Вирішення нерівностей великих ступенів онлайн. Вирішення лінійних нерівностей. Що вже треба знати

Увага!
До цієї теми є додаткові
матеріали у Особливому розділі 555.
Для тих, хто сильно "не дуже..."
І для тих, хто "дуже навіть...")

Що таке "квадратна нерівність"?Не питання!) Якщо взяти будь-якеквадратне рівняння та замінити в ньому знак "=" (Рівно) на будь-який значок нерівності ( > ≥ < ≤ ≠ ), вийде квадратна нерівність. Наприклад:

1. x 2 -8x+12 ≥ 0

2. -x 2 +3x > 0

3. x 2 ≤ 4

Ну ви зрозуміли...)

Я не дарма тут зв'язав рівняння та нерівності. Справа в тому, що перший крок у вирішенні будь-якогоквадратної нерівності - вирішити рівняння, з якого ця нерівність зроблена.З цієї причини - нездатність вирішувати квадратні рівняння автоматично призводить до повного провалу та в нерівностях. Натяки зрозумілі?) Якщо що, подивіться, як вирішувати будь-які квадратні рівняння. Там все докладно розписано. На цьому уроці ми займемося саме нерівностями.

Готове для вирішення нерівність має вигляд: ліворуч - квадратний тричлен ax 2 +bx+c, праворуч - нуль.Знак нерівності може бути абсолютно будь-яким. Перші два приклади тут вже готові до вирішення.Третій приклад треба ще підготувати.

Якщо Вам подобається цей сайт...

До речі, у мене є ще кілька цікавих сайтів для Вас.)

Можна потренуватися у вирішенні прикладів та дізнатися свій рівень. Тестування з миттєвою перевіркою. Вчимося – з інтересом!)

можна познайомитися з функціями та похідними.

Нерівність – це числове співвідношення, що ілюструє величину чисел щодо одне одного. Нерівності широко застосовуються при пошуку величин у прикладних науках. Наш калькулятор допоможе вам розібратися з такою непростою темою, як розв'язання лінійних нерівностей.

Що таке нерівність

Нерівні співвідношення у реальному житті співвідносяться з постійним порівнянням різних об'єктів: вище чи нижче, далі чи ближче, важче чи легше. Інтуїтивно чи зорово ми можемо зрозуміти, що один об'єкт більший, вищий або важчий за інший, однак фактично завжди йдеться про порівняння чисел, які характеризують відповідні величини. Порівнювати об'єкти можна за будь-якою ознакою і в будь-якому випадку ми можемо скласти числову нерівність.

Якщо невідомі величини за конкретних умов рівні, то їх чисельного визначення ми становимо рівняння. Якщо ж ні, то замість знака "рівно" ми можемо вказати будь-яке інше співвідношення між цими величинами. Два числа або математичні об'єкти можуть бути більше «>», менше «<» или равны «=» относительно друг друга. В этом случае речь идет о строгих неравенствах. Если же в неравных соотношениях присутствует знак равно и числовые элементы больше или равны (a ≥ b) или меньше или равны (a ≤ b), то такие неравенства называются нестрогими.

Знаки нерівностей у їхньому сучасному вигляді вигадав британський математик Томас Гарріот, який у 1631 році випустив книгу про нерівні співвідношення. Знаки більше «>» та менше «<» представляли собой положенные на бок буквы V, поэтому пришлись по вкусу не только математикам, но и типографам.

Вирішення нерівностей

Нерівності, як і рівняння, бувають різних типів. Лінійні, квадратні, логарифмічні чи показові нерівні співвідношення розв'язуються різними методами. Однак незалежно від методу, будь-яка нерівність спочатку потрібно привести до стандартного вигляду. І тому використовуються тотожні перетворення, ідентичні видозмінам рівностей.

Тотожні перетворення нерівностей

Такі трансформації виразів дуже схожі на привид рівнянь, однак вони мають нюанси, які важливо враховувати під час розв'язування нерівностей.

Перше тотожне перетворення ідентично аналогічної операції з рівностями. До обох сторін нерівного співвідношення можна додати або відібрати те саме число або вираз з невідомим іксом, при цьому знак нерівності залишиться колишнім. Найчастіше цей метод застосовується у спрощеній формі як перенесення членів виразу через знак нерівності зі зміною знака числа на протилежний. Йдеться про зміну знака самого члена, тобто +R при перенесенні через будь-який знак нерівності зміниться на – R і навпаки.

Друге перетворення має два пункти:

Обидві сторони нерівного співвідношення дозволяється помножити або розділити на те саме позитивне число. Знак нерівності при цьому не зміниться.
Обидві сторони нерівності дозволяється розділити або помножити на те саме негативне число. Знак самої нерівності зміниться на протилежний.

