Представлены основные виды неравенств, включая неравенства Бернулли, Коши - Буняковского, Минковского, Чебышева. Рассмотрены свойства неравенств и действия над ними. Даны основные методы решения неравенств.
Формулы основных неравенств
Формулы универсальных неравенств
Универсальные неравенства выполняются при любых значениях входящих в них величин. Ниже перечислены основные виды универсальных неравенств.
1) | a ± b | ≤ |a| + |b| ; | a 1 ± a 2 ± ... ± a n | ≤ |a 1 | + |a 2 | + ... + |a n |
2) |a| + |b| ≥ | a - b | ≥ | |a| - |b| |
3)
Равенство имеет место только при a 1 = a 2 = ... = a n
.
4)
Неравенство Коши - Буняковского
Равенство имеет место тогда и только тогда, когда α a k = β b k
для всех k = 1, 2, ..., n
и некоторых α, β, |α| + |β| > 0
.
5)
Неравенство Минковского
, при p ≥ 1
Формулы выполнимых неравенств
Выполнимые неравенства выполняются при определенных значениях входящих в них величин.
1)
Неравенство Бернулли:
.
В более общем виде:
,
где ,
числа одного знака и больше, чем -1
:
.
Лемма Бернулли:
.
См. «Доказательства неравенств и леммы Бернулли ».
2)
при a i ≥ 0 (i = 1, 2, ..., n)
.
3)
Неравенство Чебышева
при 0 < a 1 ≤ a 2 ≤ ... ≤ a n
и 0 < b 1 ≤ b 2 ≤ ... ≤ b n
.
При 0 < a 1 ≤ a 2 ≤ ... ≤ a n
и b 1 ≥ b 2 ≥ ... ≥ b n > 0
.
4)
Обобщенные неравенства Чебышева
при 0 < a 1 ≤ a 2 ≤ ... ≤ a n
и 0 < b 1 ≤ b 2 ≤ ... ≤ b n
и k
натуральном
.
При 0 < a 1 ≤ a 2 ≤ ... ≤ a n
и b 1 ≥ b 2 ≥ ... ≥ b n > 0
.
Свойства неравенств
Свойства неравенств - это набор тех правил, которые выполняются при их преобразовании. Ниже представлены свойства неравенств. Подразумевается, что исходные неравенства выполняются при значениях x i (i = 1, 2, 3, 4) , принадлежащих некоторому, заранее определенному, интервалу.
1)
При изменении порядка следования сторон, знак неравенства меняется на противоположный.
Если x 1 < x 2
,
то x 2 > x 1
.
Если x 1 ≤ x 2
,
то x 2 ≥ x 1
.
Если x 1 ≥ x 2
,
то x 2 ≤ x 1
.
Если x 1 > x 2
,
то x 2 < x 1
.
2)
Одно равенство эквивалентно двум нестрогим неравенствам разного знака.
Если x 1 = x 2
,
то x 1 ≤ x 2
и x 1 ≥ x 2
.
Если x 1 ≤ x 2
и x 1 ≥ x 2
,
то x 1 = x 2
.
3)
Свойство транзитивности
Если x 1 < x 2
и x 2 < x 3
,
то x 1 < x 3
.
Если x 1 < x 2
и x 2 ≤ x 3
,
то x 1 < x 3
.
Если x 1 ≤ x 2
и x 2 < x 3
,
то x 1 < x 3
.
Если x 1 ≤ x 2
и x 2 ≤ x 3
,
то x 1 ≤ x 3
.
4)
К обеим частям неравенства можно прибавить (вычесть) одно и то же число.
Если x 1 < x 2
,
то x 1 + A < x 2 + A
.
Если x 1 ≤ x 2
,
то x 1 + A ≤ x 2 + A
.
Если x 1 ≥ x 2
,
то x 1 + A ≥ x 2 + A
.
Если x 1 > x 2
,
то x 1 + A > x 2 + A
.
5)
Если есть два или более неравенств со знаком одного направления, то их левые и правые части можно сложить.
Если x 1 < x 2
,
x 3 < x 4
,
то x 1 + x 3 < x 2 + x 4
.
Если x 1 < x 2
,
x 3 ≤ x 4
,
то x 1 + x 3 < x 2 + x 4
.
Если x 1 ≤ x 2
,
x 3 < x 4
,
то x 1 + x 3 < x 2 + x 4
.
Если x 1 ≤ x 2
,
x 3 ≤ x 4
,
то x 1 + x 3 ≤ x 2 + x 4
.
Аналогичные выражения имеют место для знаков ≥, >.
