Нерівності — компактна тема, але саме на ній губляться бали через дрібниці: не той знак, не та дужка, забута точка. Усі три типи, що трапляються в підготовці до T-Kurs, — квадратичні, дробові й з модулем — розв'язуються за схожою схемою: знаходимо "особливі" точки, ділимо ними вісь на проміжки і на кожному проміжку визначаємо знак.
Розберемо кожен тип на прикладах.
Універсальна схема
- Перенеси все в одну частину, щоб з іншого боку був нуль.
- Знайди особливі точки: корені чисельника, корені знаменника, точки, де змінюється вираз під модулем.
- Познач їх на осі й визнач знак виразу на кожному проміжку.
- Вибери проміжки з потрібним знаком і акуратно запиши відповідь із правильними дужками.
Правило дужок таке: круглі дужки ставимо для строгих знаків (, ) і для точок, де вираз не визначений; квадратні — для нестрогих (, ), якщо точка дозволена.
Квадратичні нерівності
Приклад 1. Розв'яжемо .
Розкладаємо: . Корені — і . Парабола відкривається вгору, тому вираз недодатний між коренями. Знак нестрогий, тож корені входять у відповідь:
Приклад 2. .
Перепишемо: , тобто . Тут парабола відкривається вниз, тому додатні значення — між коренями. Багато хто помилково бере зовнішні проміжки й забуває про знак коефіцієнта .
Приклад 3. .
Дискримінант , корені відсутні, а парабола відкривається вгору. Отже, вираз додатний для будь-якого :
Це наочно показує, що не означає порожню відповідь: усе залежить від знака .
Дробові нерівності
Головне правило: не множити на знаменник. Ми не знаємо його знака, а від знака залежить напрямок нерівності. Замість цього переносимо все в один дріб і досліджуємо знак дробу.
Приклад 4. .
Крок 1: переносимо трійку ліворуч і зводимо до спільного знаменника:
Крок 2: особливі точки — (знаменник) і (чисельник).
Крок 3: знаки на проміжках.
| Проміжок | Чисельник | Знаменник | Дріб |
|---|---|---|---|
Потрібен знак "плюс", тож відповідь:
Приклад 5 (нестрога нерівність). .
Особливі точки: (чисельник) і (знаменник). Знак дробу "плюс" при і при . Тепер важливо: чисельник може дорівнювати нулю, тож входить у відповідь. Знаменник нулю дорівнювати не може, тож ні:
Пастка зі скороченням. Вираз можна скоротити до , але тільки із застереженням . Точка, яка виключена, лишається виключеною і після скорочення.
Нерівності з модулем
Три базові правила:
- (при ) означає : значення між межами.
- означає або : значення поза межами.
- Якщо права частина від'ємна, то не має розв'язків, а виконується завжди.
Приклад 6. .
Записуємо як подвійну нерівність і розв'язуємо її:
Відповідь: .
Приклад 7. .
Це "поза межами": або , тобто або :
Приклад 8 (метод випадків). .
Тут два модулі, і просте правило не спрацює. Особливі точки — і , де вирази під модулями змінюють знак. Розбиваємо вісь на три частини:
- : обидва вирази від'ємні, тож , звідки . З умовою маємо .
- : — завжди правда, тому весь проміжок підходить.
- : , звідки . З умовою маємо .
Об'єднуємо три частини:
Типові помилки в записі
- Взяти зовнішні проміжки замість внутрішніх (і навпаки) для квадратичної нерівності через неврахований знак .
- Забути виключити точку, де знаменник дорівнює нулю, навіть коли нерівність нестрога.
- Помилково включити точку, де знаменник нуль, лише тому, що знак у нерівності нестрогий.
- Записати як і загубити ліву межу.
- Поставити квадратні дужки біля : біля нескінченності завжди круглі.
Більше пасток із теми — у статті про типові помилки на іспиті T-Kurs.
Практика
Найкращий спосіб закріпити тему — розв'язати по кілька завдань кожного типу й перевірити відповідь підстановкою кількох чисел: одного всередині знайденої множини і одного поза нею. Для цього не потрібен калькулятор.
Теорія, приклади і практичні завдання з нерівностей є в курсі T-Kurs.