Друге тотожне перетворення нерівностей має серйозні різницю з видозміною рівнянь. По-перше, при множенні/розподілі на негативне число знак нерівного виразу завжди змінюється зворотний. По-друге, розділити або помножити частини відношення дозволяється лише на число, а не на будь-який вираз, що містить невідоме. Справа в тому, що ми не можемо точно знати, число більше або менше за нуль ховається за невідомим, тому друге тотожне перетворення застосовується до нерівностей виключно з числами. Розглянемо ці правила з прикладах.

Приклади розв'язування нерівностей

У завданнях з алгебри зустрічаються різні завдання на тему нерівностей. Нехай нам дано вираз:

6x − 3(4x + 1) > 6.

Для початку розкриємо дужки та перенесемо всі невідомі вліво, а всі числа – праворуч.

6x − 12x > 6 + 3

Нам потрібно поділити обидві частини виразу на -6, тому при знаходженні невідомого ікса знак нерівності зміниться протилежний.

При вирішенні цієї нерівності ми використовували обидва тотожні перетворення: перенесли всі числа праворуч від знака і розділили обидві сторони співвідношення на негативне число.

Наша програма є калькулятор розв'язання числових нерівностей, які не містять невідомих. У програму закладено такі теореми для співвідношень трьох чисел:

якщо A< B то A–C< B–C;
якщо A> B, то A-C> B-C.

Замість віднімання членів A–C ви можете вказати будь-яке арифметична дія: додавання, множення або поділ. Таким чином, калькулятор автоматично надасть нерівності сум, різниць, творів або дробів.

Висновок

У реальному житті нерівності зустрічаються так само часто, як і рівняння. Природно, що у побуті знання про розв'язання нерівностей можуть не знадобитися. Однак у прикладних науках нерівності та їх системи знаходять широке застосування. Наприклад, різні дослідження проблем глобальної економіки зводяться до складання та розв'язування систем лінійних або квадратних нерівностей, а деякі нерівні відносини є однозначним способом доказу існування певних об'єктів. Використовуйте наші програми для вирішення лінійних нерівностей або перевірки власних викладок.

Сьогодні, друзі, не буде жодних соплів та сантиментів. Замість них я без зайвих питань відправлю вас у бій з одним із найгрізніших супротивників у курсі алгебри 8-9 класу.

Так, ви все правильно зрозуміли: йдеться про нерівності з модулем. Ми розглянемо чотири основні прийоми, за допомогою яких ви навчитеся вирішувати близько 90% таких завдань. А що з рештою 10%? Що ж, про них ми поговоримо в окремому уроці.

Однак перед тим, як розбирати якісь там прийоми, хотілося б нагадати два факти, які потрібно знати. Інакше ви ризикуєте взагалі зрозуміти матеріал сьогоднішнього уроку.

Що вже треба знати

Очевидність як би натякає, що для вирішення нерівностей з модулем необхідно знати дві речі:

Як вирішуються нерівності;
Що таке модуль?

Почнемо із другого пункту.

Визначення модуля

Тут усе просто. Є два визначення: алгебраїчне та графічне. Для початку - алгебраїчне:

Визначення. Модуль числа $x$ - це або це число, якщо воно неотрицательно, або число, йому протилежне, якщо вихідний $x$ - все-таки негативний.

Записується це так:

\[\left| x \right|=\left\( \begin(align) & x,\ x\ge 0, \\ & -x,\ x \lt 0. \\end(align) \right.\]

Говорячи простою мовою, модуль це «число без мінуса». І саме в цій двоїстості (десь із вихідним числом нічого не треба робити, а десь доведеться прибрати якийсь там мінус) і полягає вся складність для учнів-початківців.

Є ще геометричне визначення. Його теж корисно знати, але звертатися до нього ми будемо лише в складних і якихось спеціальних випадках, де геометричний підхід зручніший за алгебраїчний (спойлер: не сьогодні).

Визначення. Нехай на числовій прямій відзначено точку $a$. Тоді модулем $ \ left | x-a \right|$ називається відстань від точки $x$ до точки $a$ на цій прямій.

Якщо накреслити картинку, то вийде щось на кшталт цього:

Графічне визначення модуля

Так чи інакше, з визначення модуля відразу випливає його ключова властивість: модуль числа завжди є величиною невід'ємною. Цей факт буде червоною ниткою йти через всю нашу сьогоднішню розповідь.

Вирішення нерівностей. Метод інтервалів

Тепер розберемося з нерівністю. Їх існує безліч, але наше завдання зараз — уміти вирішувати хоча б найпростіші з них. Ті, що зводяться до лінійних нерівностей, і навіть методу інтервалів.