Если в исходных неравенствах имеются знаки не строгих неравенств и хотя бы одно строгое неравенство (но все знаки имеют одинаковое направление), то при сложении получается строгое неравенство.
6)
Обе части неравенства можно умножить (разделить) на положительное число.
Если x 1 < x 2
и A > 0
,
то A · x 1 < A · x 2
.
Если x 1 ≤ x 2
и A > 0
,
то A · x 1 ≤ A · x 2
.
Если x 1 ≥ x 2
и A > 0
,
то A · x 1 ≥ A · x 2
.
Если x 1 > x 2
и A > 0
,
то A · x 1 > A · x 2
.
7)
Обе части неравенства можно умножить (разделить) на отрицательное число. При этом знак неравенства изменится на противоположный.
Если x 1 < x 2
и A < 0
,
то A · x 1 > A · x 2
.
Если x 1 ≤ x 2
и A < 0
,
то A · x 1 ≥ A · x 2
.
Если x 1 ≥ x 2
и A < 0
,
то A · x 1 ≤ A · x 2
.
Если x 1 > x 2
и A < 0
,
то A · x 1 < A · x 2
.
8)
Если есть два или более неравенств с положительными членами, со знаком одного направления, то их левые и правые части можно умножить друг на друга.
Если x 1 < x 2
,
x 3 < x 4
,
x 1 , x 2 , x 3 , x 4 > 0
то x 1 · x 3 < x 2 · x 4
.
Если x 1 < x 2
,
x 3 ≤ x 4
,
x 1 , x 2 , x 3 , x 4 > 0
то x 1 · x 3 < x 2 · x 4
.
Если x 1 ≤ x 2
,
x 3 < x 4
,
x 1 , x 2 , x 3 , x 4 > 0
то x 1 · x 3 < x 2 · x 4
.
Если x 1 ≤ x 2
,
x 3 ≤ x 4
,
x 1 , x 2 , x 3 , x 4 > 0
то x 1 · x 3 ≤ x 2 · x 4
.
Аналогичные выражения имеют место для знаков ≥, >.
Если в исходных неравенствах имеются знаки не строгих неравенств и хотя бы одно строгое неравенство (но все знаки имеют одинаковое направление), то при умножении получается строгое неравенство.
9)
Пусть f(x)
- монотонно возрастающая функция. То есть при любых x 1 > x 2
,
f(x 1) > f(x 2)
.
Тогда к обеим частям неравенства можно применить эту функцию, от чего знак неравенства не изменится.
Если x 1 < x 2
,
то f(x 1) < f(x 2)
.
Если x 1 ≤ x 2
,
то f(x 1) ≤ f(x 2)
.
Если x 1 ≥ x 2
,
то f(x 1) ≥ f(x 2)
.
Если x 1 > x 2
,
то f(x 1) > f(x 2)
.
10)
Пусть f(x)
- монотонно убывающая функция, То есть при любых x 1 > x 2
,
f(x 1) < f(x 2)
.
Тогда к обеим частям неравенства можно применить эту функцию, от чего знак неравенства изменится на противоположный.
Если x 1 < x 2
,
то f(x 1) > f(x 2)
.
Если x 1 ≤ x 2
,
то f(x 1) ≥ f(x 2)
.
Если x 1 ≥ x 2
,
то f(x 1) ≤ f(x 2)
.
Если x 1 > x 2
,
то f(x 1) < f(x 2)
.
Методы решения неравенств
Решение неравенств методом интервалов
Метод интервалов применим, если в неравенство входит одна переменная, которую обозначим как x
,
и оно имеет вид:
f(x) > 0
где f(x)
- непрерывная функция, имеющая конечное число точек разрывов. Знак неравенства может быть любым: >, ≥, <, ≤
.
Метод интервалов заключается в следующем.
1) Находим область определения функции f(x) и отмечаем ее интервалами на числовой оси.
2) Находим точки разрыва функции f(x) . Например, если это дробь, то находим точки, в которых знаменатель обращается в нуль. Отмечаем эти точки на числовой оси.
3)
Решаем уравнение
f(x) = 0
.
Корни этого уравнения отмечаем на числовой оси.
4) В результате числовая ось окажется разбитой точками на интервалы (отрезки). Внутри каждого интервала, входящего в область определения, выбираем любую точку и в этой точке вычисляем значение функции. Если это значение больше нуля, то над отрезком (интервалом) ставим знак „+“ . Если это значение меньше нуля, то над отрезком (интервалом) ставим знак „-“ .
