Решение неравенств онлайн
Перед тем как решать неравенства, необходимо хорошо усвоить как решаются уравнения .
Не важно каким является неравенство – строгим () или нестрогим (≤, ≥), первым делом приступают к решению уравнения, заменив знак неравенства на равенство (=).
Поясним что означает решить неравенство?
После изучения уравнений в голове у школьника складывается следующая картина: нужно найти такие значения переменной, при которых обе части уравнения принимают одинаковые значения. Другими словами, найти все точки, в которых выполняется равенство. Всё правильно!
Когда говорят о неравенствах, имеют в виду нахождение интервалов (отрезков), на которых выполняется неравенство. Если в неравенстве две переменные, то решением будут уже не интервалы, а какие-то площади на плоскости. Догадайтесь сами, что будет решением неравенства от трех переменных?
Как решать неравенства?
Универсальным способом решения неравенств считают метод интервалов (он же метод промежутков), который заключается в определении всех интервалов, в границах которых будет выполняться заданное неравенство.
Не вдаваясь в тип неравенства, в данном случае это не суть, требуется решить соответствующее уравнение и определить его корни с последующим обозначением этих решений на числовой оси.
Как правильно записывать решение неравенства?
Когда вы определили интервалы решений неравенства, нужно грамотно выписать само решение. Есть важный нюанс – входят ли границы интервалов в решение?
Тут всё просто. Если решение уравнения удовлетворяет ОДЗ и неравенство является нестрогим, то граница интервала входит в решение неравенства. В противном случае – нет.
Рассматривая каждый интервал, решением неравенства может оказаться сам интервал, либо полуинтервал (когда одна из его границ удовлетворяет неравенству), либо отрезок – интервал вместе с его границами.
Важный момент
Не думайте, что решением неравенства могут быть только интервалы, полуинтервалы и отрезки. Нет, в решение могут входить и отдельно взятые точки.
Например, у неравенства |x|≤0 всего одно решение – это точка 0.
А у неравенства |x|
Для чего нужен калькулятор неравенств?
Калькулятор неравенств выдает правильный итоговый ответ. При этом в большинстве случаев приводится иллюстрация числовой оси или плоскости. Видно, входят ли границы интервалов в решение или нет – точки отображаются закрашенными или проколотыми.
Благодаря онлайн калькулятору неравенств можно проверить правильно ли вы нашли корни уравнения, отметили их на числовой оси и проверили на интервалах (и границах) выполнение условия неравенства?
Если ваш ответ расходится с ответом калькулятора, то однозначно нужно перепроверить свое решение и выявить допущенную ошибку.
Модулем числа называется само это число, если оно неотрицательное, или это же число с противоположным знаком, если оно отрицательное.
Например, модулем числа 6 является 6, модулем числа -6 тоже является 6.
То есть под модулем числа понимается абсолютная величина, абсолютное значение этого числа без учета его знака.
Обозначается так: |6|, |х |, |а | и т.д.
(Подробнее - в разделе «Модуль числа»).
Уравнения с модулем.
Пример 1 . Решить уравнение |10 х - 5| = 15.
Решение .
В соответствии с правилом, уравнение равносильно совокупности двух уравнений:
10х
- 5 = 15
10х
- 5 = -15
Решаем:
10х
= 15 + 5 = 20
10х
= -15 + 5 = -10
х
= 20: 10
х
= -10: 10
х
= 2
х
= -1
Ответ : х 1 = 2, х 2 = -1.
Пример 2 . Решить уравнение |2 х + 1| = х + 2.
Решение .
Поскольку модуль - число неотрицательное, то х + 2 ≥ 0. Соответственно:
х ≥ -2.
Составляем два уравнения:
2х
+ 1 = х
+ 2
2х
+ 1 = -(х
+ 2)
Решаем:
2х
+ 1 = х
+ 2
2х
+ 1 = -х
- 2
2х
- х
= 2 - 1
2х
+ х
= -2 - 1
х
= 1
х
= -1
Оба числа больше -2. Значит, оба являются корнями уравнения.
Ответ : х 1 = -1, х 2 = 1.
Пример 3
. Решить уравнение
|х
+ 3| - 1
————— = 4
х
- 1
Решение .