На цю тему у мене є два великі уроки (між іншим, дуже, дуже корисних - рекомендую вивчити):

Метод інтервалів для нерівностей (особливо перегляньте відео);
Дробно-раціональні нерівності - дуже об'ємний урок, але після нього у вас взагалі не залишиться будь-яких питань.

Якщо ви все це знаєте, якщо фраза «перейдемо від нерівності до рівняння» не викликає у вас невиразне бажання убитися об стіну, то ви готові: ласкаво просимо до пекла до основної теми уроку.:)

1. Нерівності виду «Модуль менший за функцію»

Це одне з найпоширеніших завдань з модулями. Потрібно вирішити нерівність виду:

\[\left| f \right| \lt g\]

У ролі функцій $f$ і $g$ може бути будь-що, але зазвичай це многочлены. Приклади таких нерівностей:

Всі вони вирішуються буквально в один рядок за схемою:

\[\left| f \right| \lt g\Rightarrow -g \lt f \lt g\quad \left(\Rightarrow \left\( \begin(align) & f \lt g, \\ & f \gt -g \\\end(align) \right.\right)\]

Неважко помітити, що позбавляємося модуля, але натомість отримуємо подвійну нерівність (або, що теж саме, систему з двох нерівностей). Проте цей перехід враховує абсолютно все можливі проблеми: якщо число під модулем позитивне, метод працює; якщо негативно - все одно працює; і навіть за самої неадекватної функції дома $f$ чи $g$ метод все одно спрацює.

Звичайно, виникає питання: а простіше не можна? На жаль, не можна. У цьому вся фішка модуля.

Втім, вистачить філософствувати. Давайте вирішимо кілька завдань:

Завдання. Розв'яжіть нерівність:

\[\left| 2x+3 \right| \lt x+7\]

Рішення. Отже, перед нами класична нерівність виду "модуль менший" - навіть перетворювати нічого. Працюємо за алгоритмом:

\[\begin(align) & \left| f \right| \lt g\Rightarrow -g \lt f \lt g; \\ & \left| 2x+3 \right| \lt x+7\Rightarrow -\left(x+7 \right) \lt 2x+3 \lt x+7 \\end(align)\]

Не поспішайте розкривати дужки, перед якими стоїть «мінус»: цілком можливо, що через поспіх ви припуститеся образливої помилки.

\[-x-7 \lt 2x+3 \lt x+7\]

\[\left\( \begin(align) & -x-7 \lt 2x+3 \\ & 2x+3 \lt x+7 \\ \end(align) \right.\]

\[\left\( \begin(align) & -3x \lt 10 \\ & x \lt 4 \\ \end(align) \right.\]

\[\left\( \begin(align) & x \gt -\frac(10)(3) \\ & x \lt 4 \\ \end(align) \right.\]

Завдання звелося до двох елементарних нерівностей. Зазначимо їх вирішення на паралельних числових прямих:
Перетин множин
Перетином цих множин і буде відповідь.

Відповідь: $x\in \left(-\frac(10)(3);4 \right)$

Завдання. Розв'яжіть нерівність:

\[\left| ((x)^(2))+2x-3 \right|+3\left(x+1 \right) \lt 0\]

Рішення. Це завдання вже трохи складніше. Для початку усамітнимо модуль, перенісши друге доданок вправо:

\[\left| ((x)^(2))+2x-3 \right| \lt -3\left(x+1 \right)\]

Очевидно, перед нами знову нерівність виду «модуль менший», тому позбавляємося модуля за вже відомим алгоритмом:

\[-\left(-3\left(x+1 \right) \right) \lt ((x)^(2))+2x-3 \lt -3\left(x+1 \right)\]

Ось зараз увага: хтось скаже, що я трохи збоченець із усіма цими дужками. Але ще раз нагадаю, що наша ключова мета грамотно вирішити нерівність та отримати відповідь. Пізніше, коли ви досконало освоїте все, що розповідається в цьому уроці, можете самі перекручуватися як хочете: розкривати дужки, вносити мінуси і т.д.

А ми для початку просто позбудемося подвійного мінусу зліва:

\[-\left(-3\left(x+1 \right) \right)=\left(-1 \right)\cdot \left(-3 \right)\cdot \left(x+1 \right) =3\left(x+1 \right)\]

Тепер розкриємо всі дужки у подвійній нерівності:

Переходимо до подвійної нерівності. На цей раз викладки будуть серйознішими:

\[\left\( \begin(align) & ((x)^(2))+2x-3 \lt -3x-3 \\ & 3x+3 \lt ((x)^(2))+2x -3 \\ \end(align) \right.\]

\[\left\( \begin(align) & ((x)^(2))+5x \lt 0 \\ & ((x)^(2))-x-6 \gt 0 \\ \end( align) \right.\]

