Если дискриминант отрицательный в неравенстве

Универсальным методом решения неравенств по праву считается метод интервалов. Именно его проще всего использовать для решения квадратных неравенств с одной переменной. В этом материале мы рассмотрим все аспекты применения метода интервалов для решения квадратных неравенств. Для облегчения усвоения материала мы рассмотрим большое количество примеров разной степени сложности.

Алгоритм применения метода интервалов

Рассмотрим алгоритм применения метода интервалов в адаптированном варианте, который пригоден для решения квадратных неравенств. Именно с таким вариантом метода интервалов знакомят учеников на уроках алгебры. Не будем усложнять задачу и мы.

Перейдем собственно к алгоритму.

У нас есть квадратный трехчлен a · x 2 + b · x + c из левой части квадратного неравенства. Находим нули из этого трехчлена.

В системе координат изображаем координатную прямую. Отмечаем на ней корни. Для удобства можем ввести разные способы обозначения точек для строгих и нестрогих неравенств. Давайте договоримся, что «пустыми» точками мы будем отмечать координаты при решении строгого неравенства, а обычными точками – нестрогого. Отметив точки, мы получаем на координатной оси несколько промежутков.

Если на первом шаге мы нашли нули, то определяем знаки значений трехчлена для каждого из полученных промежутков. Если нули мы не получили, то производим это действие для всей числовой прямой. Отмечаем промежутки знаками « + » или « – ».

Дополнительно мы будем вводить штриховку в тех случаях, когда будем решать неравенства со знаками > или ≥ и или ≤ . В первом случае штриховка будет наноситься над промежутками, отмеченными « + », во втором над участками, отмеченными « – ».

Отметив знаки значений трехчлена и нанеся штриховку над отрезками, мы получаем геометрический образ некоторого числового множества, которое фактически является решением неравенства. Нам остается лишь записать ответ.

Остановимся подробнее на третьем шаге алгоритма, который предполагает определение знака промежутка. Существует несколько подходов определения знаков. Рассмотрим их по порядку, начав с наиболее точного, хотя и не самого быстрого. Этот метод предполагает вычисление значений трехчлена в нескольких точках полученных промежутков.

Для примера возьмем трехчлен x 2 + 4 · x − 5 .

Корни этого трехчлена 1 и – 5 разбивают координатную ось на три промежутка ( − ∞ , − 5 ) , ( − 5 , 1 ) и ( 1 , + ∞ ) .

Начнем с промежутка ( 1 , + ∞ ) . Для того, чтобы упростить себе задачу, примем х = 2 . Получаем 2 2 + 4 · 2 − 5 = 7 .

7 – положительное число. Это значит, что значения данного квадратного трехчлена на интервале ( 1 , + ∞ ) положительные и его можно обозначить знаком « + ».

Для определения знака промежутка ( − 5 , 1 ) примем x = 0 . Имеем 0 2 + 4 · 0 − 5 = − 5 . Ставим над интервалом знак « – ».

Для промежутка ( − ∞ , − 5 ) возьмем x = − 6 , получаем ( − 6 ) 2 + 4 · ( − 6 ) − 5 = 7 . Отмечаем этот интервал знаком « + ».

Намного быстрее определить знаки можно с учетом следующих фактов.

При положительном дискриминанте квадратный трехчлен с двумя корнями дает чередование знаков его значений на промежутках, на которые разбивается числовая ось корнями этого трехчлена. Это значит, что нам вовсе не обязательно определять знаки для каждого из интервалов. Достаточно провести вычисления для одного и проставить знаки для остальных, учитывая принцип чередования.

При желании, можно и вовсе обойтись без вычислений, сделав выводы о знаках по значению старшего коэффициента. Если a > 0 , то мы получаем последовательность знаков + , − , + , а если a 0 – то − , + , − .

У квадратных трехчленов с одним корнем, когда дискриминант равен нулю, мы получаем два промежутка на координатной оси с одинаковыми знаками. Это значит, что мы определяем знак для одного из промежутков и для второго ставим такой же.

