < 0

(х – 1)(х + 1)(х – 3) < 0

Найдем его решение методом интервалов:

20gfdfg

Убедимся в том, что мы правильно расставили знаки, подставляя в нер-во произвольные числа из промежутков:

при х = – 2 имеем (– 2 – 1)(– 2 + 1)(– 2 – 3) = (– 3)•(– 1)•(– 5) < 0

при х = 0 получится (0 – 1)(0 + 1)(0 – 3) = (– 1)•1•(– 3) > 0

при х = 2 имеем (2 – 1)(2 + 1)(2 – 3) = 1•3•(– 1) < 0

при х = 4 получится (4 – 1)(4 + 1)(4 – 3) = 3•5•1 > 0

Получаем, что левая часть отрицательна при х∊(– ∞; – 1)∪(1; 3).

Ответ:(– ∞; – 1)∪(1; 3).

Пример. Решите нер-во

х³ + 2х – 3 > 0

Решение. Рассмотрим ур-ние

х³ + 2х – 3 = 0

Подбором можно определить лишь один его корень – единицу:

1³ + 2•1 – 3 = 0

Поделим исходный многочлен на (х – 1):

21fdsf

Подробнее в уроке 2

Получили, что х³ + 2х – 3 = (х – 1)(х² + 2х + 3)

Можно ли разложить на множители квадратный трехчлен х² + 2х + 3? Попытаемся решить ур-ние

х² + 2х + 3 = 0

D = b²– 4ас = 4² – 4•2•3 = 16 – 24 = – 8

Получили, что корней нет. Это значит, что функция у = х² + 2х + 3 не пересекает ось Ох, и, так как коэффициент а этого трехчлена положителен, то выражение х² + 2х + 3 больше нулю при любом х.

Это можно показать и иначе, если выделить полный квадрат из трехчлена:

х² + 2х + 3 = х² + 2х + 1 + 2 = (х + 1)² + 2

Перепишем исходное нер-во с учетом разложения многочлена на множители:

х³ + 2х + 3 > 0

(х – 1)(х² + 2х + 3) > 0

Так как выражение х² + 2х + 3 положительно при любом значении х, то мы можем поделить неравенство на него:

х – 1 > 0

Отсюда получаем, что х∊(1; + ∞).

Ответ: (1; + ∞).

Пример. Укажите наименьшее целое решение неравенства

4х³ + 4х² – 7х + 2 > 0

Решение. Попытаемся найти корень многочлена 4х³ + 4х² – 7х + 2. Целый корень должен быть делителем двойки (свободного члена), то есть возможны варианты 1 и (–1), 2 и (– 2). Из них подходит только – 2:

4•(– 2)³ + 4•(– 2)² – 7•(– 2) + 2 = – 32 + 16 + 14 + 2 = 0

Значит, можно поделить исходный многочлен на х + 2:

22fdsdf

Подробнее в уроке 2

Можно записать, что 4х³ + 4х² – 7х + 2 = (х + 2)(4х² – 4х + 1).

Далее разложим получившийся при делении квадратный трехчлен на множители, для чего приравняем его к нулю:

4х² – 4х + 1 = 0

D = b²– 4ас = (– 4)² – 4•4•1 = 16 – 16 = 0

Получается, что есть лишь один корень.

х = – b/(2a) = – (– 4)/(2•4) = 0,5

Если у квадратного трехчлена дискриминант равен нулю, то это значит, что он является полным квадратом какого-то выражения. Действительно:

4х² – 4х + 1 = (2х)² – 2•2х•1 + 1² = (2х – 1)²

Тогда можно записать:

4х³ + 4х² – 7х + 2 = (х + 2)(4х² – 4х + 1) = (х + 2)(2х – 1)² =

= (х + 2)(2х – 1)(2х – 1)

Перепишем с учетом этого исходное нер-во:

4х³ + 4х² – 7х + 2 > 0

(х + 2)(2х – 1)(2х – 1) > 0

Вынесем множитель 2 из двух последних скобок и поделим нер-во на них:

(х + 2)•2•(х – 0,5)•2•(х – 0,5) > 0

(х + 2)(х – 0,5)(х – 0,5) > 0

Решим его методом интервалов:

23gfdg

Снова из-за двух одинаковых скобок (х – 0,5) на соседних промежутках (– 2; 0,5) и (0,5; 2) получили один и тот же знак. Функция положительна на них, однако она равна нулю при х = 0,5, поэтому это число из решения неравенства исключается. Получаем, что х∈(– 2; 0,5)∪(0,5; + ∞).

Нам надо указать наименьшее целое решение. Самым малым целым числом из множества (– 2; 0,5)∪(0,5; + ∞) является (– 1).

Ответ: (– 1).

Дробно-рациональные неравенства

До сих пор мы рассматривали целые нер-ва. Однако, по аналогии с уравнениями, существуют ещё и дробно-рациональные нер-ва. В них выражение с переменной может стоять в знаменателе. Приведем примеры дробно-рациональных нер-в:

Любое такое нер-во можно представить в виде

25gfdfg

где Р(х) и Q(х) – некоторые многочлены. Естественно, вместо знака «>» может стоять и другой знак. Для примера преобразуем к такому виду нер-во

26gdfh

Перенесем все слагаемые влево:

27gfdg

Далее приведем левую часть к общему знаменателю:

28hgfh

Осталось раскрыть скобки:

29gfdfg

В итоге и в числителе, и в знаменателе стоят многочлены.