Обидві нерівності є квадратними і вирішуються методом інтервалів (бо й кажу: якщо не знаєте, що це таке, краще поки не братися за модулі). Переходимо до рівняння у першій нерівності:

\[\begin(align) & ((x)^(2))+5x=0; \ & x \ left (x +5 \ right) = 0; \&((x)_(1))=0;((x)_(2))=-5. \\end(align)\]

Як бачимо, на виході вийшло неповне квадратне рівняння, яке вирішується елементарно. Тепер розберемося з другою нерівністю системи. Там доведеться застосувати теорему Вієта:

\[\begin(align) & ((x)^(2))-x-6=0; \\ & \left(x-3 \right)\left(x+2 \right)=0; \\& ((x)_(1))=3;((x)_(2))=-2. \\end(align)\]

Зазначаємо отримані числа на двох паралельних прямих (окрема для першої нерівності та окрема для другої):
Знову ж таки, оскільки ми вирішуємо систему нерівностей, нас цікавить перетин заштрихованих множин: $x\in \left(-5;-2 \right)$. Це є відповідь.
Відповідь: $x\in \left(-5;-2 \right)$

Думаю, після цих прикладів схема рішення гранично зрозуміла:

Усамітнити модуль, перенісши всі інші доданки в протилежну частину нерівності. Таким чином, ми отримаємо нерівність виду $\left| f \right| \lt g$.
Вирішити цю нерівність, позбавившись модуля за описаною вище схемою. У якийсь момент потрібно перейти від подвійної нерівності до системи з двох самостійних виразів, кожне з яких можна вирішувати окремо.
Нарешті, залишиться лише перетнути рішення цих двох самостійних висловів — і все ми отримаємо остаточну відповідь.

Аналогічний алгоритм існує й у нерівностей наступного типу, коли модуль більше функції. Однак там є кілька серйозних «але». Про ці «але» ми зараз і поговоримо.

2. Нерівності виду "Модуль більше функції"

Виглядають вони так:

\[\left| f \right| \gt g\]

Схоже на попереднє? Схоже. Проте вирішуються такі завдання зовсім по-іншому. Формально схема наступна:

\[\left| f \right| \gt g\Rightarrow \left[ \begin(align) & f \gt g, \\ & f \lt -g \\end(align) \right.\]

Іншими словами, ми розглядаємо два випадки:

Спочатку просто ігноруємо модуль - вирішуємо нормальну нерівність;
Потім по суті розкриваємо модуль зі знаком мінус, а потім множимо обидві частини нерівності на −1, мене при цьому знак.

У цьому варіанти об'єднані квадратною дужкою, тобто. маємо сукупність двох вимог.

Зверніть увагу ще раз: перед нами не система, а сукупність, тому у відповіді безлічі об'єднуються, а не перетинаються. Це важлива відмінність від попереднього пункту!

Взагалі, з об'єднаннями та перетинами у багатьох учнів суцільна плутанина, тому давайте розберемося в цьому питанні раз і назавжди:

"∪" - це знак об'єднання. По суті, це стилізована літера «U», яка прийшла до нас із англійської мовиє абревіатурою від «Union», тобто. "Об'єднання".
"∩" - це знак перетину. Ця хрень звідки не прийшла, а просто виникла як протиставлення до «∪».

Щоб ще простіше було запам'ятати, просто прималюйте до цих знаків ніжки, щоб вийшли келихи (ось тільки не треба зараз звинувачувати мене в пропаганді наркоманії та алкоголізму: якщо ви всерйоз вивчаєте цей урок, то ви вже наркоман):

Різниця між перетином та об'єднанням множин

У перекладі російською це означає таке: об'єднання (сукупність) включає у собі елементи з обох множин, тому не менше кожного їх; а ось перетин (система) включає лише ті елементи, які одночасно знаходяться і в першій множині, і в другій. Тому перетин множин ніколи не буває більше множин-вихідників.

Так стало зрозуміліше? От і добре. Переходимо до практики.