Здесь также применим метод определения знака на основе значения коэффициента a : если a > 0 , то будет + , + , а если a 0 , то − , − .

Если квадратный трехчлен не имеет корней, то знаки его значений для всей координатной прямой совпадают как со знаком старшего коэффициента a , так и со знаком свободного члена c .

Например, если мы возьмем квадратный трехчлен − 4 · x 2 − 7 , он не имеет корней (его дискриминант отрицательный). Коэффициент при x 2 есть отрицательное число − 4 , и свободный член − 7 тоже отрицателен. Это значит, что на промежутке ( − ∞ , + ∞ ) его значения отрицательны.

Примеры решения квадратных неравенств

Рассмотрим примеры решения квадратных неравенств с использованием рассмотренного выше алгоритма.

Решите неравенство 8 · x 2 − 4 · x − 1 ≥ 0 .

Решение

Используем для решения неравенства метод интервалов. Для этого найдем корни квадратного трехчлена 8 · x 2 − 4 · x − 1 . В связи с тем, что коэффициент при х четный, нам будет удобнее вычислить не дискриминант, а четвертую часть дискриминанта: D ‘ = ( − 2 ) 2 − 8 · ( − 1 ) = 12 .

Дискриминант больше нуля. Это позволяет нам найти два корня квадратного трехчлена: x 1 = 2 – 12 9 , x 1 = 1 – 3 4 и x 2 = 2 + 12 8 , x 2 = 1 + 3 4 . Отметим эти значения на числовой прямой. Так как уравнение нестрогое, то на графике мы используем обычные точки.

Теперь по методу интервалов определяем знаки трех полученных интервалов. Коэффициент при x 2 равен 8 , то есть, положителен, следовательно, последовательность знаков будет + , − , + .

Так как мы решаем неравенство со знаком ≥ , то изображаем штриховку над промежутками со знаками плюс:

Запишем аналитически числовое множество по полученному графическому изображению. Мы можем сделать это двумя способами:

( – ∞ ; 1 – 3 4 ] ∪ [ 1 + 3 4 , + ∞ ) или x ≤ 1 – 3 4 , x ≥ 1 + 3 4 .

Ответ: ( – ∞ ; 1 – 3 4 ] ∪ [ 1 + 3 4 , + ∞ ) или x ≤ 1 – 3 4 , x ≥ 1 + 3 4 .

Выполните решение квадратного неравенства – 1 7 · x 2 + 2 · x – 7 0 методом интервалов.

Решение

Для начала найдем корни квадратного трехчлена из левой части неравенства:

D ‘ = 1 2 – – 1 7 · – 7 = 0 x 0 = – 1 – 1 7 x 0 = 7

Это строгое неравенство, поэтому на графике используем «пустую» точку. С координатой 7 .

Теперь нам нужно определить знаки на полученных промежутках ( − ∞ , 7 ) и ( 7 , + ∞ ) . Так как дискриминант квадратного трехчлена равен нулю, а старший коэффициент отрицательный, то мы проставляем знаки − , − :

Так как мы решаем неравенство со знаком , то изображаем штриховку над интервалами со знаками минус:

В данном случае решениями являются оба промежутка ( − ∞ , 7 ) , ( 7 , + ∞ ) .

Ответ: ( − ∞ , 7 ) ∪ ( 7 , + ∞ ) или в другой записи x ≠ 7 .

Имеет ли квадратное неравенство x 2 + x + 7 0 решения?

Решение

Найдем корни квадратного трехчлена из левой части неравенства. Для этого найдем дискриминант: D = 1 2 − 4 · 1 · 7 = 1 − 28 = − 27 . Дискриминант меньше нуля, значит, действительных корней нет.

Графическое изображение будет иметь вид числовой прямой без отмеченных на ней точек.

Определим знак значений квадратного трехчлена. При D 0 он совпадает со знаком коэффициента при x 2 , то есть, со знаком числа 1 , оно положительное, следовательно, имеем знак + :

Штриховку мы могли бы нанести в данном случае над промежутками со знаком « – ». Но таких промежутков у нас нет. Следовательно, чертеж сохраняет вот такой вид:

В результате вычислений мы получили пустое множество. Это значит, что данное квадратное неравенство решений не имеет.