Рассмотрим нер-ва

а/b>0 и ab> 0

Докажем, что они равносильны друг другу. Возможны 5 случаев:

И а, и b являются положительными числами. Тогда оба нер-ва верны, ведь и произведение, и отношение двух положительных чисел само положительно:

10•5 = 50 > 0

10/5 = 2 > 0

Оба числа, а и b, отрицательны, тогда снова оба нер-ва справедливы, ведь при умножении и делении двух отрицательных чисел получается положительное число. Например:

(– 10)•(– 5) = 50 > 0

(– 10)/(– 5) = 2 > 0

Только одно из чисел положительно, а другое отрицательно, тогда их произведение, как и частное, меньше нуля, и нер-ва неверны:

(– 10)•5 = – 50< 0

(– 10):5 = – 2 < 0

Число a равно нулю. Тогда выражения ab и a/b также равны нулю, а потому рассматриваемые нер-ва неверны:

0•5 = 0

0/5 = 0

Число b равно нулю. Тогда произведение ab равно нулю, а дробь а/b не имеет смысла (из-за нуля в знаменателе). То есть нер-ва а/b> 0 и ab> 0 снова одновременно неверны.

Получили, что при любых значениях а и b нер-ва а/b> 0 и ab> 0 либо одновременно справедливы, либо одновременно несправедливы. Это значит, что они равносильны.

30gfdfg

Это значит, что от дробно-рационального нер-ва можно перейти к равносильному ему целому нер-ву.

Пример. Решите нер-во

31fdsdf

Решение:

Исходному нер-ву равносильно иное нер-во:

(х – 1)(х – 2)(х – 3)(х – 4)> 0

Решим его методом интервалов:

Получаем, что х∊(1; 2)∪(3; 4).

Ответ: (1; 2)∪(3; 4).

Пример. Решите нер-во

33gfdg

Решение. В числителе и знаменателе находятся квадратные трехчлены. Их можно разложить на корни, если знать их корни. Найдем их.

х² – 9х + 14 = 0

D = b²– 4ас = (– 9)² – 4•1•14 = 84 – 56 = 25

х₁ = (9 – 5)/2 = 2

х₂ = (9 + 5)/2 = 7

Так как корни равны 2 и 7, то можно записать, что

х² – 9х + 14 = (х – 2)(х – 7)

Аналогично разложим знаменатель

х² – 14х + 45 = 0

D = b²– 4ас = (– 14)² – 4•1•45 = 196 – 180 = 16

х₁ = (14 – 4)/2 = 5

х₂ = (14 + 4)/2 = 9

х² – 14х + 45 = (х – 5)(х – 9)

Перепишем исходное нер-во:

Ему равносильно другое нер-во:

(х – 2)(х – 7)(х – 5)(х – 9) > 0

Его можно решить методом интервалов:

35gfdfg

Получаем, что х∊(– ∞; 2)∪(5; 7)∪(9; + ∞).

Ответ: х∊(– ∞; 2)∪(5; 7)∪(9; + ∞).

Обратим внимание на одну особенность метода интервала в случаях, когда решается дробно-рациональное нер-во. Она касается нестрогих нер-в (со знаками «≤» и «≥»). В целых нестрогих нер-вах сами точки, при которых выражение слева обращается в ноль, включаются в решение. Но при рассмотрении дроби важно понимать, что ее знаменатель не может быть равным нулю. Поэтому при нестрогом нер-ве в ответ надо включить точки, обращающие в ноль числитель, но при этом исключить точки, обращающие в ноль знаменатель.

Пример. Решите нер-во

36hgfh

Числитель обращается в ноль в точках (– 2) и 4, а знаменатель – в точках (– 7) и 8. Так как нер-во нестрогое, то числа 4 и (– 2) будут входить в решение (на координатной прямой мы отметим их закрашенным кружочком), а числа (– 7) и 8 – нет (их отметим как «выколотые точки»):

37hgfgh

В итоге получаем, что дробь неотрицательна при х∊(– ∞; – 7)∪[– 2; 4]∪(8; – ∞).

Ответ: (– ∞; – 7)∪[– 2; 4]∪(8; – ∞).

Источник

Виды неравенств и способы их решения

1. Линейные неравенства и системы неравенств

2. Квадратные неравенства

3. Неравенства высших степеней

4. Рациональные неравенства

5. Иррациональные неравенства

6. Показательные, логарифмические неравенства и системы неравенств

Задания для самостоятельного решения

Базовый уровень

Целые неравенства и системы неравенств

Рациональные неравенства и системы неравенств

Иррациональные неравенства

Показательные, логарифмические неравенства и системы неравенств

Повышенный уровень

Ответы

Понятие рациональных равенств

Как решать целые неравенства

Как решать дробно рациональные неравенства

Целые неравенства

Неравенства первой степени

Неравенства второй степени

Метод интервалов

Неравенства высоких степеней

Дробно-рациональные неравенства

Вам также может понравиться

Как найти коэффициент теплообмена

Как найти мою группу в одноклассниках

Как составить договор купли продажи на снегоход

Добавить комментарий Отменить ответ