Завдання. Розв'яжіть нерівність:

\[\left| 3x+1 \right| \gt 5-4x\]

Рішення. Діємо за схемою:

\[\left| 3x+1 \right| \gt 5-4x\Rightarrow \left[ \begin(align) & 3x+1 \gt 5-4x \\ & 3x+1 \lt -\left(5-4x \right) \\end(align) \ right.\]

Вирішуємо кожну нерівність сукупності:

\[\left[ \begin(align) & 3x+4x \gt 5-1 \\ & 3x-4x \lt -5-1 \\ \end(align) \right.\]

\[\left[ \begin(align) & 7x \gt 4 \\ & -x \lt -6 \\ \end(align) \right.\]

\[\left[ \begin(align) & x \gt 4/7\ \\ & x \gt 6 \\ \end(align) \right.\]

Відзначаємо кожну отриману множину на числовій прямій, а потім об'єднуємо їх:
Об'єднання множин
Цілком очевидно, що відповіддю буде $x\in \left(\frac(4)(7);+\infty \right)$

Відповідь: $x\in \left(\frac(4)(7);+\infty \right)$

Завдання. Розв'яжіть нерівність:

\[\left| ((x)^(2))+2x-3 \right| \gt x\]

Рішення. Ну що? Та нічого — все те саме. Переходимо від нерівності з модулем до сукупності двох нерівностей:

\[\left| ((x)^(2))+2x-3 \right| \gt x\Rightarrow \left[ \begin(align) & ((x)^(2))+2x-3 \gt x \\ & ((x)^(2))+2x-3 \lt -x \\\end(align) \right.\]

Вирішуємо кожну нерівність. На жаль, коріння там буде не дуже.

\[\begin(align) & ((x)^(2))+2x-3 \gt x; \&((x)^(2))+x-3 \gt 0; \& D=1+12=13; \ & x = \ frac (-1 \ pm \ sqrt (13)) (2). \\end(align)\]

У другій нерівності теж трохи дичини:

\[\begin(align) & ((x)^(2))+2x-3 \lt -x; \& ((x)^(2))+3x-3 \lt 0; \& D=9+12=21; \ & x = \ frac (-3 \ pm \ sqrt (21)) (2). \\end(align)\]

Тепер треба відзначити ці числа на двох осях - по одній осі для кожної нерівності. Однак відмічати точки потрібно в правильному порядку: чим більше число, тим далі зсув крапку вправо.

І ось тут на нас чекає підстава. Якщо з числами $\frac(-3-\sqrt(21))(2) \lt \frac(-1-\sqrt(13))(2)$ все ясно (доданки в чисельнику першого дробу менше доданків у чисельнику другого) , Тому сума теж менше), з числами $\frac(-3-\sqrt(13))(2) \lt \frac(-1+\sqrt(21))(2)$ теж не виникне труднощів (позитивне число свідомо більше негативного), то з останньою парочкою все не так однозначно. Що більше: $\frac(-3+\sqrt(21))(2)$ або $\frac(-1+\sqrt(13))(2)$? Від відповіді це питання залежатиме розстановка точок на числових прямих і, власне, відповідь.

Тому давайте порівнювати:

\[\begin(matrix) \frac(-1+\sqrt(13))(2)\vee \frac(-3+\sqrt(21))(2) \\ -1+\sqrt(13)\ vee -3+\sqrt(21) \\ 2+\sqrt(13)\vee \sqrt(21) \\\end(matrix)\]

Ми усамітнили корінь, отримали негативні числа з обох сторін нерівності, тому маємо право звести обидві сторони в квадрат:

\[\begin(matrix) ((\left(2+\sqrt(13) \right))^(2))\vee ((\left(\sqrt(21) \right))^(2)) \ \ 4+4\sqrt(13)+13\vee 21 \\ 4\sqrt(13)\vee 3 \\\end(matrix)\]

Думаю, тут і їжу зрозуміло, що $4\sqrt(13) \gt 3$, тому $\frac(-1+\sqrt(13))(2) \gt \frac(-3+\sqrt(21)) (2)$, остаточно точки на осях будуть розставлені ось так:
Випадок некрасивого коріння
Нагадаю, ми вирішуємо сукупність, тому у відповідь піде об'єднання, а не перетин заштрихованих множин.

Відповідь: $x\in \left(-\infty ;\frac(-3+\sqrt(21))(2) \right)\bigcup \left(\frac(-1+\sqrt(13))(2 );+\infty \right)$

Як бачите, наша схема чудово працює як для простих задач, так і для жорстких. Єдине «слабке місце» у такому підході — треба грамотно порівнювати ірраціональні числа (і повірте: це не лише коріння). Але питанням порівняння буде присвячено окремий (і дуже серйозний урок). А ми йдемо далі.

3. Нерівності з невід'ємними «хвостами»

От ми й дісталися найцікавішого. Це нерівності виду:

\[\left| f \right| \gt \left| g \right|\]

Взагалі кажучи, алгоритм, про який ми зараз поговоримо, вірний лише для модуля. Він працює у всіх нерівностях, де ліворуч і праворуч стоять гарантовано невід'ємні вирази:

Що робити із цими завданнями? Просто пам'ятайте:

У нерівностях з невід'ємними «хвостами» можна зводити обидві частини у будь-яку натуральну міру. Жодних додаткових обмежень при цьому не виникне.