5)
Если неравенство имеет вид: f(x) > 0
,
то выбираем интервалы с знаком „+“
.
Решением неравенства будет объединение этих интервалов, в которые не входят их границы.
Если неравенство имеет вид: f(x) ≥ 0
,
то к решению добавляем точки, в которых f(x) = 0
.
То есть часть интервалов, возможно, будут иметь закрытые границы (граница принадлежит интервалу). другая часть может иметь открытые границы (граница не принадлежит интервалу).
Аналогично, если неравенство имеет вид: f(x) < 0
,
то выбираем интервалы с знаком „-“
.
Решением неравенства будет объединение этих интервалов, в которые не входят их границы.
Если неравенство имеет вид: f(x) ≤ 0
,
то к решению добавляем точки, в которых f(x) = 0
.
Решение неравенств, применяя их свойства
Этот метод применим для неравенств любой сложности. Он состоит в том, чтобы, применяя свойства (представленные выше), привести неравенства к более простому виду и получить решение. Вполне возможно, что при этом получится не одно, а система неравенств. Это универсальный метод. Он применим для любых неравенств.
Использованная литература:
И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев, Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов, «Лань», 2009.
Теория:
При решении неравенств используют следующие правила:
1. Любой член неравенства можно перенести из одной части
неравенства в другую с противоположным знаком, при этом знак неравенства не меняется.
2. Обе части неравенства можно умножить или разделить на одно
и то же положительное число, не изменив при этом знак неравенства.
3. Обе части неравенства можно умножить или разделить на одно
и то же отрицательное число, изменив при этом знак неравенства на
противоположный.
Решить неравенство −
8
x
+
11
<
−
3
x
−
4
Решение.
1. Перенесём член −
3
x
в левую часть неравенства, а член 11
— в правую часть неравенства, при этом поменяем знаки на противоположные у −
3
x
и у 11
.
Тогда получим
− 8 x + 3 x < − 4 − 11
− 5 x < − 15
2. Разделим обе части неравенства −
5
x
<
−
15
на отрицательное число −
5
, при этом знак неравенства <
, поменяется на >
, т.е. мы перейдём к неравенству противоположного смысла.
Получим:
− 5 x < − 15 | : (− 5 )
x > − 15 : (− 5 )
x > 3
x > 3 — решение заданного неравенства.
Обрати внимание!
Для записи решения можно использовать два варианта: x > 3 или в виде числового промежутка.
Отметим множество решений неравенства на числовой прямой и запишем ответ в виде числового промежутка.
x ∈ (3 ; + ∞ )
Ответ: x > 3 или x ∈ (3 ; + ∞ )
Алгебраические неравенства.
Квадратные неравенства. Рациональные неравенства высших степеней.
Методы решения неравенств зависят в основном от того, к какому классу относятся функции, составляющие неравенство.
- I . Квадратные неравенства , то есть неравенства вида
ax 2 + bx + c > 0 (< 0), a ≠ 0.
Чтобы решить неравенство можно:
- Квадратный трехчлен разложить на множители, то есть неравенство записать в виде
a (x - x 1) (x - x 2) > 0 (< 0).
- Корни многочлена нанести на числовую ось. Корни разбивают множество действительных чисел на промежутки, в каждом из которых соответствующая квадратичная функция будет знакопостоянной.
- Определить знак a (x - x 1) (x - x 2) в каждом промежутке и записать ответ.
Если квадратный трехчлен не имеет корней, то при D<0 и a>0 квадратный трехчлен при любом x положителен.
- Решить неравенство. x 2 + x - 6 > 0.
Разложим квадратный трехчлен на множители (x + 3) (x - 2) > 0
Ответ: x (-∞; -3) (2; +∞).
2) (x - 6) 2 > 0
Это неравенство верно при любом х, кроме х = 6.
Ответ: (-∞; 6) (6; +∞).
3) x² + 4x + 15 < 0.
Здесь D < 0, a = 1 > 0. Квадратный трехчлен положителен при всех х.
Ответ: x Î Ø.
Решить неравенства:
- 1 + х - 2х² < 0. Ответ:
- 3х² - 12х + 12 ≤ 0. Ответ:
- 3х² - 7х + 5 ≤ 0. Ответ:
- 2х² - 12х + 18 > 0. Ответ:
- При каких значениях a неравенство
x² - ax > выполняется для любых х? Ответ:
- II . Рациональные неравенства высших степеней, то есть неравенства вида
a n x n + a n-1 x n-1 + … + a 1 x + a 0 > 0 (<0), n>2.