Хочешь подготовиться к ОГЭ или ЕГЭ по математике на отлично?

Хочешь проверить свои силы и узнать результат насколько ты готов к ЕГЭ или ОГЭ?

Важное замечание!
Если вместо формул ты видишь абракадабру, почисти кэш. Как это сделать в твоем браузере написано здесь: «Как почистить кэш браузера».

Чтобы разобраться, как решать квадратные уравнения, нам потребуется разобраться, что же такое квадратичная функция, и какими свойствами она обладает.

Наверняка ты задавался вопросом, зачем вообще нужна квадратичная функция? Где применим её график (парабола)? Да стоит только оглядеться, и ты заметишь, что ежедневно в повседневной жизни сталкиваешься с ней. Замечал, как на физкультуре летит брошенный мяч? «По дуге»? Самым верным ответом будет «по параболе»! А по какой траектории движется струя в фонтане? Да, тоже по параболе! А как летит пуля или снаряд? Все верно, тоже по параболе! Таким образом, зная свойства квадратичной функции, можно будет решать многие практические задачи. К примеру, под каким углом необходимо кинуть мяч, чтобы обеспечить наибольшую дальность полёта? Или, где окажется снаряд, если запустить его под определённым углом? и т.д.

Квадратичная функция

Итак, давай разбираться.

Квадратичная функция – это функция, которую можно записать вот такой формулой: , где – независимая переменная, , и – некоторые числа, при этом .

К примеру, . Чему здесь равны , и ? Ну, конечно, , и !

Как уже упоминалось в теме «Квадратные уравнения», графиком такой функции выступает парабола . В зависимости от значения ветви графика направлены вверх или вниз:

• если 0"> , то ветви параболы направлены вверх;
• если , то ветви параболы направлены вниз.

Для того, чтобы легко это запомнить, обратимся к хорошо известным тебе смайликам:

• если 0"> , т.е. a – положительное число, раз положительное, значит все хорошо – улыбаемся! А ветви графика тем временем направлены вверх 🙂
• если , т.е. a – отрицательное число, а раз отрицательное, значит, есть повод взгрустнуть, а ветви графика тем временем будут направлены вниз 🙁

При этом точки пересечения параболы с осью , называются нулями функции и являются корнями соответствующего квадратного уравнения:

Ну что, уловил? Тогда давай смотреть примеры!

На рисунке выше изображён график функции . Как мы уже отмечали, , а это больше нуля (улыбаемся), поэтому ветви графика направлены вверх. Кроме того, можно заметить, что данный график не пересекает ось . Помнишь, что в таком случае происходит, если решать уравнение ? Все верно, корней такое уравнение иметь не будет, так как y принимает только положительные значения (не принимает значения, равные )! Если забыл, то вперёд повторять «Квадратные уравнения»!

А что, если , т.е. меньше нуля? Ну конечно, мы «грустим», а, значит, ветви будут направлены вниз! Давай посмотрим на графике.

На этом рисунке изображён график функции . Так как , т.е. меньше нуля, ветви параболы направлены вниз. Кроме того, ты, наверное, уже заметил, что ветви этой параболы пересекают ось , а значит, уравнение имеет 2 корня, а функция принимает как положительные и отрицательные значения!

В самом начале, когда мы давали определение квадратичной функции, было сказано, что и – некоторые числа. А могут ли они быть равны нулю? Ну конечно, могут! Даже открою еще больший секрет (который и не секрет вовсе, но упомянуть о нем стоит): на эти числа ( и ) вообще никакие ограничения не накладываются!

Ну что, давай посмотрим, что будет с графиками, если и равны нулю.

Как видно, графики рассматриваемых функций ( и ) сместились так, что их вершины находятся теперь в точке с координатами , то есть на пересечении осей и , на направлении ветвей это никак не отразилось. Таким образом, можно сделать вывод, что и отвечают за «передвижения» графика параболы по системе координат.

График функции касается оси в точке . Значит, уравнение имеет один корень. Таким образом, функция принимает значения больше либо равные нулю.

