Неравенства, содержащие переменную под знаком модуля ИТ
Среднее арифметическое всех целых решений неравенства $$\left | 2x+5 \right |\leq 3$$ равно:
$$\begin{equation*} \begin{cases} f(x) \le \text{$a$},\\ f(x)\ge \text{$-a$}. \end{cases} \end{equation*} $$
- Заменим данное неравенство равносильной системой неравенств:
$$ \begin{equation*} \begin{cases} 2x+5 \le \text{$3$},\\ 2x+5\ge \text{$-3$}; \end{cases} \end{equation*} $$$$ \begin{equation*} \begin{cases} 2x \le \text{$-2$},\\ 2x\ge \text{$-8$}; \end{cases} \end{equation*}$$$$ \begin{equation*} \begin{cases} x \le \text{$-1$},\\ x\ge \text{$-4$}; \end{cases} \end{equation*} $$ $$x\in \begin{bmatrix} -4;-1 \end{bmatrix}$$. - Найдем среднее арифметическое целых решений неравенства:
$$\frac{-4-3-2-1}{4}=-2,5$$.
Количество целых чисел, не принадлежащих множеству решений неравенства $$\left | x^2-5 \right |> 25-x^2$$, равно:
- Заменим данное неравенство равносильной ему совокупностью неравенств:
$$\left [\begin{matrix} x^2-5> 25-x^2, \hfill \\ x^2-5< -25+x^2; \end{matrix}\right.$$$$\left [\begin{matrix} 2x^2> 30, \hfill \\20< 0;\hfill \end{matrix}\right.$$$$\left [\begin{matrix} x^2> 15, \hfill \\ x \in \varnothing;\hfill \end{matrix}\right.$$ $$\left | x \right |> \sqrt{15}$$; $$x\in (-\infty ;-\sqrt{15})\cup (\sqrt{15};+\infty )$$. - Множеству решений неравенства не принадлежат целые числа:
$$-3$$, $$-2$$, $$-1$$, $$0$$, $$1$$, $$2$$, $$3$$.
- Чтобы решить совокупность неравенств, необходимо найти множества решений каждого неравенства совокупности. Тогда объединение этих множеств и будет решением совокупности.
- Если неравенство имеет вид $$\left | f(x) \right |\geq g(x)$$, то на функцию $$g(x)$$ не накладываются ограничения.
- $$\left | x \right |> 2$$;
- $$\left | x \right |\geq -2$$;
- $$\left | x \right |< 0$$;
- $$\left | x \right |\leq 0$$;
- $$\left | x \right |\leq -2$$.
Свойство модуля:
$$\left | f(x) \right |\geq 0$$.
- Неравенство $$\left | x \right |> 2$$ имеет решения, так как найдутся положительные числа, превосходящие число $$2$$.
- Неравенство $$\left | x \right |\geq -2$$ имеет решения, так как любое положительное число и число $$0$$ больше отрицательного числа.
- Неравенство $$\left | x \right |< 0$$ не имеет решений, так как любое положительное число и число $$0$$ не меньше числа $$0$$.
- Неравенство $$\left | x \right |\leq 0$$ имеет решение только в том случае, когда $$x=0$$.
- Неравенство $$\left | x \right |\leq -2$$ не имеет решений, так как любое положительное число и число $$0$$ больше отрицательного числа.
Следовательно, не имеют решений неравенства $$3$$ и $$5$$.
- неравенство $$\left | x \right |\geq a$$ имеет решения при любом значении $$a$$;
- неравенство $$\left | x \right |\leq a$$ имеет решения только при неотрицательных значениях $$a$$.
Решение неравенства $$\left | 2x^2+x-1 \right |\geq \left | 1-2x^2+3x \right |$$ имеет вид:
- Свойство модуля числа:
$$\left | a \right |^2=a^2$$. - Формула разности квадратов:
$$a^2-b^2=(a-b)(a+b)$$. - Корни квадратного уравнения $$ax^2+bx+c=0$$ находят по формулам:
$$x_{1,2}=\frac{-b\pm \sqrt{D}}{2a}$$,
где $$D=b^2-4ac\geq 0$$.
- Возводя обе части неравенства в квадрат и применяя формулу разности квадратов, получим:
$$\left | 2x^2+x-1 \right |^2\geq \left | 1-2x^2+3x \right |^2$$;
$$(2x^2+x-1)^2\geq (1-2x^2+3x )^2$$;
$$(2x^2+x-1)^2-(1-2x^2+3x )^2\geq 0$$;
$$(2x^2+x-1-1+2x^2-3x)(2x^2+x-1+1-2x^2+3x)\geq 0$$;
$$(4x^2-2x-2)(4x)\geq 0$$;
$$x(2x^2-x-1)\geq 0$$. - Найдем нули функции $$f(x)=x(2x^2-x-1)$$:
1) $$x_1=0$$;
2) $$2x^2-x-1=0$$, откуда: $$D=1+8=9$$, $$x_2=\frac{1-3}{4}=-0,5$$, $$x_3=\frac{1+3}{4}=1$$. - Согласно рисунку 1 запишем решение неравенства:
$$[-0,5;0]\cup [1;+\infty)$$.