Насамперед нас цікавитиме зведення в квадрат — він спалює модулі та коріння:

\[\begin(align) & ((\left(\left| f \right| \right))^(2))=((f)^(2)); \&((\left(\sqrt(f) \right))^(2))=f. \\end(align)\]

Ось тільки не треба плутати це із вилученням кореня з квадрата:

\[\sqrt(((f)^(2)))=\left| f \right|\ne f\]

Безліч помилок було допущено в той момент, коли учень забував ставити модуль! Але це зовсім інша історія (це як би ірраціональні рівняння), тому не будемо зараз у це заглиблюватись. Давайте краще вирішимо кілька завдань:

Завдання. Розв'яжіть нерівність:

\[\left| x+2 \right|\ge \left| 1-2x \right|\]

Рішення. Відразу зауважимо дві речі:

Це не сувора нерівність. Крапки на числовій прямій будуть виколоті.

Обидві сторони нерівності явно невід'ємні (ця властивість модуля: $ \ left | f \ left (x \ right) \ right | \ ge 0 $).

Отже, можемо звести обидві частини нерівності в квадрат, щоб позбавитися модуля і вирішувати завдання звичайним методом інтервалів:

\[\begin(align) & ((\left(\left| x+2 \right| \right))^(2))\ge ((\left(\left| 1-2x \right| \right) ) ^ (2)); \\ & ((\left(x+2 \right))^(2))\ge ((\left(2x-1 \right))^(2)). \\end(align)\]

На останньому етапі я трохи схитрував: змінив послідовність доданків, користуючись парністю модуля (насправді, помножив вираз $1-2x$ на -1).

\[\begin(align) & ((\left(2x-1 \right))^(2))-((\left(x+2 \right))^(2))\le 0; \\ & \left(\left(2x-1 \right)-\left(x+2 \right) \right)\cdot \left(\left(2x-1 \right)+\left(x+2 \) right) \right)\le 0; \\ & \left(2x-1-x-2 \right)\cdot \left(2x-1+x+2 \right)\le 0; \\ & \left(x-3 \right)\cdot \left(3x+1 \right)\le 0. \\\end(align)\]

Вирішуємо методом інтервалів. Переходимо від нерівності до рівняння:

\[\begin(align) & \left(x-3 \right)\left(3x+1 \right)=0; \&((x)_(1))=3;((x)_(2))=-\frac(1)(3). \\end(align)\]

Відзначаємо знайдене коріння на числовій прямій. Ще раз: усі крапки зафарбовані, оскільки вихідна нерівність — не сувора!
Звільнення від знаку модуля
Нагадаю для особливо наполегливих: знаки ми беремо з останньої нерівності, яка була записана перед переходом до рівняння. І зафарбовуємо області, які потрібні в тій же нерівності. У нашому випадку це $\left(x-3 \right)\left(3x+1 \right)\le 0$.

Ну от і все. Завдання вирішено.

Відповідь: $x\in \left[ -\frac(1)(3);3 \right]$.

Завдання. Розв'яжіть нерівність:

\[\left| ((x)^(2))+x+1 \right|\le \left| ((x)^(2))+3x+4 \right|\]

Рішення. Робимо все те саме. Я не коментуватиму — просто подивіться на послідовність дій.

Зводимо у квадрат:

\[\begin(align) & ((\left(\left| ((x)^(2))+x+1 \right| \right))^(2))\le ((\left(\left) ((x)^(2))+3x+4 \right| \right))^(2)); \\ & ((\left(((x)^(2))+x+1 \right))^(2))\le ((\left(((x)^(2))+3x+4 \right))^(2)); \\ & ((\left(((x)^(2))+x+1 \right))^(2))-((\left(((x)^(2))+3x+4 \ right))^(2))\le 0; \\ & \left(((x)^(2))+x+1-((x)^(2))-3x-4 \right)\times \\ & \times \left(((x) ^(2))+x+1+((x)^(2))+3x+4 \right)\le 0; \\ & \left(-2x-3 \right)\left(2((x)^(2))+4x+5 \right)\le 0. \\\end(align)\]

Метод інтервалів:

\[\begin(align) & \left(-2x-3 \right)\left(2((x)^(2))+4x+5 \right)=0 \\ & -2x-3=0\ Rightarrow x = -1,5; \\ & 2((x)^(2))+4x+5=0\Rightarrow D=16-40 \lt 0\Rightarrow \varnothing. \\end(align)\]

Всього один корінь на числовій прямій:
Відповідь - цілий інтервал
Відповідь: $x\in \left[ -1,5;+\infty \right)$.

Невелике зауваження щодо останнього завдання. Як точно зауважив один мій учень, обидва підмодульні вирази в даній нерівності явно позитивні, тому знак модуля можна без шкоди для здоров'я опустити.

