g11m-2.4· Глава 2: Уравнения и неравенства· ~22 мин

Неравенства и системы

Линейные и квадратные неравенства, метод интервалов, дробно-рациональные и неравенства с модулем, системы с двумя переменными.

Линейное неравенство. При решении неравенства вида ax+b>0ax+b>0 переносим неизвестное в одну сторону. ВНИМАНИЕ: при умножении или делении обеих частей неравенства на ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ число знак меняется на противоположный (><>\leftrightarrow <, \ge\leftrightarrow\le). Например, 2x>6-2x>6x<3x<-3. Ответ записывается в виде промежутка: x>3    x(3;+)x>3\iff x\in(3;\,+\infty), x2    x(;2]x\le 2\iff x\in(-\infty;\,2].

Квадратное неравенство и метод интервалов. Для решения неравенства ax2+bx+c>0ax^2+bx+c>0 сначала находим корни (нули) уравнения ax2+bx+c=0ax^2+bx+c=0. Если корни x1<x2x_1<x_2, парабола пересекает числовую ось в этих точках. При a>0a>0 (ветви вверх) выражение положительно ВНЕ корней и отрицательно МЕЖДУ ними: ax2+bx+c>0    x(;x1)(x2;+)ax^2+bx+c>0\iff x\in(-\infty;\,x_1)\cup(x_2;\,+\infty); ax2+bx+c<0    x(x1;x2)ax^2+bx+c<0\iff x\in(x_1;\,x_2). Знак можно проверить, подставив пробную точку из каждого промежутка. Если неравенство нестрогое (\ge, \le), корни ВКЛЮЧАЮТСЯ в ответ (квадратная скобка); если строгое (>>, <<), НЕ ВКЛЮЧАЮТСЯ (круглая скобка).

Дробно-рациональное неравенство. В неравенстве вида P(x)Q(x)>0\dfrac{P(x)}{Q(x)}>0 (или <0<0) отмечаем на числовой оси нули и числителя, и знаменателя и применяем метод интервалов. ГЛАВНОЕ: точка, обращающая знаменатель в ноль, НИКОГДА не включается в ответ (там выражение не определено) — даже при нестрогом неравенстве эта точка остаётся открытой.

Неравенство с модулем. x<a|x|<a (a>0a>0)     a<x<a\iff -a<x<a, т.е. x(a;a)x\in(-a;\,a). x>a|x|>a (a>0a>0)     x<a\iff x<-a или x>ax>a, т.е. x(;a)(a;+)x\in(-\infty;\,-a)\cup(a;\,+\infty). В общем случае: f(x)<a    a<f(x)<a|f(x)|<a\iff -a<f(x)<a.

Системы с двумя переменными. Линейную систему решаем методом подстановки или сложения; ответ записывается в виде пары (x;y)(x;\,y). В нелинейной системе (например, одно уравнение линейное, другое — окружность или гипербола) выражаем одну переменную через другую, подставляем, решаем полученное квадратное уравнение и для каждого корня находим соответствующую пару (x;y)(x;\,y).

Ключевые термины

Линейное неравенствоНеравенство вида ax+b>0ax+b>0; переносим неизвестное в одну сторону и записываем ответ в виде промежутка.
Метод интерваловМетод, при котором нули выражения отмечаются на числовой оси и на каждом промежутке определяется знак; применяется для квадратных и дробно-рациональных неравенств.
Строгое и нестрогое неравенствоСтрогое (>>, <<) — корни не включаются ( )(\ ); нестрогое (\ge, \le) — корни включаются [ ][\ ].
Дробно-рациональное неравенствоНеравенство вида P(x)Q(x)>0\dfrac{P(x)}{Q(x)}>0; точка, обнуляющая знаменатель, никогда не включается в ответ — остаётся открытой.
Неравенство с модулемx<a    a<x<a|x|<a\iff -a<x<a; x>a    x<a|x|>a\iff x<-a или x>ax>a (a>0a>0).
Система с двумя переменнымиСовокупность уравнений с двумя неизвестными; ответ записывается в виде пары (x;y)(x;\,y), для каждого корня находится соответствующее yy.
Неравенство → промежуток и скобка
НеравенствоПромежутокСкобка
x>ax>ax(a;+)x\in(a;\,+\infty)открытая ( )(\ )
xax\ge ax[a;+)x\in[a;\,+\infty)закрытая [ )[\ )
x<ax<ax(;a)x\in(-\infty;\,a)открытая ( )(\ )
xax\le ax(;a]x\in(-\infty;\,a]закрытая ( ](\ ]

Бесконечность всегда пишется с открытой скобкой.

Квадратные неравенства и неравенства с модулем (a>0a>0)
ТипУсловиеРешение
ax2+bx+c>0ax^2+bx+c>0вне корнейx(;x1)(x2;+)x\in(-\infty;\,x_1)\cup(x_2;\,+\infty)
ax2+bx+c<0ax^2+bx+c<0между корнямиx(x1;x2)x\in(x_1;\,x_2)
x<a|x|<aв серединеx(a;a)x\in(-a;\,a)
x>a|x|>aпо краямx(;a)(a;+)x\in(-\infty;\,-a)\cup(a;\,+\infty)

x1<x2x_1<x_2 — корни; концы открытые или закрытые в зависимости от строгости неравенства.

Дробно-рациональное неравенство: 2x+6x10\dfrac{2x+6}{x-1}\ge 0
  1. 1Найди нули: Числитель: 2x+6=0x=32x+6=0\Rightarrow x=-3. Знаменатель: x1=0x=1x-1=0\Rightarrow x=1.
  2. 2Отметь на оси: Точки 3-3 и 11 делят числовую ось на три промежутка: (;3)(-\infty;\,-3), (3;1)(-3;\,1), (1;+)(1;\,+\infty).
  3. 3Пробные точки: x=4: 25>0x=-4:\ \frac{-2}{-5}>0 ✓;\quad x=0: 61<0x=0:\ \frac{6}{-1}<0 ✗;\quad x=2: 101>0x=2:\ \frac{10}{1}>0 ✓.
  4. 4Концы: x=3x=-3 обнуляет числитель и при 0\ge 0 включается [ ][\ ]. x=1x=1 обнуляет знаменатель — никогда не включается ( )(\ ).
  5. 5Ответ: x(;3](1;+)x\in(-\infty;\,-3]\cup(1;\,+\infty).
Нелинейная система: {x+y=5xy=6\begin{cases}x+y=5\\xy=6\end{cases}
  1. 1Выразим одну переменную: Из первого уравнения y=5xy=5-x.
  2. 2Подставим: x(5x)=65xx2=6x25x+6=0x(5-x)=6\Rightarrow 5x-x^2=6\Rightarrow x^2-5x+6=0.
  3. 3Решим квадратное уравнение: Корни x25x+6=0x^2-5x+6=0 по теореме Виета: x1=2x_1=2, x2=3x_2=3 (сумма 55, произведение 66).
  4. 4Найдём соответствующее yy: x=2y=3x=2\Rightarrow y=3;\quad x=3y=2x=3\Rightarrow y=2.
  5. 5Ответ: При условии (x<y)(x<y): (2;3)(2;\,3).
🚫Частая ошибка

При делении на отрицательный коэффициент, как в 2x>6-2x>6, знак меняется: получается x<3x<-3, а не x>3x>-3. Забыть изменить знак — самая распространённая ошибка.

⚠️Внимание

В дробно-рациональном неравенстве нуль знаменателя НИКОГДА не включается — даже при нестрогом (\ge, \le) неравенстве, поскольку там выражение не определено.

⚠️Внимание

x<a|x|<a даёт средний отрезок (a;a)(-a;\,a), а x>a|x|>a — крайние промежутки. Путать их — типичная ловушка.

💡Заметка

Для проверки возьми по одной пробной точке из каждого промежутка и подставь в неравенство — знак будет виден сразу.

💡Заметка

Рядом с бесконечностью (±\pm\infty) всегда ставится открытая скобка; запись [+][+\infty] с закрытой скобкой недопустима.

Правила

  1. 1При умножении/делении обеих частей неравенства на ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ число знак меняется на противоположный.
  2. 2x>a    x(a;+)x>a\iff x\in(a;\,+\infty); xa    x[a;+)x\ge a\iff x\in[a;\,+\infty); x<a    x(;a)x<a\iff x\in(-\infty;\,a); xa    x(;a]x\le a\iff x\in(-\infty;\,a].
  3. 3Для квадратного неравенства сначала найди корни (нули), затем определи знаки на промежутках методом интервалов.
  4. 4При a>0a>0: ax2+bx+c>0    ax^2+bx+c>0\iff вне корней; <0    <0\iff между корнями.
  5. 5При нестрогом (\ge, \le) неравенстве корни включаются [ ][\ ]; при строгом (>>, <<) не включаются ( )(\ ).
  6. 6В дробно-рациональном неравенстве нуль знаменателя НИКОГДА не включается в ответ (точка всегда открытая).
  7. 7x<a    a<x<a|x|<a\iff -a<x<a (a>0a>0); x>a    x<a|x|>a\iff x<-a или x>ax>a.
  8. 8В системе ответ в виде пары (x;y)(x;\,y); для каждого корня нужно найти соответствующее yy.
  9. 9Для проверки ответа возьми по одной пробной точке из каждого промежутка и подставь в неравенство.

Тренировка

15 лёгких · 15 средних · 15 сложных

В каждом тесте — 10 случайных вопросов