Многочлен высшей степени следует разложить на множители, то есть неравенство записать в виде
a n (x - x 1) (x - x 2) ·…· (x - x n) > 0 (<0).
Отметить на числовой оси точки, в которых многочлен обращается в нуль.
Определить знаки многочлена на каждом промежутке.
1) Решить неравенство x 4 - 6x 3 + 11x 2 - 6x < 0.
x 4 - 6x 3 + 11x 2 - 6x = x (x 3 - 6x 2 + 11x -6) = x (x 3 - x 2 - 5x 2 + 5x +6x - 6) =x (x - 1)(x 2 -5x + 6) =
x (x - 1) (x - 2) (x - 3). Итак, x (x - 1) (x - 2) (x - 3)<0
Ответ: (0; 1) (2; 3).
2) Решить неравенство (x -1) 5 (x + 2) (x - ½) 7 (2x + 1) 4 <0.
Отметим на числовой оси точки, в которых многочлен обращается в нуль. Это х = 1, х = -2, х = ½, х = - ½.
В точке х = - ½ смены знака не происходит, потому что двучлен (2х + 1) возводится в четную степень, то есть выражение (2x + 1) 4 не меняет знак при переходе через точку х = - ½.
Ответ: (-∞; -2) (½; 1).
3) Решить неравенство: х 2 (х + 2) (х - 3) ≥ 0.
Данное неравенство равносильно следующей совокупности
Решением (1) является х (-∞; -2) (3; +∞). Решением (2) являются х = 0, х = -2, х = 3. Объединяя полученные решения, получаем х Î (-∞; -2] {0} {0} .
Приобретя сноровку в работе с линейными неравенствами, их решения можно будет записывать кратко без пояснений. При этом сначала записывают исходное линейное неравенство, а ниже – равносильные ему неравенства, получающиеся на каждом шаге решения:
3·x+12≤0
;
3·x≤−12
;
x≤−4
.
Ответ:
x≤−4 или (−∞, −4] .
Пример.
Укажите все решения линейного неравенства −2,7·z>0 .
Решение.
Здесь коэффициент a при переменной z равен −2,7 . А коэффициент b отсутствует в явном виде, то есть, он равен нулю. Поэтому, первый шаг алгоритма решения линейного неравенства с одной переменной выполнять не нужно, так как перенос нуля из левой части в правую не изменит вид исходного неравенства.
Остается разделить обе части неравенства на −2,7 , не забыв изменить знак неравенства на противоположный, так как −2,7 – отрицательное число. Имеем (−2,7·z):(−2,7)<0:(−2,7) , и дальше z<0 .
А теперь кратко:
−2,7·z>0
;
z<0
.
Ответ:
z<0 или (−∞, 0) .
Пример.
Решите неравенство 
.
Решение.
Нам нужно решить линейное неравенство с коэффициентом a
при переменной x
, равным −5
, и с коэффициентом b
, которому отвечает дробь −15/22
. Действуем по известной схеме: сначала переносим −15/22
в правую часть с противоположным знаком, после чего выполняем деление обеих частей неравенства на отрицательное число −5
, изменяя при этом знак неравенства:
В последнем переходе в правой части используется 
, затем выполняется 
.
Ответ:
Теперь переходим к случаю, когда a=0 . Принцип решения линейного неравенства a·x+b<0 (знак, естественно, может быть и другим) при a=0 , то есть, неравенства 0·x+b<0 , заключается в рассмотрении числового неравенства b<0 и выяснении, верное оно или нет.
На чем это основано? Очень просто: на определении решения неравенства . Каким образом? Да вот каким: какое бы значение переменной x мы не подставили в исходное линейное неравенство, мы получим числовое неравенство вида b<0 (так как при подстановке любого значения t вместо переменной x мы имеем 0·t+b<0 , откуда b<0 ). Если оно верное, то это означает, что любое число является решением исходного неравенства. Если же числовое неравенство b<0 оказывается неверным, то это говорит о том, что исходное линейное неравенство не имеет решений, так как не существует ни одного значения переменной, которое обращало бы его в верное числовое равенство.
Сформулируем приведенные рассуждения в виде алгоритма решения линейных неравенств 0·x+b<0 (≤, >, ≥) :
- Рассматриваем числовое неравенство b<0 (≤, >, ≥) и
- если оно верное, то решением исходного неравенства является любое число;
- если же оно неверное, то исходное линейное неравенство не имеет решений.
А теперь разберемся с этим на примерах.
Пример.
Решите неравенство 0·x+7>0 .
Решение.