Але це вже зовсім інший рівень роздумів та інший підхід його умовно можна назвати методом наслідків. Про нього в окремому уроці. А зараз перейдемо до фінальної частини сьогоднішнього уроку та розглянемо універсальний алгоритм, який працює завжди. Навіть тоді, коли всі попередні підходи виявилися безсилими.

4. Метод перебору варіантів

А якщо всі ці прийоми не допоможуть? Якщо нерівність не зводиться невід'ємним хвостам, якщо усамітнити модуль не виходить, якщо взагалі біль-сумно?

Тоді на сцену виходить важка артилерія всієї математики — метод перебору. Стосовно нерівностей із модулем виглядає він так:

Виписати всі підмодульні вирази та прирівняти їх до нуля;
Розв'язати отримані рівняння та відзначити знайдені корені на одній числовій прямій;
Пряма розіб'ється на кілька ділянок, усередині якого кожен модуль має фіксований знак і тому однозначно розкривається;
Вирішити нерівність на кожній такій ділянці (можна окремо розглянути корені-кордони, отримані в пункті 2 для надійності). Результати об'єднати - це і буде відповідь.

Ну як? Слабко? Легко! Тільки довго. Подивимося практично:

Завдання. Розв'яжіть нерівність:

\[\left| x+2 \right| \lt \left| x-1 \right|+x-\frac(3)(2)\]

Рішення. Ця хрень не зводиться до нерівностей виду $ \ left | f \right| \lt g$, $\left| f \right| \gt g$ або $\left| f \right| \lt \left| g \right|$, тому діємо напролом.

Виписуємо підмодульні вирази, прирівнюємо їх до нуля і знаходимо коріння:

\[\begin(align) & x+2=0\Rightarrow x=-2; \& x-1=0\Rightarrow x=1. \\end(align)\]

Разом у нас два корені, які розбивають числову пряму на три ділянки, всередині яких кожен модуль розкривається однозначно:
Розбиття числової прямої нулями підмодульних функцій
Розглянемо кожну ділянку окремо.

1. Нехай $x \lt -2$. Тоді обидва підмодульні вирази негативні, і вихідна нерівність перепишеться так:

\[\begin(align) & -\left(x+2 \right) \lt -\left(x-1 \right)+x-1,5 \\ & -x-2 \lt -x+1+ x-1,5 \\ & x \gt 1,5 \\end(align)\]

Здобули досить просте обмеження. Перетнемо його з вихідним припущенням, що $x \lt -2$:

\[\left\( \begin(align) & x \lt -2 \\ & x \gt 1,5 \\end(align) \right.\Rightarrow x\in \varnothing \]

Очевидно, що змінна $x$ не може одночасно бути меншою за −2, але більше за 1,5. Рішень на цій ділянці немає.

1.1. Окремо розглянемо прикордонний випадок $x=-2$. Просто підставимо це число у вихідну нерівність і перевіримо: чи воно виконується?

\[\begin(align) & ((\left. \left| x+2 \right| \lt \left| x-1 \right|+x-1,5 \right|)_(x=-2) ) \\ & 0 \lt \left| -3 \right|-2-1,5; \&0\lt 3-3,5; \\ & 0 \lt -0,5\Rightarrow \varnothing. \\end(align)\]

Очевидно, що ланцюжок обчислень привів нас до невірної нерівності. Отже, вихідне нерівність теж неправильне, і $x=-2$ не входить у відповідь.

2. Нехай тепер $-2 \lt x \lt 1$. Лівий модуль вже розкриється з плюсом, але правий все ще з мінусом. Маємо:

\[\begin(align) & x+2 \lt -\left(x-1 \right)+x-1,5 \\ & x+2 \lt -x+1+x-1,5 \\& x \lt -2,5 \\end(align)\]

Знову перетинаємо з вихідною вимогою:

\[\left\( \begin(align) & x \lt -2,5 \\ & -2 \lt x \lt 1 \\end(align) \right.\Rightarrow x\in \varnothing \]

І знову порожня безліч рішень, оскільки немає таких чисел, які одночасно менші за −2,5, але більші за −2.

2.1. І знову окремий випадок: $ x = 1 $. Підставляємо у вихідну нерівність:

\[\begin(align) & ((\left. \left| x+2 \right| \lt \left| x-1 \right|+x-1,5 \right|)_(x=1)) \\ & \left| 3 \right| \lt \left| 0 \right|+1-1,5; \ & 3 \lt -0,5; \\ & 3 \lt -0,5\Rightarrow \varnothing. \\end(align)\]

Аналогічно попередньому «приватному випадку» число $x=1$ явно не входить у відповідь.