Уравнение имеет смысл, если знаменатель не равен нулю - значит, если х ≠ 1. Учтем это условие. Наше первое действие простое - не просто освобождаемся от дроби, а преобрахуем ее так, чтобы получить модуль в чистом виде:
|х + 3| - 1 = 4 · (х - 1),
|х + 3| - 1 = 4х - 4,
|х + 3| = 4х - 4 + 1,
|х + 3| = 4х - 3.
Теперь у нас в левой части уравнения только выражение под модулем. Идем дальше.
Модуль числа есть неотрицательное число - то есть он должен быть больше нуля или равен нулю. Соответственно, решаем неравенство:
4х - 3 ≥ 0
4х ≥ 3
х ≥ 3/4
Таким образом, у нас появилось второе условие: корень уравнения должен быть не меньше 3/4.
В соответствии с правилом, составляем совокупность двух уравнений и решаем их:
х
+ 3 = 4х
- 3
х
+ 3 = -(4х
- 3)
х
+ 3 = 4х
- 3
х
+ 3 = -4х
+ 3
х
- 4х
= -3 - 3
х
+ 4х
= 3 - 3
х
= 2
х
= 0
Мы получили два ответа. Проверим, являются ли они корнями исходного уравнения.
У нас было два условия: корень уравнения не может быть равен 1, и он должен быть не меньше 3/4. То есть х ≠ 1, х ≥ 3/4. Обоим этим условиям соответствует только один из двух полученных ответов - число 2. Значит, только оно и является корнем исходного уравнения.
Ответ : х = 2.
Неравенства с модулем.
Пример 1 . Решить неравенство | х - 3| < 4
Решение .
Правило модуля гласит:
|а | = а , если а ≥ 0.
|а | = -а , если а < 0.
Модуль может иметь и неотрицательное, и отрицательное число. Значит, мы должны рассмотреть оба случая: х - 3 ≥ 0 и х - 3 < 0.
1) При х
- 3 ≥ 0 наше исходное неравенство остается как есть, только без знака модуля:
х
- 3 < 4.
2) При х - 3 < 0 в исходном неравенстве надо поставить знак минус перед всем подмодульным выражением:
-(х - 3) < 4.
Раскрыв скобки, получаем:
-х + 3 < 4.
Таким образом, от этих двух условий мы пришли к объединению двух систем неравенств:
х
- 3 ≥ 0
х
- 3 < 4
х
- 3 < 0
-х
+ 3 < 4
Решим их:
х
≥ 3
х
< 7
х
< 3
х
> -1
Итак, у нас в ответе объединение двух множеств:
3 ≤ х < 7 U -1 < х < 3.
Определяем наименьшее и наибольшее значения. Это -1 и 7. При этом х
больше -1, но меньше 7.
Кроме того, х
≥ 3. Значит, решением неравенства является все множество чисел от -1 до 7, исключая эти крайние числа.
Ответ : -1 < х < 7.
Или: х ∈ (-1; 7).
Дополнения .
1) Есть более простой и короткий способ решения нашего неравенства - графический. Для этого надо нарисовать горизонтальную ось (рис.1).
Выражение |х - 3| < 4 означает, что расстояние от точки х до точки 3 меньше четырех единиц. Отмечаем на оси число 3 и отсчитываем влево и вправо от от него 4 деления. Слева мы придем к точке -1, справа - к точке 7. Таким образом, точки х мы просто увидели, не вычисляя их.
При этом, согласно условию неравенства, сами -1 и 7 не включены во множество решений. Таким образом, получаем ответ:
1 < х < 7.
2) Но есть еще одно решение, которое проще даже графического способа. Для этого наше неравенство надо представить в следующем виде:
4 < х - 3 < 4.
Ведь так оно и есть по правилу модуля. Неотрицательное число 4 и аналогичное отрицательное число -4 являются границами решения неравенства.
4 + 3 < х < 4 + 3
1 < х < 7.
Пример 2 . Решить неравенство | х - 2| ≥ 5
Решение .
Этот пример существенно отличается от предыдущего. Левая часть больше 5 либо равна 5. С геометрической точки зрения, решением неравенства являются все числа, которые от точки 2 отстоят на расстоянии 5 единиц и больше (рис.2). По графику видно, что это все числа, которые меньше или равны -3 и больше или равны 7. А значит, мы уже получили ответ.
Ответ : -3 ≥ х ≥ 7.
Попутно решим это же неравенство способом перестановки свободного члена влево и вправо с противоположным знаком:
5 ≥ х - 2 ≥ 5
5 + 2 ≥ х ≥ 5 + 2
Ответ тот же: -3 ≥ х ≥ 7.
