Корице уџбеника

55. Линеарне Неједначине Са Једном Непознатом

Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

Са графика очитавамо праве \( y = \frac{3x+1}{2} \) и \( y = -x - 2 \).

1) \( -1 \le \frac{3x+1}{2} < 2 \)

Права \( y = \frac{3x+1}{2} \) пролази кроз тачке \( (-1, -1) \) и \( (1, 2) \). За \( y \in [-1, 2) \), одговарајуће \( x \) вредности су: \[ x \in [-1, 1) \]

2) \( \frac{3x+1}{2} \le -x - 2 \)

Пресек правих \( y = \frac{3x+1}{2} \) и \( y = -x - 2 \) је у тачки \( (-1, -1) \). Права \( y = \frac{3x+1}{2} \) је испод или сече праву \( y = -x - 2 \) за \( x \le -1 \): \[ x \in (-\infty, -1] \]

3) \( -x - 2 < \frac{3x+1}{2} \)

Права \( y = -x - 2 \) је строго испод праве \( y = \frac{3x+1}{2} \) за \( x > -1 \): \[ x \in (-1, +\infty) \]

Детаљно решење

Уводни корак

У овом задатку потребно је да „прочитамо” решења неједначина са датог графика. График приказује две праве које одговарају изразима који се појављују у неједначинама: - Плава права представља функцију \( y = \frac{3x+1}{2} \). - Црвена права представља функцију \( y = -x - 2 \). За сваки део задатка, анализираћемо положај ових правих у односу на задате услове како бисмо одредили одговарајући интервал за \( x \).

1) \( -1 \le \frac{3x+1}{2} < 2 \)

Корак 1

Ова двострука неједначина значи да тражимо вредности за \( x \) за које се график плаве праве налази између хоризонталних правих \( y = -1 \) и \( y = 2 \). Такође, због знака \( \le \), укључујемо вредност где је \( y = -1 \), а због знака \( < \), искључујемо вредност где је \( y = 2 \).

Корак 2

Са графика очитавамо тачке на плавој правој које имају ове \( y \)-координате: - За \( y = -1 \), одговарајућа тачка на плавој правој је \( (-1, -1) \), па је \( x = -1 \). - За \( y = 2 \), одговарајућа тачка на плавој правој је \( (1, 2) \), па је \( x = 1 \).

Корак 3

Плава права се налази између ових \( y \)-вредности за све вредности \( x \) од \( -1 \) до \( 1 \). Када узмемо у обзир знакове неједнакости, закључујемо да је решење \( -1 \le x < 1 \), односно преко интервала: \[ x \in [-1, 1) \]

2) \( \frac{3x+1}{2} \le -x - 2 \)

Корак 1

Ова неједначина захтева да пронађемо вредности за \( x \) за које је плава права испод црвене праве или се са њом сече.

Корак 2

Прво проналазимо тачку пресека ове две праве на графику. Видимо да се оне секу у тачки са координатама \( (-1, -1) \), што значи да је за \( x = -1 \), вредност обе функције једнака.

Корак 3

Ако погледамо график лево од тачке пресека, односно за вредности \( x < -1 \), видимо да се плава права налази испод црвене праве. Пошто неједначина укључује и знак једнакости (\( \le \)), узимамо и саму тачку пресека. Дакле, решење су све вредности \( x \le -1 \), што записано преко интервала износи: \[ x \in (-\infty, -1] \]

3) \( -x - 2 < \frac{3x+1}{2} \)

Корак 1

Ова неједначина значи да тражимо вредности за \( x \) за које је црвена права строго испод плаве праве. Ово можемо посматрати и обрнуто – када је плава права изнад црвене праве.

Корак 2

Као и у претходном примеру, пресечна тачка је \( (-1, -1) \). Ако погледамо график десно од тачке пресека, односно за вредности \( x > -1 \), приметићемо да се плава права налази изнад црвене праве.

Корак 3

Пошто је знак неједнакости строг (\( < \)), тачка пресека није део решења. Због тога су решење све вредности \( x > -1 \), што записано преко интервала износи: \[ x \in (-1, +\infty) \]

Кратак запис решења:

1) \( -1 \le \frac{3x+1}{2} < 2 \)

\[ x \in [-1, 1) \]

2) \( \frac{3x+1}{2} \le -x - 2 \)

\[ x \in (-\infty, -1] \]

3) \( -x - 2 < \frac{3x+1}{2} \)

\[ x \in (-1, +\infty) \]