Придерживаемся той же логики с графиком функции . Он касается оси x в точке . Значит, уравнение имеет один корень. Таким образом, функция принимает значения меньше либо равные нулю, то есть .

Таким образом, чтобы определить знак выражения, первое, что необходимо сделать – это найти корни уравнения. Это нам очень пригодится.

Квадратное неравенство

Квадратное неравенство – это неравенство, состоящее из одной квадратичной функции. Таким образом, все квадратные неравенства сводятся к следующим четырём видам:

0\a<^<2>>+bx+cle 0\a<^<2>>+bx+c

При решении таких неравенств нам пригодятся умения определять, где квадратичная функция больше, меньше, либо равна нулю. То есть:

• если перед нами неравенство вида 0"> , то фактически задача сводится к тому, чтобы определить числовой промежуток значений , при котором парабола лежит выше оси .
• если перед нами неравенство вида , то фактически задача сводится к тому, чтобы определить числовой промежуток значений x, при котором парабола лежит ниже оси .

Если неравенства нестрогие ( и ), то корни (координаты пересечений параболы с осью ) включаются в искомый числовой промежуток, при строгих неравенствах – исключаются.

Это все достаточно формализовано, однако не надо отчаиваться и пугаться! Сейчас разберём примеры, и все станет на свои места.

При решении квадратных неравенств будем придерживаться приведённого алгоритма, и нас ждёт неизбежный успех!

Алгоритм	Пример:
1) Запишем соответствующее неравенству квадратное уравнение (просто меняем знак неравенства , ext < >на знак равенства «=»).
2) Найдём корни этого уравнения.
3) Отметим корни на оси и схематично покажем ориентацию ветвей параболы («вверх» или «вниз»)
4) Расставим на оси знаки, соответствующие знаку квадратичной функции: там, где парабола выше оси, ставим « », а там, где ниже – « ».
5) Выписываем интервал(ы), соответствующий « » или « », в зависимости от знака неравенства. Если неравенство нестрогое, корни входят в интервал, если строгое – не входят.

Разобрался? Тогда вперёд закреплять!

Примеры (реши самостоятельно):

Ну что, получилось? Если возникли затруднения, то разбирайся в решениях.

Запишем соответствующее квадратное уравнение:

Найдём корни данного квадратного уравнения:

Схематично отметим полученные корни на оси и расставим знаки:

Выпишем интервалы, соответствующие знаку « », так как знак неравенства « ». Неравенство нестрогое, поэтому корни включаются в интервалы:

Запишем соответствующее квадратное уравнение:

Найдём корни данного квадратного уравнения:

Схематично отметим полученные корни на оси и расставим знаки:

Выпишем интервалы, соответствующие знаку « », так как знак неравенства « ». Неравенство строгое, поэтому корни не включаются в интервалы:

Запишем соответствующее квадратное уравнение:

Найдём корни данного квадратного уравнения:

данное уравнение имеет один корень

Схематично отметим полученные корни на оси и расставим знаки:

Выпишем интервалы, соответствующие знаку « », так как знак неравенства « ». При любом функция принимает неотрицательные значения. Так как неравенство нестрогое, то ответом будет .

Запишем соответствующее квадратное уравнение:

Найдём корни данного квадратного уравнения:

Схематично нарисуем график параболы и расставим знаки:

Выпишем интервалы, соответствующие знаку « », так как знак неравенства « "> ». При любом функция принимает положительные значения, следовательно, решением неравенства будет интервал:

КВАДРАТНЫЕ НЕРАВЕНСТВА. СРЕДНИЙ УРОВЕНЬ

Квадратичная функция.

Прежде чем говорить о теме «квадратные неравенства», вспомним что такое квадратичная функция и что из себя представляет её график.

Квадратичная функция – это функция вида ,

Другими словами, это многочлен второй степени.

График квадратичной функции – парабола (помнишь, что это такое?). Её ветви направлены вверх, если "a ) функция принимает только положительные значения при всех , а во втором ( ) – только отрицательные:

В случае, когда у уравнения ( ) ровно один корень (например, если дискриминант равен нулю), это значит, что график касается оси :

Тогда, аналогично предыдущему случаю, при 0"> функция неотрицательна при всех , а при – неположительна .

Так вот, мы ведь недавно уже научились определять, где квадратичная функция больше нуля, а где – меньше:

Если квадратное неравенство нестрогое, то корни входят в числовой промежуток, если строгое – не входят.

Если корень только один, – ничего страшного, будет везде один и тот же знак. Если корней нет, всё зависит только от коэффициента : если 0"> , то всё выражение больше 0, и наоборот.

Примеры (реши самостоятельно):

Ответы:

Корней нет, поэтому всё выражение в левой части принимает знак старшего коэффициента: 0 Rightarrow 2<^<2>>+4x+3>0"> при всех . А значит, решений неравенства нет.

Если квадратичная функция в левой части «неполная» – тем проще находить корни:

КВАДРАТНЫЕ НЕРАВЕНСТВА. КОРОТКО О ГЛАВНОМ

Квадратичная функция – это функция вида: ,

График квадратичной функции – парабола. Её ветви направлены вверх, если 0"> , и вниз, если :

• Если требуется найти числовой промежуток, на котором квадратный трёхчлен больше нуля, то это числовой промежуток, где парабола лежит выше оси .
• Если требуется найти числовой промежуток, на котором квадратный трёхчлен меньше нуля, то это числовой промежуток, где парабола лежит ниже оси .

Виды квадратных неравенств:

Все квадратные неравенства сводятся к следующим четырём видам:

Алгоритм	Пример:
1) Запишем соответствующее неравенству квадратное уравнение (просто меняем знак неравенства , ext < >на знак равенства « »).
2) Найдём корни этого уравнения.
3) Отметим корни на оси и схематично покажем ориентацию ветвей параболы («вверх» или «вниз»)
4) Расставим на оси знаки, соответствующие знаку квадратичной функции: там где парабола выше оси, ставим « », а там где ниже – « ».
5) Выписываем интервал(ы), соответствующий(ие) « » или « », в зависимости от знака неравенства. Если неравенство нестрогое, корни входят в интервал, если строгое – не входят.

P.S. ПОСЛЕДНИЙ БЕСЦЕННЫЙ СОВЕТ 🙂

Ну вот, тема закончена. Если ты читаешь эти строки, значит ты очень крут.

Потому что только 5% людей способны освоить что-то самостоятельно. И если ты дочитал до конца, значит ты попал в эти 5%!

Теперь самое главное.

Ты разобрался с теорией по этой теме. И, повторюсь, это… это просто супер! Ты уже лучше, чем абсолютное большинство твоих сверстников.

Проблема в том, что этого может не хватить…

Для успешной сдачи ОГЭ или ЕГЭ, для перехода в 10-й класс или поступления в институт на бюджет и, САМОЕ ГЛАВНОЕ, для жизни.

Я не буду тебя ни в чем убеждать, просто скажу одну вещь…

Люди, получившие хорошее образование, зарабатывают намного больше, чем те, кто его не получил. Это статистика.

Но и это – не главное.

Главное то, что они БОЛЕЕ СЧАСТЛИВЫ (есть такие исследования). Возможно потому, что перед ними открывается гораздо больше возможностей и жизнь становится ярче? Не знаю.

Что нужно, чтобы быть наверняка лучше других на ЕГЭ и быть в конечном итоге… более счастливым?

НАБИТЬ РУКУ, РЕШАЯ ЗАДАЧИ ПО ЭТОЙ ТЕМЕ.

На экзамене у тебя не будут спрашивать теорию.

Тебе нужно будет решать задачи на время.

И, если ты не решал их (МНОГО!), ты обязательно где-нибудь глупо ошибешься или просто не успеешь.

Это как в спорте – нужно много раз повторить, чтобы выиграть наверняка.

Найди где хочешь сборник, обязательно с решениями, подробным разбором и решай, решай, решай!

Я рекомендую использовать для этих целей наш учебник "YouClever" (который ты сейчас читаешь) и решебник и программу подготовки "100gia".

Условия их приобретения изложены здесь. Кликните по этой ссылке, приобретите доступ к YouClever и 100gia и начните готовиться прямо сейчас!

И в заключение.

Если наши задачи тебе не нравятся, найди другие. Только не останавливайся на теории.

“Понял” и “Умею решать” – это совершенно разные навыки. Тебе нужны оба.

Квадратными неравенствами называют неравенства, которые можно привести к виду (ax^2+bx+c) (⋁) (0), где (a),(b) и (с) – любые числа (причем (a≠0)), (x) – неизвестная переменная, а (⋁) – любой из знаков сравнения ((>),( к вадратные уравнения , но со знаком сравнения вместо знака равно.
Примеры:

Как решать квадратные неравенства?

Квадратные неравенства обычно решают методом интервалов . Ниже приведен алгоритм, как решать квадратные неравенства с дискриминантом больше нуля. Решение квадратных неравенств с дискриминантом равным нулю или меньше нуля – разобраны отдельно.

Приведите неравенство к виду (ax^2+bx+c⋁0).
Примеры:

(x^2-6x-16 корни (x_1) и (x_2). Затем запишите исходное выражение в виде (a(x-x_1 ) (x-x_2 )) Подробнее об этом можно почитать здесь .

(x^2-6x-16=0) (-9x^2+x+8=0)
(D=36-4 cdot 1 cdot (-16)=100=10^2) (D=1-4 cdot (-9) cdot 8=289)
(x_1=frac<6-10><2>=-2) (x_1=frac<-1+17><-18>=frac<16><-18>=-frac<8><9>) (x_2=frac<6+10><2>=8) (x_2=frac<-1-17><-18>=frac<-18><-18>=1)
((x-8)(x+2) )) то точки должны быть выколоты, если неравенство нестрогое (со знаком (≤) или (≥)), то точки должны быть закрашены.

Нанесенные корни разбивают числовую ось на несколько интервалов.
В первом справа интервале поставьте:
(-) знак плюс если перед скобками ничего не стоит или стоит положительное число
(-) знак минус если перед скобками стоит знак минус.
В следующих за ним интервалах поставьте чередующиеся знаки.

Заштрихуйте подходящие интервалы, то есть числовые промежутки :
(-) со знаком «(+)», если в неравенстве стояло «(>0)» или «(≥0)»
(-) со знаком «(-)», если в неравенстве стояло «( )) границы интервала НЕ ВХОДЯТ в решение, при этом в ответе сам интервал записывается в виде ((x_1;x_2)) – скобки круглые. При нестрогих знаках неравенства ((≤) или (≥)) – границы интервала ВХОДЯТ в решение, и ответ записывается в виде ([x_1;x_2]), с квадратными скобками на точках.

Чтобы избавиться от дробей , умножим обе части неравенство на (15).

Перенесем (8) влево.

Вот мы и привели неравенство к виду (ax^2+bx+c⋁0). Запишем квадратное уравнение вида (ax^2+bx+c=0).

Когда корни найдены, запишем неравенство в разложенном на множители виде.

Теперь начертим числовую ось, отметим на ней корни и расставим знаки на интервалах.

Выпишем в ответ интересующие нас интервалы . Так как знак неравенства (≥), то нам нужны интервалы со знаком (+), при этом сами корни мы включаем в ответ (скобки на этих точках – квадратные).

Квадратные неравенства с отрицательным и равным нулю дискриминантом

Алгоритм выше работает, когда дискриминант больше нуля, то есть квадратный трехчлен имеет (2) корня. Что делать в остальных случаях? Например, таких:

Сейчас нам мешает только квадрат. Давайте вместе подумаем – какое число в квадрате равно нулю? Ноль! Значит, квадрат выражения равен нулю только если само выражение равно нулю.

Это число и будет ответом.

Когда выражение слева больше нуля?

Как выше уже было сказано выражение слева либо отрицательно, либо равно нулю, положительным оно быть не может. Значит ответ – никогда. Запишем «никогда» на языке математике, с помощью символа «пустое множество» – (∅).