Для любого значения переменной x линейное неравенство 0·x+7>0 обратится в числовое неравенство 7>0 . Последнее неравенство верное, следовательно, любое число является решением исходного неравенства.
Ответ:
решением является любое число или (−∞, +∞) .
Пример.
Имеет ли решения линейное неравенство 0·x−12,7≥0 .
Решение.
Если подставить вместо переменной x любое число, то исходное неравенство обратиться в числовое неравенство −12,7≥0 , которое неверное. А это значит, что ни одно число не является решением линейного неравенства 0·x−12,7≥0 .
Ответ:
нет, не имеет.
В заключение этого пункта разберем решения двух линейных неравенств, оба коэффициента которых равны нулю.
Пример.
Какое из линейных неравенств 0·x+0>0 и 0·x+0≥0 не имеет решений, а какое – имеет бесконечно много решений?
Решение.
Если вместо переменной x подставить любое число, то первое неравенство примет вид 0>0 , а второе – 0≥0 . Первое из них неверное, а второе – верное. Следовательно, линейное неравенство 0·x+0>0 не имеет решений, а неравенство 0·x+0≥0 имеет бесконечно много решений, а именно, его решением является любое число.
Ответ:
неравенство 0·x+0>0 не имеет решений, а неравенство 0·x+0≥0 имеет бесконечно много решений.
Методом интервалов
Вообще, метод интервалов изучается в школьном курсе алгебры позже, чем проходится тема решение линейных неравенств с одной переменной. Но метод интервалов позволяет решать самые разные неравенства, в том числе и линейные. Поэтому, остановимся на нем.
Сразу заметим, что метод интервалов целесообразно применять для решения линейных неравенств с отличным от нуля коэффициентом при переменной x . В противном случае вывод о решении неравенства быстрее и удобнее сделать способом, разобранным в конце предыдущего пункта.
Метод интервалов подразумевает
- введение функции, отвечающей левой части неравенства, в нашем случае – линейной функции y=a·x+b ,
- нахождение ее нулей, которые разбивают область определения на промежутки,
- определение знаков, которые имеют значения функции на этих промежутках, на основе которых делается вывод о решении линейного неравенства.
Соберем эти моменты в алгоритм , раскрывающий как решать линейные неравенства a·x+b<0 (≤, >, ≥) при a≠0 методом интервалов:
- Находятся нули функции y=a·x+b , для чего решается a·x+b=0 . Как известно, при a≠0 оно имеет единственный корень, который обозначим x 0 .
- Строится , и на ней изображается точка с координатой x 0 . Причем, если решается строгое неравенство (со знаком < или >), то эту точку делают выколотой (с пустым центром), а если нестрогое (со знаком ≤ или ≥), то ставят обычную точку. Эта точка разбивает координатную прямую на два промежутка (−∞, x 0) и (x 0 , +∞) .
- Определяются знаки функции y=a·x+b на этих промежутках. Для этого вычисляется значение этой функции в любой точке промежутка (−∞, x 0) , и знак этого значения и будет искомым знаком на промежутке (−∞, x 0) . Аналогично, знак на промежутке (x 0 , +∞) совпадает со знаком значения функции y=a·x+b в любой точке этого промежутка. Но можно обойтись без этих вычислений, а выводы о знаках сделать по значению коэффициента a : если a>0 , то на промежутках (−∞, x 0) и (x 0 , +∞) будут знаки − и + соответственно, а если a>0 , то + и −.
- Если решается неравенство со знаками > или ≥, то ставится штриховка над промежутком со знаком плюс, а если решаются неравенства со знаками < или ≤, то – со знаком минус. В результате получается , которое и является искомым решением линейного неравенства.
Рассмотрим пример решения линейного неравенства методом интервалов.
Пример.
Решите неравенство −3·x+12>0 .
Решение.
Коль скоро мы разбираем метод интервалов, то им и воспользуемся. Согласно алгоритму, сначала находим корень уравнения −3·x+12=0
, −3·x=−12
, x=4
. Дальше изображаем координатную прямую и отмечаем на ней точку с координатой 4
, причем эту точку делаем выколотой, так как решаем строгое неравенство:
Теперь определяем знаки на промежутках. Для определения знака на промежутке (−∞, 4)
можно вычислить значение функции y=−3·x+12
, например, при x=3
. Имеем −3·3+12=3>0
, значит, на этом промежутке знак +. Для определения знака на другом промежутке (4, +∞)
можно вычислить значение функции y=−3·x+12
, к примеру, в точке x=5
. Имеем −3·5+12=−3<0
, значит, на этом промежутке знак −. Эти же выводы можно было сделать на основании значения коэффициента при x
: так как он равен −3
, то есть, он отрицательный, то на промежутке (−∞, 4)
будет знак +, а на промежутке (4, +∞)
знак −. Проставляем определенные знаки над соответствующими промежутками:
Так как мы решаем неравенство со знаком >, то изображаем штриховку над промежутком со знаком +, чертеж принимает вид
По полученному изображению делаем вывод, что искомым решением является (−∞, 4) или в другой записи x<4 .