Или: х ∈ [-3; 7]
Пример решен.
Пример 3 . Решить неравенство 6 х 2 - | х | - 2 ≤ 0
Решение .
Число х может быть и положительным числом, и отрицательным, и нулем. Поэтому нам надо учесть все три обстоятельства. Как вы знаете, они учитываются в двух неравенствах: х ≥ 0 и х < 0. При х ≥ 0 мы просто переписываем наше исходное неравенство как есть, только без знака модуля:
6х 2 - х - 2 ≤ 0.
Теперь о втором случае: если х < 0. Модулем отрицательного числа является это же число с противоположным знаком. То есть пишем число под модулем с обратным знаком и опять же освобождаемся от знака модуля:
6х 2 - (-х ) - 2 ≤ 0.
Раскрываем скобки:
6х 2 + х - 2 ≤ 0.
Таким образом, мы получили две системы уравнений:
6х
2 - х
- 2 ≤ 0
х
≥ 0
6х
2 + х
- 2 ≤ 0
х
< 0
Надо решить неравенства в системах - а это значит, надо найти корни двух квадратных уравнений. Для этого приравняем левые части неравенств к нулю.
Начнем с первого:
6х 2 - х - 2 = 0.
Как решается квадратное уравнение - см. раздел «Квадратное уравнение». Мы же сразу назовем ответ:
х 1 = -1/2, х 2 = 2/3.
Из первой системы неравенств мы получаем, что решением исходного неравенства является все множество чисел от -1/2 до 2/3. Пишем объединение решений при х
≥ 0:
[-1/2; 2/3].
Теперь решим второе квадратное уравнение:
6х 2 + х - 2 = 0.
Его корни:
х 1 = -2/3, х 2 = 1/2.
Вывод: при х < 0 корнями исходного неравенства являются также все числа от -2/3 до 1/2.
Объединим два ответа и получим итоговый ответ: решением является все множество чисел от -2/3 до 2/3, включая и эти крайние числа.
Ответ : -2/3 ≤ х ≤ 2/3.
Или: х ∈ [-2/3; 2/3].
РАССМОТРЕНО
Педагогическим советом МОУ
«Зашижемская СОШ»
Протокол № 1
СОГЛАСОВАНО
Заместитель директора по УВР
_______ /Сидоркина Р.Л./
УТВЕРЖДАЮ
Директор школы:
А.П.Конаков
Приказ №63
Решение уравнений и неравенств с модулем
Исследовательская работа
Программу составила:
учитель математики высшей
Сидоркина Р.Л.
с.Зашижемье, 2014 г.
Оглавление
Введение…………………………………………………………………3
Простейшие уравнения и неравенства с модулем……………………5
Графическое решение уравнений и неравенств с модулем………….8
Иные способы решения уравнений и неравенств с модулем……......10
Заключение ……………………………………………………………..16
Список литературы………………………………………………………18
Введение
Понятие абсолютной величины (модуля) является одной из важнейших характеристик числа как в области действительных, так и в области комплексных чисел.
Это понятие широко применяется не только в различных разделах школьного курса математики, но и в курсах высшей математики, физики и технических наук, изучаемых в вузах. Например, в теории приближенных вычислений используются понятия абсолютной и относительной погрешностей приближенного числа. В механике и геометрии изучаются понятия вектора и его длины (модуля вектора). В математическом анализе понятие абсолютной величины числа содержится в определениях таких основных понятий, как предел, ограниченная функция и др. Задачи, связанные с абсолютными величинами, часто встречаются на математических олимпиадах, вступительных экзаменах в вузы и на ЕГЭ. И поэтому для нас стало важно изучить некоторые аспекты этой темы.
Главной целью в нашей работе является изучение различных методов решения уравнений и неравенств с модулями.
Данная цель должна быть достигнута при решении следующих задач :
Изучить определение и некоторые свойства модуля.
Освоить решение простейших уравнений и неравенств с модулем через равносильные переходы
Рассмотреть различные методы решения уравнений и неравенств с модулем.
Объектом исследования являются некоторые типы уравнений и неравенств с модулем.
Предмет исследования – различные методы решения уравнений и неравенств с модулем, а именно: графический способ, метод геометрической интерпретации, использование тождества , применение теоремы о знаках, метод перехода к следствию, метод интервалов, метод домножения на положительный множитель,метод раскрытия модулей.
В ходе исследования применялись такие методы, как изучение литературы по данному вопросу и практический метод.
В ходе работы мы исследовал такие источники, как:
1. «Большая математическая энциклопедия» для школьников и студентов;
Математика. ЕГЭ – 2011-2012. Типовые экзаменационные варианты. / Под редакцией А.Л. Семенова, И.В. Ященко.
Энциклопедия «Я познаю мир» Математика;
;
Простейшие уравнения и неравенства с модулем
К простейшим уравнениям мы будем относить уравнения, решаемые одним из нижеприведенных равносильных переходов:
Примеры решения простейших уравнений.
Пример 1
Решим уравнение
.
Решение.
Ответ.
.
Пример 2 Решим уравнение .
Решение.
Ответ.
.
Пример 3
Решим уравнение
.
Решение.
Ответ.
.
Ряд уравнений решается с использованием следующей теоремы.
Теорема.4 Сумма модулей равна алгебраической сумме подмодульнх величин тогда и только тогда, когда каждая величина имеет тот знак, с которым она входит в алгебраическую сумму.
Пример 5 Решить уравнение
Решение.
Так как , то мы имеем равенство вида , где
,
. Поэтому исходное уравнение равносильно системе:
Ответ.
.
Примеры решения простейших неравенств.
Пример 6
Решим неравенство
.
Решение.
Ответ.
.
Пример 7
Решим неравенство
.
Решение.
Ответ.
.
Как ни странно, но
достаточно, чтобы избавиться от знака модуля в любых неравенствах.
Пример 8 Решить неравенство
Решение.
Ответ.
.
3. Графическое решение уравнений и неравенств с модулем
Решение уравнений, содержащих знак абсолютной величины часто гораздо удобнее решать не аналитически, а графически (особенно уравнения содержащие параметры).
Пример 9 (С5, ЕГЭ - 2010)
C
5. Для каждого значения
a
укажите число решений уравнения
Решение.
Построим график функции
. Для этого выделим полный квадрат:
Число точек пересечения графика функции у =
с горизонтальными прямыми у = а равно числу решений уравнения.
Ответ: если < 0, то решений нет; если а= 0, то два решения, если 0 < а < 4, то четыре решения; если а=4, то три решения; если а > 4, то два решения.
Иные способы решения уравнений и неравенств с модулем
Метод раскрытия модулей
Метод раскрытия модулей рассмотрим на примере:
Пример 10 Решить уравнение
Решение. Это уравнение содержит более одного модуля.
Метод решения уравнений, содержащих переменные под знаком двух и более модулей, состоит в следующем.
1. Найти значения переменной, при которых каждый из модулей обращается в нуль:
,
;
,
;
,
.
2. Отметить эти точки на числовой прямой.
3. Рассматриваем уравнение на каждом из промежутков и устанавливаем знак выражений, которые находятся под модулями.
1) При
или
. Чтобы определить знак каждого из выражений под модулем на этом промежутке, достаточно взять любое значение из этого промежутка и подставить в выражение. Если полученное значение отрицательно, значит, при всех из этого промежутка выражение будет отрицательным; если полученное числовое значение положительно, значит, при всех значениях из этого промежутка выражение будет положительным.
Возьмем значение
из промежутка
и подставим его значение в выражение
, получаем
, значит на этом промежутке
отрицательно, а следовательно ``выйдет"" из под модуля со знаком ``минус"", получим:
.
При этом значении , выражение
получит значение
, значит, оно на промежутке
также принимает отрицательные значения и ``выйдет"" из модуля со знаком ``минус"", получим:
.
Выражение
получит значение
и «выйдет» из под модуля со знаком ``минус"":
.
Уравнение на этом промежутке получится таким: , решая его, находим:
.
Выясняем, входит ли это значение в промежуток
. Оказывается входит, значит
является корнем уравнения.
2) При
. Выбираем любое значение из этого промежутка. Пусть
. Определяем знак каждого из выражений под модулем при этом значении . Оказывается, что выражение
положительно, а два других отрицательны.
Уравнение на этом промежутке примет вид: . Решая его, находим
. Это значение не входит в промежуток
, а значит, не является корнем уравнения.
3) При
. Выбираем произвольное значение из этого промежутка, скажем,
и подставляем в каждое из выражений. Находим, что выражения
и
положительны, а
- отрицательно. Получим следующее уравнение: .
После преобразования, получим:
, а значит, уравнение не имеет корней на этом промежутке.
4) При
. Нетрудно установить, что все выражения на этом промежутке положительны, а значит получим уравнение: ,
,
которое входит в промежуток и является корнем уравнения.
Ответ.
,
.
Решение уравнений содержащих модули неотрицательных выражений
Пример 11 Чему равна сумма корней уравнения (корень, если он один) уравнения
Решение. Рассмотрим выражение
и преобразуем его к виду
Очевидно, что числитель дроби при любых значениях переменной является положительным числом. Значит дробное выражение положительно, если
(т.к.
). Преобразуем полученное выражение, при условии
. Получим уравнение, равносильное исходному:
Ответ.
.
Пример 12 Решить уравнение
Решение.
Поскольку левая часть уравнения неотрицательна, при всех допустимых значениях переменной, на множестве корней уравнения правая его часть тоже должна быть неотрицательной, отсюда условие
, на этом промежутке знаменатели обеих дробей равны, и остается решить уравнение
. Решая его и учитывая ограничение
, получаем
Ответ.
.
Решение уравнений с использованием геометрической интерпретации
Геометрический смысл выражения
- длина отрезка координатной оси, соединяющего точки с абсциссами и . Перевод алгебраической задачи на геометрический язык часто позволяет избежать громоздких выкладок.
Пример 13
Решим уравнение
.
Решение.
Будем рассуждать следующим образом: исходя из геометрической интерпретации модуля, левая часть уравнения представляет собой сумму расстояний от некоторой точки с абсциссой до двух фиксированных точек с абсциссами 1 и 2. Тогда все точки с абсциссами из отрезка
обладают требуемым свойством, а точки, расположенные вне этого отрезка, - нет.
Ответ.
.
Пример 14
Решить неравенство
.
Решение.
Изобразим на координатной прямой точки, сумма расстояний от которых до точек
и в точности равна . Это все точки отрезка
. Для всех чисел вне данного отрезка сумма расстояний будет больше двух.
Ответ.
.
Пример (С3, ЕГЭ - 2010)15 Решить уравнение
Решение.
Дважды применяя тождество
, получим уравнение
решением которого является интервал
.
Ответ.
.
Пример (С3, ЕГЭ - 2011)16 17 Решить уравнение
Решение. .
Ответ.
.
Применение теоремы о знаках при решении уравнений
Сформулируем теорему, удобную при решении неравенств, относительно произведений или частных разности модулей:
Теорема 18
Знак разности модулей двух выражений совпадает со знаком разности квадратов этих выражений.
не обращается в нуль ни при каком значении переменной. Это означает, что на всей области определения функция является знакопостоянной. Вычисляя, например,
, получаем, что функция принимает только положительные значения.
Ответ.
.
Метод интервалов позволяет решать более сложные уравнения и неравенства с модулями, но в этом случае он имеет несколько иное назначение. Суть состоит в слудующем. Находим корни всех подмодульных выражений и разбиваем числовую ось на промежутки знакопостоянства этих выражений. Это позволяет, последовательно перебирая эти промежутки, одновременно избавляться от всех модулей и решать обычное уравнение или неравенство (проверяя при этом, что найденный ответ входит в данный промежуток).
Решение уравнений домножением на положительный множитель
Заключение.
Подводя итог нашей работы, можно сказать следующее.
Целью работы было изучение различных методов решения уравнений и неравенств с модулями.
Рассмотрены некоторые разновидности простейших уравнений и неравенств с модулем, решаемых с помощью равносильных переходов,а также теоремы о сумме модулей; графический способ решения уравнений. Нужно сказать, что в школьном курсе математики именно эти методы решения наиболее часто используются. Графический метод особо актуален при решении задач C 5 из контрольно-измерительных материалов ЕГЭ.
Далее мы изучили на нескольких примерах иные способы решения уравнений и неравенств с модулями, а именно: метод раскрытия модулей; решение уравнений, содержащих модули неотрицательных выражений; решение уравнений с использованием геометрической интерпретации; с использованием тождества
; применение теоремы о знаках; решение уравнений переходом к следствию, домножением на положительный множитель,а также решение неравенств методом интервалов.
Таким образом, в ходе исследования мы пришли к следующим выводам.
Наиболее универсальными и применимыми к наибольшему количеству задач мы считаем метод раскрытия модулей, графический метод и метод интервалов. Это убеждение возникло в результате решения большого числа задач из контрольно-измерительных материалов ЕГЭ, предметных чемпионатов, олимпиадных задач, а также изучение литературы по данному вопросу. Также очень важным мы считаем знание и применение тождества
, так как оно используется не только при решении уравнений и неравенств, но и для преобразования многих выражений с радикалами. Остальные методы решения, которые мы рассмотрели, безусловно, представляют большой интерес в плане расширения математического кругозора и общего математического развития. Поэтому мы планируем использовать их для подготовки к государственной итоговой аттестации в форме ЕГЭ и подготовке к обучению в высшем учебном заведении.
Список используемой литературы.
«Большая математическая энциклопедия» для школьников и студентов;
Математика. ЕГЭ – 2011, 2012. Типовые экзаменационные варианты. / Под редакцией А.Л. Семенова, И.В. Ященко.
М.Я. Выгодский. Справочник по элементарной математике
«Новейший справочник школьника»;
Энциклопедия «Я познаю мир. Математика»;
;
Математика является символом мудрости науки ,
образцом научной строгости и простоты ,
эталоном совершенства и красоты в науке.
Российский философ, профессор А.В. Волошинов
Неравенства с модулем
Наиболее сложно решаемыми задачами школьной математики являются неравенства , содержащие переменные под знаком модуля. Для успешного решения таких неравенств необходимо хорошо знать свойства модуля и иметь навыки их использования.
Основные понятия и свойства
Модуль (абсолютная величина) действительного числа обозначается и определяется следующим образом:
К простым свойствам модуля относятся следующие соотношения:
И .
Отметим , что последние два свойства справедливы для любой четной степени.
Кроме того , если , где , то и
Более сложные свойства модуля , которые можно эффективно использовать при решении уравнений и неравенств с модулями , формулируются посредством следующих теорем:
Теорема 1. Для любых аналитических функций и справедливо неравенство .
Теорема 2. Равенство равносильно неравенству .
Теорема 3. Равенство равносильно неравенству .
Наиболее распространенными в школьной математике неравенствами , содержащие неизвестные переменные под знаком модуля , являются неравенства вида и , где некоторая положительная константа.
Теорема 4. Неравенство равносильно двойному неравенству , а решение неравенства сводится к решению совокупности неравенств и .
Данная теорема является частным случаем теорем 6 и 7.
Более сложными неравенствами , содержащие модуль, являются неравенства вида , и .
Методы решения таких неравенств можно сформулировать посредством следующих трех теорем.
Теорема 5. Неравенство равносильно совокупности двух систем неравенств
И (1)
Доказательство. Так как , то
Отсюда вытекает справедливость (1).
Теорема 6. Неравенство равносильно системе неравенств
Доказательство. Так как , то из неравенства следует , что . При таком условии неравенство и при этом вторая система неравенств (1) окажется несовместной.
Теорема доказана.
Теорема 7. Неравенство равносильно совокупности одного неравенства и двух систем неравенств
И (3)
Доказательство. Поскольку , то неравенство всегда выполняется , если .
Пусть , тогда неравенство будет равносильно неравенству , из которого вытекает совокупность двух неравенств и .
Теорема доказана.
Рассмотрим типовые примеры решения задач на тему «Неравенства , содержащие переменные под знаком модуля».
Решение неравенств с модулем
Наиболее простым методом решения неравенств с модулем является метод , основанный на раскрытии модулей. Этот метод является универсальным , однако в общем случае его применение может привести к весьма громоздким вычислениям. Поэтому учащиеся должны знать и другие (более эффективные) методы и приемы решения таких неравенств. В частности , необходимо иметь навыки применения теорем , приведенных в настоящей статье.
Пример 1. Решить неравенство
. (4)
Решение. Неравенство (4) будем решать «классическим» методом – методом раскрытия модулей. С этой целью разобьем числовую ось точками и на интервалы и рассмотрим три случая.
1. Если , то , , , и неравенство (4) принимает вид или .
Так как здесь рассматривается случай , то является решением неравенства (4).
2. Если , то из неравенства (4) получаем или . Так как пересечение интервалов и является пустым , то на рассматриваемом интервале решений неравенства (4) нет.
3. Если , то неравенство (4) принимает вид или . Очевидно , что также является решением неравенства (4).
Ответ: , .
Пример 2. Решить неравенство .
Решение. Положим , что . Так как , то заданное неравенство принимает вид или . Поскольку , то и отсюда следует или .
Однако , поэтому или .
Пример 3. Решить неравенство
. (5)
Решение. Так как , то неравенство (5) равносильно неравенствам или . Отсюда , согласно теореме 4 , имеем совокупность неравенств и .
Ответ: , .
Пример 4. Решить неравенство
. (6)
Решение. Обозначим . Тогда из неравенства (6) получаем неравенства , , или .
Отсюда , используя метод интервалов , получаем . Так как , то здесь имеем систему неравенств
Решением первого неравенства системы (7) является объединение двух интервалов и , а решением второго неравенства – двойное неравенство . Отсюда следует , что решение системы неравенств (7) представляет собой объединение двух интервалов и .
Ответ: ,
Пример 5. Решить неравенство
. (8)
Решение. Преобразуем неравенство (8) следующим образом:
Или .
Применяя метод интервалов , получаем решение неравенства (8).
Ответ: .
Примечание. Если в условии теоремы 5 положить и , то получим .
Пример 6. Решить неравенство
. (9)
Решение. Из неравенства (9) следует . Преобразуем неравенство (9) следующим образом:
Или
Так как , то или .
Ответ: .
Пример 7. Решить неравенство
. (10)
Решение. Так как и , то или .
В этой связи и неравенство (10) принимает вид
Или
. (11)
Отсюда следует, что или . Так как , то и из неравенства (11) вытекает или .
Ответ: .
Примечание. Если к левой части неравенства (10) применить теорему 1 , то получим . Отсюда и из неравенства (10) следует , что или . Так как , то неравенство (10) принимает вид или .
Пример 8. Решить неравенство
. (12)
Решение. Так как , то и из неравенства (12) следует или . Однако , поэтому или . Отсюда получаем или .
Ответ: .
Пример 9. Решить неравенство
. (13)
Решение. Согласно теореме 7 решением неравенства (13) являются или .
Пусть теперь . В таком случае и неравенство (13) принимает вид или .
Если объединить интервалы и , то получим решение неравенства (13) вида .
Пример 10. Решить неравенство
. (14)
Решение. Перепишем неравенство (14) в равносильном виде: . Если к левой части данного неравенства применить теорему 1, то получим неравенство .
Отсюда и из теоремы 1 следует , что неравенство (14) выполняется для любых значений .
Ответ: любое число.
Пример 11. Решить неравенство
. (15)
Решение. Применяя теорему 1 к левой части неравенства (15) , получаем . Отсюда и из неравенства (15) вытекает уравнение , которое имеет вид .
Согласно теореме 3 , уравнение равносильно неравенству . Отсюда получаем .
Пример 12. Решить неравенство
. (16)
Решение . Из неравенства (16), согласно теореме 4, получаем систему неравенств
При решении неравенства воспользуемся теоремой 6 и получим систему неравенств из которой следует .
Рассмотрим неравенство . Согласно теореме 7 , получаем совокупность неравенств и . Второе неравенство совокупности справедливо для любого действительного .
Следовательно , решением неравенства (16) являются .
Пример 13. Решить неравенство
. (17)
Решение. Согласно теореме 1 можно записать
(18)
Принимая во внимание неравенство (17), делаем вывод о том, что оба неравенства (18) обращаются в равенства, т.е. имеет место система уравнений
По теореме 3 данная система уравнений равносильна системе неравенств
или
Пример 14. Решить неравенство
. (19)
Решение. Так как , то . Умножим обе части неравенства (19) на выражение , которое для любых значений принимает только положительные значения. Тогда получим неравенство, которое равносильно неравенству (19), вида
Отсюда получаем или , где . Так как и , то решением неравенства (19) являются и .
Ответ: , .
Для более глубокого изучения методов решения неравенств с модулем можно посоветовать обратиться к учебным пособиям , приведенных в списке рекомендованной литературы.
1. Сборник задач по математике для поступающих во втузы / Под ред. М.И. Сканави. – М.: Мир и Образование , 2013. – 608 с.
2. Супрун В.П. Математика для старшеклассников: методы решения и доказательства неравенств. – М.: Ленанд / URSS , 2018. – 264 с.
3. Супрун В.П. Математика для старшеклассников: нестандартные методы решения задач. – М.: КД «Либроком» / URSS , 2017. – 296 с.
Остались вопросы?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.