Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
M1_11_2012.pdf
Скачиваний:
141
Добавлен:
03.06.2015
Размер:
505 Кб
Скачать
☆

2012-2013 уч. год, № 1, 11 кл. Математика. Алгебраические уравнения, неравенства, системы

 

4x2 −7x +5

≤ 0

1

≤ 0 x (2;3). Промежуток при-

x2 −5x +6

(x −2)(x −3)

 

 

 

надлежит ОДЗ*. Наименьшая длина промежутка, который содержит все решения, равна 1. Ответ. (2; 3), 1. ◄

п.5. Нестрогое неравенство

f (x)

≥ 0(≤ 0).

 

g (x)

Воспользуемся определением нестрогого неравенства и особенностью иррациональных неравенств.

Получим

 

 

 

 

 

 

 

f (x)= 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g (x)≠ 0;

 

 

 

 

 

 

 

≥ 0

(≤

0)

 

 

 

 

 

 

 

(УР10)

 

 

g (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)> 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g (x)> 0

(<

0).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 11. Решите неравенство

 

 

6

− x − x2

 

≤ 0.

 

 

 

 

 

 

x2 −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

= 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

− x − x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 −1 ≠ 0;

 

 

 

 

 

6

− x − x

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

♦ Воспользуемся (УР10):

 

 

 

 

≤ 0

2

 

 

 

 

x2 −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

− x − x

> 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 −1 < 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = −3,

xx= 2,(−3;2), x {−3} (−1;1) {2}. Ответ: {−3} (−1;1) {2}. ♦

x (−1;1)

§3. Неравенства, содержащие модуль

В этом параграфе рассматриваются неравенства, содержащие пере-

менную под знаком абсолютной величины (под знаком модуля).

Во многих случаях для решения таких неравенств целесообразно разбить числовую ось на промежутки так, чтобы функции, стоящие под

© 2012, ЗФТШ МФТИ. Колесникова София Ильинична

19

2012-2013 уч. год, № 1, 11 кл. Математика. Алгебраические уравнения, неравенства, системы

знаком модуля, на каждом из промежутков сохраняли знак, т. е. были или положительными, или отрицательными. Тогда на каждом таком промежутке неравенство можно записать без модуля. В таком случае говорят, что мы раскрыли модуль.

Пример 12. (МГУ, 1993) Решите неравенство

 

x −1

 

 

<

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x −1

 

− x −2

 

 

 

 

 

 

 

 

x + 2

 

 

 

 

♦

 

 

 

 

<1

 

 

 

 

< 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. x −1 ≥ 0

x ≥1

:

x −1

− x −2

= −

3

< 0 x > −2 .

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

x + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получаем в этом случае x ≥1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. x −1 < 0

x <1

:

−x +

1 − x −2 = −

2x +1

< 0

 

x +0,5

> 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x + 2

 

x + 2

 

 

x + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5

И мы получаем в этом случае x (−∞; −2) (−0,5;1) .

Объединяя результаты 1. 2., получаем окончательный

Ответ: (−∞; −2) (−0,5; +∞)

 

Пример 13. (МГУ, 1992) Решите неравенство

 

 

x −5

 

 

 

−1

 

≤1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

x −6

 

−4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

♦

 

 

x −5

 

 

−1

≤1

 

 

x −5

 

 

 

−2

 

x −6

 

+3

 

≤ 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

x −6

 

 

 

 

 

2

 

x −6

 

−4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

x > 6 :

x −5 −2x +12 +3

=

10 − x

≤ 0 x (−∞;8) [10;+∞).

 

 

2x −16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x −12 −4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая условие x

> 6 , получаем x (6;8) [10; +∞).

 

 

2. 5 ≤ x ≤ 6 :

x −5 + 2x −12 +3

 

= 3x −14 ≤

0 x (−∞; 4) 14

;

+∞ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−2x +12 −4

 

 

 

8 −2x

 

 

 

 

 

3

 

 

Учитывая условие x [5;6], получаем x [5;6].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x <5 : −x +5 + 2x −12 +3 =

x −4

 

 

 

−1 ≤ 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

≤ 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 −2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−2x +12 −4

 

 

 

x ≠ 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая условие x < 5 , получаем

x (−∞;4) (4;5).

 

 

Ответ: (−∞;4) (4;8) [10; +∞). ♦

© 2012, ЗФТШ МФТИ. Колесникова София Ильинична

20

2012-2013 уч. год, № 1, 11 кл. Математика. Алгебраические уравнения, неравенства, системы

п.1. Неравенства вида f (x) < g (x)

Пусть в некоторой точке

a выполнено неравенство

 

f (x)

 

< g (x),

 

 

тогда g (a)> 0 и

 

f (a)

 

< g (a).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда имеет место картинка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f a

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g a

0

 

g a

)

 

x

 

 

 

 

 

 

( )

 

 

 

 

 

Рис. 6

(

 

 

 

 

 

 

и неравенства −g (a)< f (a)< g (a).

 

a

 

 

 

 

 

 

И, наоборот: пусть

в некоторой точке

 

выполнены

 

неравенства

−g (a)< f (a)< g (a).

Тогда,

во-первых,

−g (a)< g (a) g (a)> 0 , а,

во-вторых, f (a) < g (a). Следовательно, имеет место условие равносильности

 

 

f (x)< g (x),

 

f (x)

< g (x) −g (x)< f (x)< g (x)

 

(УР М1)

f (x)> −g (x).

 

 

 

 

 

 

 

п.2. Неравенство вида f (x) > g (x).

Пусть в некоторой точке a неравенство выполнено, т. е. f (x) > g (x).

Это означает, что, или,

а) g (a)< 0 (модуль принимает неотрицательные значения и всегда больше любого отрицательного числа), или,

б) если g (x)≥ 0 , имеет место картинка

 

 

f (a)

 

 

 

 

f

a

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g(a)

0

g(a)

 

x

 

 

 

 

 

Рис. 7

f (a)> g (a),

исовокупность неравенств f (a)< −g (a).

И, наоборот, пусть в некоторой точке a имеет место совокупность

© 2012, ЗФТШ МФТИ. Колесникова София Ильинична

21

2012-2013 уч. год, № 1, 11 кл. Математика. Алгебраические уравнения, неравенства, системы

неравенств

f (a)> g (a),

 

 

 

 

 

 

f (a)< −g (a).

 

 

 

 

 

 

Тогда,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) если g (a)< 0 , то неравенство

 

f (a)

 

> g (a) выполнено,

 

 

 

 

б) если

g (a)≥ 0 , то имеет место

 

предыдущая картинка и выполне-

но неравенство

 

f (a)

 

> g (a).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно

 

, имеем равносильные соотношения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

 

> g (x)

f (x)> g (x),

 

(УР М2)

 

 

 

 

 

 

f (x)< −g (x).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 14. (МГУ, 2000, ВМК) Решите неравенство x2 −8x + 2 − x2 ≥ 2x + 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

−8x + 2

 

− x2

 

≥ 2x + 2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

♦

x2 −8x + 2

− x2

≥ 2x + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

−8x + 2

 

− x2

 

≤ −2x −2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

−8x + 2 ≥ x

+ 2x + 2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

−8x

+

2

≥ x

+ 2x

+ 2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 −8x + 2 ≤ −x2 −2x −2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

−8x

+

2

≤ x

2

−2x

−2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

−8x + 2 ≤ x

2

−2x −2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

−8x + 2 ≥ −x

2

+ 2x + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

x ≤ 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x [1;2], = 2,

 

 

 

x (−∞;0] [1;2] [5;∞).

 

 

 

 

2

, (−3; 2),

 

 

 

 

x ≥

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

(−∞;0] [5;∞)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: (−∞;0] [1;2] [5; +∞). ♦

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п.3. Неравенство вида

 

f (x)

 

<

 

g (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим разность

 

f (x)

 

−

 

g (x)

 

. Она может быть любого знака,

 

 

 

 

 

© 2012, ЗФТШ МФТИ. Колесникова София Ильинична

22

2012-2013 уч. год, № 1, 11 кл. Математика. Алгебраические уравнения, неравенства, системы

но сумма f (x) + g (x) всегда неотрицательна, и умножение разности на эту сумму не изменит знака разности, т. е.

(f (x) − g (x))( f (x) + g (x))=

=( f (x)2 − g (x)2 )=(f 2 (x)− g 2 (x))=(f (x)− g (x))(f (x)+ g (x)) и

знак разности f (x) − g (x) совпадает со знаком

произведения (f (x)+ g (x))(f (x)− g (x))

(П М1)

Имеем еще одно условие равносильности

f (x) < g (x) (f (x)− g (x))(f (x)+ g (x))< 0 . (УР М3)

 

Пример 15. (МФТИ, 2000)

 

 

 

Решите неравенство

 

 

−x2 +7x −6

 

≤ 0.

 

x2 −6x +5

−

x2 −2x −3

 

♦ ОДЗ*: −x2 +7x −6 ≥ 0 (x −1)(x −6)≤ 0 x [1;6].

 

В ОДЗ* имеем

 

 

−x2 +7x −6

≤ 0 (в силу УРМ3)

 

x2 −6x +5

−

x2 −2x −3

 

 

 

−x2 +7x −6

≤ 0

 

 

 

 

−x2 +7x −6

≥ 0

 

(2x2 −8x + 2)(−4x +8)

(x −(2 + 3 ))(x −(2 − 3 ))(x −2)

 

x2 −7x +6 = 0,

x =1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ≠ 2 ± 3,

 

 

 

 

 

 

 

 

x = 6,

 

 

 

x ≠ 2,

(x −(2 + 3))(x −(2 − 3 ))(x −2)> 0 (2 − 3; 2) (2 + 3;+∞).

Учитывая ОДЗ*, получаем

Рис. 8

© 2012, ЗФТШ МФТИ. Колесникова София Ильинична

23

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]