Најважније из лекције

Линеарне неједначине: Решавају се слично једначинама (раздвајањем непознатих и познатих). Кључно: При множењу или дељењу неједначине негативним бројем, знак неједнакости се мења (нпр. из \( < \) у \( > \)).
Производи и количници: Ако се тражи да производ/количник буде мањи или већи од нуле, користи се таблица знакова за анализу сваког чиниоца посебно.
Апсолутне вредности и параметри: Захтевају дељење задатка на "случајеве" у зависности од тога да ли је израз (или параметар) позитиван или негативан.
Решавање неједначина се заснива на трансформацијама које неједначину преводе у другу неједначину са истим скупом решења.
Додавање/одузимање: Неједнакост се не мења ако се обема странама дода или одузме исти израз.
\( L(x) < D(x) \Leftrightarrow L(x) + A(x) < D(x) + A(x) \)
Множење/дељење позитивним бројем: Знак неједнакости остаје исти.
Ако је \( c > 0 \): \( L(x) < D(x) \Leftrightarrow c \cdot L(x) < c \cdot D(x) \)
Множење/дељење негативним бројем: Знак неједнакости се окреће!
Ако је \( c < 0 \): \( L(x) < D(x) \Leftrightarrow c \cdot L(x) > c \cdot D(x) \)
Свака неједначина која се може свести на облик \( ax \le b \), \( ax \ge b \), \( ax < b \) или \( ax > b \) назива се линеарном неједначином.
Скупови решења се приказују као неограничени интервали:
  • \( x \ge a \Leftrightarrow x \in [a, +\infty) \)
  • \( x > a \Leftrightarrow x \in (a, +\infty) \)
  • \( x \le a \Leftrightarrow x \in (-\infty, a] \)
  • \( x < a \Leftrightarrow x \in (-\infty, a) \)
Неједначине са производом или количником израза решавају се анализом знака чинилаца. Производ (или количник) је негативан само ако су чиниоци различитог знака.
\[ a \cdot b < 0 \Leftrightarrow (a < 0 \land b > 0) \lor (a > 0 \land b < 0) \]
За решавање сложенијих израза користи се таблица (шема) знакова, где се на бројној правој анализира знак сваког чиниоца засебно, а затим се одређује знак њиховог производа или количника.
Шема знакова за израз (2-x)(3+x).
Приказане су три хоризонталне бројевне праве, поређане вертикално једна испод друге, са истим хоризонталним опсегом и међусобно поравнане.
Горња бројевна права је означена са '2-x', средња са '3+x', а доња са 'Производ (2-x)(3+x)'.
На свим бројевним правима вертикално су поравнате и означене критичне тачке x = -3 и x = 2. Ове тачке су представљене отвореним круговима на свим линијама, означавајући корене израза.
Између бројевних правих, као и изнад и испод њих, исцртане су испрекидане вертикалне линије кроз критичне тачке x=-3 и x=2, које деле сваку бројну праву на три интервала: (-∞, -3), (-3, 2) и (2, +∞).
На првој бројевној правој ('2-x'): знак '+' је означен у интервалима (-∞, -3) и (-3, 2), а знак '-' у интервалу (2, +∞).
На другој бројевној правој ('3+x'): знак '-' је означен у интервалу (-∞, -3), а знак '+' у интервалима (-3, 2) и (2, +∞).
На трећој бројевној правој ('Производ (2-x)(3+x)'): знакови су резултат множења знакова чинилаца. Знак '-' је означен у интервалу (-∞, -3), знак '+' у интервалу (-3, 2), и знак '-' у интервалу (2, +∞).
Укупан распоред знакова потврђује да је производ негативан ван корена -3 и 2.
Ових једначина се ослобађамо применом дефиниције апсолутне вредности, што значи да задатак делимо на случајеве.
\[ |x| = \begin{cases} x, & x \ge 0 \\ -x, & x < 0 \end{cases} \]
За једначину облика \( |A(x)| = B(x) \): \[ |A(x)| = B(x) \Leftrightarrow (A(x) \ge 0 \land A(x) = B(x)) \lor (A(x) < 0 \land -A(x) = B(x)) \]
Када неједначина садржи параметар (нпр. \( a \)), решавање захтева дискусију случајева на основу знака израза уз непознату \( x \).
За неједначину \( (a-1)x < (a-1)(a+1) \):
  • Случај 1 (\( a > 1 \)): Израз уз \( x \) је позитиван. Делимо без промене знака: \( x < a+1 \).
  • Случај 2 (\( a < 1 \)): Израз уз \( x \) је негативан. Делимо уз промену знака: \( x > a+1 \).
  • Случај 3 (\( a = 1 \)): Добијамо \( 0 < 0 \), што је нетачно (нема решења).

Задаци за вежбање

Лак: Реши неједначину \( 4x - 7 \ge 5 \) и запиши решење у облику интервала.
\( 4x - 7 \ge 5 \)
\( 4x \ge 5 + 7 \)
\( 4x \ge 12 \quad /:4 \)
\( x \ge 3 \)
Одговор: \( x \in [3, +\infty) \)
Средњи: Реши неједначину \( -2x + 8 > 14 \).
\( -2x > 14 - 8 \)
\( -2x > 6 \)
Делимо негативним бројем (-2), па се знак неједнакости окреће:
\( x < -3 \)
Одговор: \( x \in (-\infty, -3) \)
Средњи: Реши неједначину \( (x - 4)(x + 2) < 0 \).
Производ је негативан ако су чиниоци различитог знака. Анализом (шемом) знакова за корене \( -2 \) и \( 4 \):
Израз \( x - 4 \) је позитиван за \( x > 4 \), негативан за \( x < 4 \).
Израз \( x + 2 \) је позитиван за \( x > -2 \), негативан за \( x < -2 \).
Производ је негативан између корена.
Одговор: \( x \in (-2, 4) \)
Тежак: Реши једначину са апсолутном вредношћу \( |x - 5| = 2 \).
Раздвајамо на два случаја на основу дефиниције апсолутне вредности:
1. случај (\( x - 5 \ge 0 \Rightarrow x \ge 5 \)):
\( x - 5 = 2 \Rightarrow x = 7 \) (Број 7 припада услову \( x \ge 5 \), па јесте решење).
2. случај (\( x - 5 < 0 \Rightarrow x < 5 \)):
\( -(x - 5) = 2 \Rightarrow -x + 5 = 2 \Rightarrow -x = -3 \Rightarrow x = 3 \) (Број 3 припада услову \( x < 5 \), па јесте решење).
Одговор: Решења су \( x = 3 \) и \( x = 7 \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: