Иррациональные неравенства Часть 1: Часть 2

Математика, 10 класс

Неравенства вида \sqrt{f(x)}<g(x) и \sqrt{f(x)} > g(x) Для решения иррациональных неравенств их также часто требуется возводить в квадрат, но в отличие от уравнений, нужно получать только равносильные...

Видео

Конспект

Неравенства вида \sqrt{f(x)}<g(x) и \sqrt{f(x)} > g(x)

Для решения иррациональных неравенств их также часто требуется возводить в квадрат, но в отличие от уравнений, нужно получать только равносильные системы, так как отбор посторонних промежутков подстановкой невозможен.

Рассмотрим два основных случая простейших квадратных неравенств.

Пусть \sqrt{f(x)}<g(x). Первое, что нужно сделать - рассмотреть область допустимых значений для неравенства: f(x)

\geqslant 0 . Далее так как слева стоит неотрицательная величина, то и выражение справа не может принимать отрицательные значения: g(x) \geqslant 0. Возводя неравенство в квадрат при этих условиях, получаем равносильную ему систему: \sqrt{f(x)}<g(x)\Longleftrightarrow

\left\{ \begin{array}{l}

f(x) \geqslant 0,\\

g(x) \geqslant 0, \\

f(x)<(g(x))^2.

\end{array}\right.

Пусть теперь \sqrt{f(x)}>g(x). Здесь также должно быть выполнено условие f(x)\geqslant 0 . Но, в отличие от предыдущего случая, допустимо и g(x) < 0. Более того, неотрицательная величина всегда больше отрицательной, поэтому для g(x) < 0 справедлива система неравенств: \left\{ \begin{array}{l}

\sqrt{f(x)}> g(x),\\

g(x) < 0,

\end{array}\right.\Longleftrightarrow

\left\{ \begin{array}{l}

f(x)\geqslant 0,\\

g(x) < 0.

\end{array}\right. В случае g(x) \geqslant 0 имеем: \left\{ \begin{array}{l}

\sqrt{f(x)}> g(x),\\

g(x) \geqslant 0,

\end{array}\right.\Longleftrightarrow

\left\{ \begin{array}{l}

f(x) >(g(x))^2,\\

g(x) \geqslant 0.

\end{array}\right. Внимание! Условие f(x) \geqslant 0 в этом случае выполняется автоматически из неравенства, полученного при возведении в квадрат, поэтому его не надо записывать в систему.

В итоге получаем, что неравенство (2.3) равносильно совокупности двух систем: \sqrt{f(x)}>g(x)\Longleftrightarrow \left[ \begin{array}{l}

\left\{ \begin{array}{l}

f(x) \geqslant 0,\\

g(x) < 0,

\end{array}\right.\\

\left\{ \begin{array}{l}

f(x) >(g(x))^2,\\

g(x) \geqslant 0.

\end{array}\right.

\end{array}\right. Переход к равносильной системе или совокупности систем для краткости будем называть равносильным переходом.

Пример 2.5.

Условие

Решите неравенство \sqrt{5 - 2x}< 6x - 1.

Решение

Эта задача соответствует случаю (2.1). Воспользуемся результатом (2.2). \sqrt{5 - 2x} < 6x - 1\Longleftrightarrow

\left\{ \begin{array}{l}

5-2x \geqslant 0,\\

6x-1 \geqslant 0, \\

5-2x<(6x-1)^2,

\end{array}\right.\Longleftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}

x \leqslant \frac{5}{2},\\

x \geqslant \frac{1}{6}, \vphantom{\int\limits} \\

18x^2-5x-2>0,

\end{array}\right.\Longleftrightarrow

\left\{ \begin{array}{l}

\frac{1}{6} \leqslant x \leqslant \frac{5}{2},\\

\\

\left(x+\frac{2}{9}\right)\left(x-\frac{1}{2}\right)>0.

\end{array}\right. Решая систему неравенств методом интервалов, получаем ответ.

Ответ \left(0,5; 2,5 \right] .

Задача 2.6.

Условие

Решите неравенство \sqrt{x^2 - x - 2}\leqslant x - 1.