Ответ:
(−∞, 4) или x<4 .
Графическим способом
Полезно иметь представление о геометрической интерпретации решения линейных неравенств с одной переменной. Чтобы его получить, давайте рассмотрим четыре линейных неравенства с одной и той же левой частью: 0,5·x−1<0
, 0,5·x−1≤0
, 0,5·x−1>0
и 0,5·x−1≥0
, их решениями являются соответственно x<2
, x≤2
, x>2
и x≥2
, а также изобразим график линейной функции y=0,5·x−1
.
Несложно заметить, что
- решение неравенства 0,5·x−1<0 представляет собой промежуток, на котором график функции y=0,5·x−1 располагается ниже оси абсцисс (эта часть графика изображена синим цветом),
- решение неравенства 0,5·x−1≤0 представляет собой промежуток, на котором график функции y=0,5·x−1 находится ниже оси Ox или совпадает с ней (другими словами, не выше оси абсцисс),
- аналогично решение неравенства 0,5·x−1>0 есть промежуток, на котором график функции выше оси Ox (эта часть графика изображена красным цветом),
- и решение неравенства 0,5·x−1≥0 является промежутком, на котором график функции выше или совпадает с осью абсцисс.
Графический способ решения неравенств , в частности линейных, и подразумевает нахождение промежутков, на которых график функции, соответствующей левой части неравенства, располагается выше, ниже, не ниже или не выше графика функции, соответствующей правой части неравенства. В нашем случае линейного неравенства функция, отвечающая левой части, есть y=a·x+b , а правой части – y=0 , совпадающая с осью Ox .
Учитывая приведенную информацию, несложно сформулировать алгоритм решения линейных неравенств графическим способом :
- Строится график функции y=a·x+b (можно схематически) и
- при решении неравенства a·x+b<0 определяется промежуток, на котором график ниже оси Ox ,
- при решении неравенства a·x+b≤0 определяется промежуток, на котором график ниже или совпадает с осью Ox ,
- при решении неравенства a·x+b>0 определяется промежуток, на котором график выше оси Ox ,
- при решении неравенства a·x+b≥0 определяется промежуток, на котором график выше или совпадает с осью Ox .
Пример.
Решите неравенство 
графически.
Решение.
Построим эскиз графика линейной функции 
. Это прямая, которая убывает, так как коэффициент при x
– отрицательный. Еще нам понадобится координата точки его пересечения с осью абсцисс, она является корнем уравнения 
, который равен . Для наших нужд можно даже не изображать ось Oy
. Так наш схематический чертеж будет иметь такой вид
Так как мы решаем неравенство со знаком >, то нас интересует промежуток, на котором график функции выше оси Ox
. Для наглядности выделим эту часть графика красным цветом, а чтобы легко определить соответствующий этой части промежуток, подсветим красным цветом часть координатной плоскости, в которой расположена выделенная часть графика, так, как на рисунке ниже:
Интересующий нас промежуток представляет собой часть оси Ox
, оказавшуюся подсвеченной красным цветом. Очевидно, это открытый числовой луч 
. Это и есть искомое решение. Заметим, что если бы мы решали неравенство не со знаком >, а со знаком нестрогого неравенства ≥, то в ответ пришлось бы добавить , так как в этой точке график функции совпадает с осью Ox
.y=0·x+7
, что то же самое y=7
, задает на координатной плоскости прямую, параллельную оси Ox
и лежащую выше нее. Следовательно, неравенство 0·x+7<=0
не имеет решений, так как нет промежутков, на которых график функции y=0·x+7
ниже оси абсцисс.
А графиком функции y=0·x+0 , что то же самое y=0 , является прямая, совпадающая с осью Ox . Следовательно, решением неравенства 0·x+0≥0 является множество всех действительных чисел.
Ответ:
второе неравенство, его решением является любое действительное число.
Неравенства, сводящиеся к линейным
Огромное количество неравенств с помощью равносильных преобразований можно заменить равносильным линейным неравенством, другими словами, свести к линейному неравенству. Такие неравенства называют неравенствами, сводящимися к линейным .
В школе почти одновременно с решением линейных неравенств рассматривают и несложные неравенства, сводящиеся к линейным. Они представляют собой частные случаи целых неравенств
, а именно в их левой и правой части находятся целые выражения, которые представляют собой или линейные двучлены
, или преобразуются к ним путем и . Для наглядности приведем несколько примеров таких неравенств: 5−2·x>0
, 7·(x−1)+3≤4·x−2+x
, 
.
Неравенства, которые подобны по виду указанным выше, всегда можно свести к линейным. Это можно сделать путем раскрытия скобок, приведения подобных слагаемых, перестановки слагаемых местами и переноса слагаемых из одной части неравенства в другую с противоположным знаком.
Например, чтобы свести неравенство 5−2·x>0 к линейному, достаточно переставить слагаемые в его левой части местами, имеем −2·x+5>0 . Для сведения второго неравенства 7·(x−1)+3≤4·x−2+x к линейному нужно немного больше действий: в левой части раскрываем скобки 7·x−7+3≤4·x−2+x , после этого приводим подобные слагаемые в обеих частях 7·x−4≤5·x−2 , дальше переносим слагаемые из правой части в левую 7·x−4−5·x+2≤0 , наконец, приводим подобные слагаемые в левой части 2·x−2≤0 . Подобным образом и третье неравенство можно свести к линейному неравенству.
Из-за того, что подобные неравенства всегда можно свести к линейным, некоторые авторы даже называют их тоже линейными. Но все же будем их считать сводящимися к линейным.
Теперь становится понятно, почему подобные неравенства рассматривают вместе с линейными неравенствами. Да и принцип их решения абсолютно такой же: выполняя равносильные преобразования, их можно привести к элементарным неравенствам, представляющим собой искомые решения.
Чтобы решить неравенство подобного вида можно его предварительно свести к линейному, после чего решить это линейное неравенство. Но рациональнее и удобнее поступать так:
- после раскрытия скобок собрать все слагаемые с переменной в левой части неравенства, а все числа – в правой,
- после чего привести подобные слагаемые,
- а дальше – выполнить деление обеих частей полученного неравенства на коэффициент при x (если он, конечно, отличен от нуля). Это даст ответ.
Пример.
Решите неравенство 5·(x+3)+x≤6·(x−3)+1 .
Решение.
Сначала раскроем скобки, в результате придем к неравенству 5·x+15+x≤6·x−18+1 . Теперь приведем подобные слагаемые: 6·x+15≤6·x−17 . Дальше переносим слагаемые с левую часть, получаем 6·x+15−6·x+17≤0 , и снова приводим подобные слагаемые (что приводит нас к линейному неравенству 0·x+32≤0 ) и имеем 32≤0 . Так мы пришли к неверному числовому неравенству, откуда делаем вывод, что исходное неравенство не имеет решений.
Ответ:
нет решений.
В заключение отметим, что существует и масса других неравенств, сводящихся к линейным неравенствам, или к неравенствам рассмотренного выше вида. Например, решение показательного неравенства 5 2·x−1 ≥1 сводится к решению линейного неравенства 2·x−1≥0 . Но об этом будем говорить, разбирая решения неравенств соответствующего вида.
Список литературы.
- Алгебра: учеб. для 8 кл. общеобразоват. учреждений / [Ю. Н. Макарычев, Н. Г. Миндюк, К. И. Нешков, С. Б. Суворова]; под ред. С. А. Теляковского. - 16-е изд. - М. : Просвещение, 2008. - 271 с. : ил. - ISBN 978-5-09-019243-9.
- Алгебра: 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений / [Ю. Н. Макарычев, Н. Г. Миндюк, К. И. Нешков, С. Б. Суворова]; под ред. С. А. Теляковского. - 16-е изд. - М. : Просвещение, 2009. - 271 с. : ил. - ISBN 978-5-09-021134-5.
- Мордкович А. Г. Алгебра. 8 класс. В 2 ч. Ч. 1. Учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / А. Г. Мордкович. - 11-е изд., стер. - М.: Мнемозина, 2009. - 215 с.: ил. ISBN 978-5-346-01155-2.
- Мордкович А. Г. Алгебра. 9 класс. В 2 ч. Ч. 1. Учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / А. Г. Мордкович, П. В. Семенов. - 13-е изд., стер. - М.: Мнемозина, 2011. - 222 с.: ил. ISBN 978-5-346-01752-3.
- Мордкович А. Г. Алгебра и начала математического анализа. 11 класс. В 2 ч. Ч. 1. Учебник для учащихся общеобразовательных учреждений (профильный уровень) / А. Г. Мордкович, П. В. Семенов. - 2-е изд., стер. - М.: Мнемозина, 2008. - 287 с.: ил. ISBN 978-5-346-01027-2.
Слайд 2
1). Определение 2). Виды 3). Свойства числовых неравенств 4). Основные свойства неравенств 4). Типы 5). Способы решения
Слайд 3
Запись вида а>в или а
Слайд 4
Неравенства вида а≥в, а≤в называется …… Неравенства вида а>в, а
Слайд 5
1). Если а>в, то вв, в>с, то а>с. 3). Если а>в, с-любое число, то а+с>в+с. 4). Если а>в, с>х, то а+с>в+х. 5). Если а>в, с>0, то ас>вс. 6). Если а>в, с о, с>0,то > . 8). Если а>о, с>0, а>с, то >
Слайд 6
1). Любой член неравенства можно переносить из одной части неравенства в другую, изменив его знак на противоположный, при этом знак неравенства не меняется.
Слайд 7
2).Обе части неравенства можно умножить или разделить на одно и тоже положительное число, при этом знак неравенства не изменится. Если это число отрицательное, то знак неравенства изменится напротивоположное.
Слайд 8
ЛИНЕЙНЫЕ КВАДРАТНЫЕ РАЦИОНАЛЬНЫЕ ИРРАЦИОНАЛЬНЫЕ НЕРАВЕНСТВА
Слайд 9
I).Линейное неравенство. 1). х+4
Слайд 10
1.Решить неравенства.
1). х+2≥2,5х-1; 2).х- 0,25(х+4)+0,5(3х-1)>3; 3). 4).х²+х
Слайд 11
2.Найдите наименьшие целые числа, являющиеся решениями неравенств
1.2(х-3)-1-3(х-2)-4(х+1)>0; 2.0,2(2х+2)-0,5(х-1)
Слайд 12
II).Квадратные неравенства. Способы решения: Графический С применением систем неравенств Метод интервалов
Слайд 13
1.1).Метод интервалов (для решения квадратного уравнения) ах²+вх+с>0 1). Разложим данный многочлен на множители, т.е. представим в виде а(х-)(х-)>0. 2).корни многочлена нанести на числовую ось; 3). Определить знаки функции в каждом из промежутков; 4). Выбрать подходящие интервалы и записать ответ.
Слайд 14
x²+x-6=0; (х-2)(х+3)=0; Ответ: (-∞;-3)v(2;+∞). х + 2 -3 +
Слайд 15
1.Решение неравенства методом интервалов.
1). х(х+7)≥0; 2).(х-1)(х+2)≤0; 3).х-х²+2 0; 5).х(х+2)
Слайд 16
Домашняя работа: Сборник 1).стр. 109 № 128-131 Сборник 2).стр.111 №3.8-3.10; 3.22;3.37-3.4
Слайд 17
1.2).Решение квадратных неравенств графически
1). Определить направление ветвей параболы, по знаку первого коэффициента квадратичной функции. 2).Найти корни соответствующего квадратного уравнения; 3).Построить эскиз графика и по нему определить промежутки, на которых квадратичная функция принимает положительные или отрицательные значения.
Слайд 18
Пример:
х²+5х-6≤0 y= х²+5х-6 (квадратичная функция, график парабола, а=1, ветви направлены вверх) х²+5х-6=0; корни этого уравнения: 1 и -6. у + + -6 1 x Ответ: [-6;1]. -
Слайд 19
Решите графически неравенства:
1).х²-3х 0; 3).х²+2х≥0; 4). -2х²+х+1≤0; (0;3) (-∞;0)U(4;+∞) (-∞;-2]UU. Все точки закрашены, поскольку неравенства нестрогие .
Задача. Решите неравенство:
Применяем теорему:
Решаем первое неравенство. Для этого раскроем квадрат разности. Имеем:
2x
2 − 18x
+ 16 < (x
− 4) 2 ;
2x
2 − 18x
+ 16 < x
2 − 8x
+ 16:
x
2 − 10x
< 0;
x
(x
− 10) < 0;
x
∈ (0; 10).
Теперь решим второе неравенство. Там тоже квадратный трехчлен :
2x
2 − 18x
+ 16 ≥ 0;
x
2 − 9x
+ 8 ≥ 0;
(x
− 8)(x
− 1) ≥ 0;
x
∈ (−∞; 1]∪∪∪∪}