3. Останній шматок прямий: $x \gt 1$. Тут усі модулі розкриваються зі знаком «плюс»:

\[\begin(align) & x+2 \lt x-1+x-1,5 \\ & x+2 \lt x-1+x-1,5 \\ & x \gt 4,5 \\ \end(align)\]

І знову перетинаємо знайдену множину з вихідним обмеженням:

\[\left\( \begin(align) & x \gt 4,5 \\ & x \gt 1 \\end(align) \right.\Rightarrow x\in \left(4,5;+\infty) \right)\]

Ну нарешті то! Ми знайшли інтервал, який буде відповіддю.

Відповідь: $x\in \left(4,5;+\infty \right)$

Насамкінець - одне зауваження, яке, можливо, убереже вас від дурних помилок при вирішенні реальних завдань:

Вирішення нерівностей з модулями зазвичай є суцільні множини на числовій прямій - інтервали та відрізки. Набагато рідше трапляються ізольовані точки. І ще рідше трапляється так, що меж рішення (кінець відрізка) збігається з межею аналізованого діапазону.

Отже, якщо кордони (ті самі «приватні випадки») не входять у відповідь, то майже, напевно, не увійдуть у відповідь і області зліва-право від цих кордонів. І навпаки: кордон увійшов у відповідь — отже, і якісь області навколо неї теж будуть відповідями.

Пам'ятайте про це, коли ви перевіряєте свої рішення.

Нерівністьце вираз с, ≤, або ≥. Наприклад, 3x - 5 Вирішити нерівність означає знайти всі значення змінних, у яких ця нерівність правильна. Кожне з цих чисел є рішенням нерівності, а безліч усіх таких рішень є його безліччю рішень. Нерівності, які мають таку ж безліч рішень, називаються еквівалентними нерівностями.

Лінійні нерівності

Принципи розв'язання нерівностей аналогічні принципам розв'язання рівнянь.

Принципи вирішення нерівностей
Для будь-яких дійсних чисел a, b, і c:
Принцип додавання нерівностей: Якщо a Принцип множення для нерівностей: Якщо a 0 вірно, тоді ac Якщо a bc також вірно.
Подібні твердження також застосовують для a ≤ b.

Коли обидві сторони нерівності множаться на негативне число, необхідно повністю змінити знак нерівності.
Нерівності першого рівня, як у прикладі 1 (нижче), називаються лінійними нерівностями.

Приклад 1Розв'яжіть кожну з таких нерівностей. Потім зобразіть безліч розв'язків.
a) 3x - 5 b) 13 - 7x ≥ 10x - 4
Рішення
Будь-яке число, менше 11/5, є рішенням.
Безліч рішень є (x|x
Щоб зробити перевірку, ми можемо намалювати графік y 1 = 3x – 5 та y 2 = 6 – 2x. Тоді звідси видно, що для x
Безліч рішень є (x|x ≤ 1), або (-∞, 1) Графік множини рішень зображений нижче.

Подвійні нерівності

Коли дві нерівності з'єднані словом і, аботоді формується подвійна нерівність. Подвійна нерівність, як
-3 і 2x + 5 ≤ 7
називається з'єднаним, тому що в ньому використано і. Запис -3 Подвійні нерівності можуть бути вирішені з використанням принципів додавання та множення нерівностей.

Приклад 2Вирішіть -3 РішенняУ нас є

Безліч рішень (x|x ≤ -1 або x > 3). Ми можемо також написати рішення з використанням позначення інтервалу та символ для об'єднанняабо включення обох множин: (-∞ -1] (3, ∞) Графік множини рішень зображений нижче.

Для перевірки намалюємо y 1 = 2x - 5, y 2 = -7 і y 3 = 1. Зауважте, що для (x|x ≤ -1 або x > 3), y 1 ≤ y 2 або y 1 > y 3 .

Нерівності з абсолютним значенням (модулем)

Нерівності іноді містять модулі. Наступні характеристики застосовуються для їх вирішення.
Для а > 0 та алгебраїчного виразу x:
|х| |х| > a еквівалентно x чи x > a.
Подібні твердження для |x| ≤ a та |x| ≥ a.

Наприклад,
|х| |y| ≥ 1 еквівалентно y ≤ -1 або y ≥ 1;
та |2x + 3| ≤ 4 еквівалентно -4 ≤ 2x + 3 ≤ 4.

Приклад 4Розв'яжіть кожну з таких нерівностей. Побудуйте графік множини рішень.
a) | 3x + 2 | b) |5 - 2x| ≥ 1

Рішення
a) | 3x + 2 |

Безліч рішенням є (x|-7/3

b) |5 - 2x| ≥ 1
Безліч рішення є (x|x ≤ 2 або x ≥ 3), або (-∞, 2] )