- Заменим данное неравенство равносильной ему совокупностью неравенств:
$$\left [\begin{matrix} 2x-5> 3, \hfill \\ 2x-5< -3; \end{matrix}\right.$$$$\left [\begin{matrix} 2x> 8, \hfill \\ 2x< 2; \end{matrix}\right.$$$$\left [\begin{matrix} x> 4, \hfill \\ x< 1; \end{matrix}\right.$$$$x\in (-\infty ;1)\cup (4;+\infty )$$. - Найдем сумму целых чисел, которые не являются решениями неравенства:
$$1+2+3+4=10$$.
Площадь фигуры (с точностью до целых), удовлетворяющей неравенствам $$\left | x-1 \right |+\left | y+2 \right |\leq 4$$ и $$(x-1)^2+(y+2)^2\geq 4$$, равна:
- Если уравнение квадрата имеет вид $$\left | x-a \right |+\left | y-b \right |=\frac{d}{2}$$, то точка $${O}'(a;b)$$ – точка пересечения диагоналей квадрата, а $$d$$ – длина его диагоналей.
- Если уравнение окружности имеет вид $${(x-a)}^2+{(y-b)}^2=R^2$$, то ее центр находится в точке $${O}'(a;b)$$, а радиус равен $$R$$.
- Площадь квадрата можно вычислить по формуле:
$$S=\frac{1}{2}d^2$$, где $$d$$ – длина его диагонали. - Площадь круга радиуса $$R$$ находят по формуле:
$$S=\pi R^2$$.
- Построим квадрат с центром в точке $${O}'(1;-2)$$ и диагональю $$d=8$$ и окружность с центром в точке $${O}'(1;-2)$$ и радиусом $$R=2$$ (рис. 4).
- Поскольку неравенству $$\left | x-1 \right |+\left | y+2 \right |\leq 4$$ удовлетворяют координаты всех точек плоскости, лежащих внутри квадрата, а неравенству $$(x-1)^2+(y+2)^2\geq 4$$ удовлетворяют координаты всех точек плоскости, лежащих вне круга, то площадь фигуры, удовлетворяющей этим неравенствам, найдем по формуле:
$$S=\frac{1}{2}d^2-\pi R^2$$.
Получим: $$S=\frac{64}{2}-4\pi$$, $$S\approx 32-4\cdot 3,14=19,44$$. - Округлим полученный результат до целых: $$19,44\approx 19$$.
- Число $$\pi=3,14159...$$ – иррациональное.
- Округляя число $$19,44$$, мы учитывали, что первая в группе отбрасываемых цифр
(цифра $$4$$) меньше $$5$$, следовательно, цифру $$9$$ мы не изменяли.
Длина промежутка, который образуют все решения неравенства $$x^2-4\left | x \right |-5\leq 0$$, равна:
- Свойство модуля числа:
$$\left | a \right |^2=a^2$$. - Теорема Виета: сумма корней приведенного квадратного уравнения $$x^2+px+q=0$$ равна $$-p$$, а их произведение равно $$q$$.
- Запишем неравенство в виде:
$$\left | x \right |^2-4\left | x \right |-5\leq 0$$. - Найдем нули функции $$f(x)=\left | x \right |^2-4\left | x \right |-5$$.
Получим: $$\left | x \right |=5$$, откуда $$x=\pm 5$$ или $$\left | x \right |=-1$$, откуда $$x\in\varnothing$$. - Согласно рисунку 2 запишем: $$x\in [-5;5]$$.
- Найдем длину этого промежутка: $$5-(-5)=10$$.
Решение неравенства $$\left | x^3-8 \right |> x-2$$ имеет вид:
- Если неравенство имеет вид $$\left | f(x) \right |> g(x)$$, то оно равносильно совокупности неравенств: $$\left [\begin{matrix} f(x)> g(x), \hfill \\ f(x)< -g(x). \end{matrix}\right.$$
- Формула суммы (разности) кубов:
$$a^3\pm b^3=(a\pm b)(a^2\mp ab+b^2)$$.
$$x^3-8> x-2$$ и $$x^3-8< -(x-2)$$.
- Решим первое неравенство:
$$x^3-8> x-2$$, $$(x-2)(x^2+2x+4)-(x-2)> 0$$, $$(x-2)(x^2+2x+4-1)> 0$$, $$(x-2)(x^2+2x+3)> 0$$.
Так как $$x^2+2x+3> 0$$ (ветви параболы направлены вверх и $$D<0$$), то $$x-2>0$$, $$x>2$$. - Решим второе неравенство:
$$x^3-8<-(x-2)$$, $$(x-2)(x^2+2x+4)+(x-2)< 0$$, $$(x-2)(x^2+2x+4+1)>0$$,
$$(x-2)(x^2+2x+5)<0$$, $$x-2<0$$, $$x<2$$.
$$x^2+2x+5>0$$, так как ветви параболы $$y=x^2+2x+5$$ направлены вверх и $$D<0$$.
Наименьшее составное решение неравенства $$3\left | 2-x \right |-\left | 2x+3 \right |\leq 3x$$ равно:
- Если неравенство содержит несколько модулей, например, имеет вид $$\left | f_1(x) \right |+\left | f_2(x) \right |\leq g(x)$$, $$(\geq ,<,>)$$, то применяем метод интервалов, следуя алгоритму:
1) находим нули функций, записанных под знаками модулей, решая уравнения $$f_1(x)=0$$ и $$f_2(x)=0$$;
2) наносим нули функций на область определения уравнения;
3) раскрываем модули на каждом промежутке и решаем полученные неравенства. - Правило раскрытия модуля: если под знаком модуля положительная величина, то модуль просто опускаем, а если под знаком модуля отрицательная величина, то модуль опускаем и меняем знак выражения, стоящего под модулем.
- Запишем неравенство в виде $$3\left | 2-x \right |-\left | 2x+3 \right |-3x\leq 0$$ и рассмотрим функцию
$$f(x)=3\left | 2-x \right |-\left | 2x+3 \right |-3x$$.
Найдем нули функций, записанных под знаками модулей: $$x=2$$ и $$x=-1,5$$. - Раскроем модули на каждом из промежутков и решим полученные неравенства.
2.1. На промежутке $$(-\infty ;-1,5]$$ получим $$2-x> 0$$, а $$2x+3< 0$$, следовательно, неравенство примет вид:
$$3(2-x)+(2x+3)-3x\leq 0$$, $$6-3x+2x+3-3x\leq 0$$, $$9-6x\leq 0$$, $$x\geq 1,5$$.На этом промежутке неравенство решений не имеет.
2.2. На промежутке $$(-1,5;2] $$ получим $$2-x>0$$ и $$2x+3>0$$, следовательно, неравенство примет вид:
$$3(2-x)-(2x+3)-3x\leq 0$$, $$6-3x-2x-3-3x\leq 0$$, $$3-8x\leq 0$$, $$x\geq \frac{3}{8}$$.
На этом промежутке решение неравенства имеет вид: $$[\frac{3}{8};2]$$.2.3. На промежутке $$(-2; +\infty] $$ получим $$2-x<0$$, а $$2x+3>0$$, следовательно, неравенство примет вид:$$-3(2-x)-(2x+3)-3x\leq 0$$, $$-6+3x-2x-3-3x\leq 0$$, $$-9-2x\leq 0$$, $$x\geq -4,5$$.
Решением неравенства является весь промежуток $$(-2; +\infty] $$. - Объединив полученные на промежутках решения, запишем:
$$[\frac{3}{8};+\infty]$$.
Наименьшее составное решение неравенства равно $$4$$.
- Простыми называют числа, которые делятся только сами на себя и на число $$1$$.
- Составными называют числа, которые можно представить в виде произведения двух и более простых множителей.
- Число $$1$$ не является ни простым, ни составным.
$$\left | a \right |=a$$, если $$a\geq 0$$ и $$\left | a \right |=-a$$, если $$a<0$$.
- Если $$x\leq 0$$, то получим:
$$\frac{2-x}{x-2}-6\leq 0$$; $$-\frac{2-x}{x-2}-6\leq 0$$.
Поскольку на этом промежутке $$2-x\neq 0$$, то сократив дробь на выражение $$2-x$$, получим $$-1-6\leq 0$$.
Так как получили верное числовое неравенство $$-7\leq 0$$, не зависящее от переменной $$x$$, то весь промежуток $$(-\infty ;0]$$ является решением данного неравенства. - Если $$x>0$$, то получим:
$$\frac{2+x}{x-2}-6\leq 0$$; $$\frac{2+x-6x+12}{x-2}\leq 0$$; $$\frac{14-5x}{x-2}\leq 0$$.
Применим метод интервалов и согласно рисунку 3 запишем решение неравенства на этом промежутке:
$$(0;2)\cup[2,8;+\infty )$$.
Следовательно, $$(-\infty ;2)\cup [2,8;+\infty )$$ – решение исходного неравенства.
Только целое число $$2$$ не является решением этого неравенства.
- Данное неравенство, хоть и содержит один модуль, но «уединить» его весьма не просто, поэтому мы и решали неравенство методом интервалов.
- Всякое неравенство, содержащее переменную под знаком модуля, можно решать методом интервалов.