Решение

\left\{ \begin{array}{l}

x^2-x-2 \geqslant x^2-2x+1,\\

x^2-x-2 \geqslant 0, \\

x-1\ge 0,

\end{array}\right.\Longleftrightarrow

\left\{ \begin{array}{l}

x \leqslant 3,\\

\left[ \begin{array}{l}

x\ge 2,\\

x \leqslant -1.

\end{array}\right.\\

x \geqslant 1 .\\

\end{array}\right. Системе удовлетворяют только x\in [2;3] .

Ответ \left[2; 3 \right] .

Пример 2.7.

Условие

Решите неравенство \sqrt{x^2 + 4x -5} > x - 3.

Решение

Это неравенство соответствует случаю (2.3). Оно решается по схеме (2.4). \sqrt{x^2 + 4x -5} > x - 3\Longleftrightarrow

\left[ \begin{array}{l}

\left\{ \begin{array}{l}

x^2 + 4x -5 \geqslant 0,\\

x - 3 < 0,

\end{array}\right.\\

\left\{ \begin{array}{l}

x^2 + 4x -5 >( x - 3)^2,\\

x-3 \geqslant 0,

\end{array}\right.

\end{array}\right.\Longleftrightarrow \left[ \begin{array}{l}

\left\{ \begin{array}{l}

(x +5)(x -1) \geqslant 0,\\

x < 3,

\end{array}\right.\\

\left\{ \begin{array}{l}

10x - 14 >0,\\

x \geqslant 3,

\end{array}\right.

\end{array}\right.\Longleftrightarrow

\left[ \begin{array}{l}

1 \leqslant x<3,\\

x \leqslant -5,\\

x \geqslant 3.

\end{array}\right. Объединяем решения и получаем ответ.

Ответ \left(-\infty; - 5 \right] \cup [1; + \infty) .

Задача 2.8.

Условие

Решите неравенство x + 4 < \sqrt{- x^2 -8x - 12} .

Решение

Запишем неравенство в виде \sqrt{- x^2 - 8x - 12} >x + 4 , чтобы было проще применять приведенную выше схему. \left[ \begin{array}{l}

\left\{ \begin{array}{l}

x+4 < 0,\\

- x^2 - 8x - 12\ge 0,

\end{array}\right.\\

\left\{ \begin{array}{l}

x+4 \ge 0,\\

- x^2 - 8x - 12>x^2+8x+16,

\end{array}\right.

\end{array}\right.\Longleftrightarrow

\left[ \begin{array}{l}

\left\{ \begin{array}{l}

x < -4,\\

-6\le x\le -2,

\end{array}\right.\\

\left\{ \begin{array}{l}

x \ge -4,\\

x^2 + 8x + 14<0.

\end{array}\right.

\end{array}\right.

Последнее неравенство в системе дает решение -4-\sqrt 2< x < -4+\sqrt 2. В итоге решением системы будет -6\le x<-4+\sqrt 2 .

Ответ \left[- 6; - 4 + \sqrt{2} \right) .

Пример 2.9.

Условие

Решите неравенство \frac{1}{\sqrt{4 - x }} > \frac{1}{2x - 1} .

Решение

Данному неравенству легко придать вид (2.3), если записать его в виде \sqrt{\frac{1}{4-x}}>\frac{1}{2x-1}, после чего решаем его по схеме (2.4). \begin{array}{l}

\frac{1}{\sqrt{4 - x }} > \frac{1}{2x - 1}\Longleftrightarrow

\left[ \begin{array}{l}

\left\{ \begin{array}{l}

2x-1 <0, \\

4- x>0,

\end{array}\right.\\

\left\{ \begin{array}{l}

2x-1>0,\\

0<4-x<(2x-1)^2,

\end{array}\right.

\end{array}\right.\Longleftrightarrow\\

\qquad \Longleftrightarrow

\left[ \begin{array}{l}

x<\frac{1}{2},\\

\left\{ \begin{array}{l}

x >\frac{1}{2},\\

x<4, \vphantom{\int}\\

4x^2-3x-3>0.

\end{array}\right.

\end{array}\right.

\end{array} Решая методом интервалов систему и объединяя полученные решения совокупности, получаем ответ.

Ответ \left(- \infty; \frac{1}{2} \right) \cup \left(\frac{ 3 + \sqrt{57}}{8}; 4 \right) .

Открыть урок на ВОЛНА