Jak rozwiązać nierówność kwadratową? Poradnik krok po kroku
Nierówność kwadratową rozwiązujesz przez sprowadzenie jej do postaci \(ax^2+bx+c\ \square\ 0\), obliczenie delty, wyznaczenie miejsc zerowych, określenie kierunku ramion paraboli i odczytanie właściwego przedziału z wykresu.
Jaki jest schemat rozwiązania nierówności kwadratowej?
Traktuj wyrażenie po lewej stronie jak funkcję kwadratową \(f(x)=ax^2+bx+c\). Miejsca zerowe dzielą oś liczbową na przedziały, a wykres paraboli pokazuje, gdzie funkcja przyjmuje wartości dodatnie lub ujemne.
Uniwersalny algorytm wygląda następująco:
- Uporządkuj nierówność – przenieś wszystkie wyrazy na jedną stronę, tak aby po drugiej stronie było \(0\).
- Odczytaj współczynniki \(a\), \(b\) i \(c\), a następnie oblicz deltę \(\Delta=b^2-4ac\).
- Wyznacz miejsca zerowe za pomocą wzorów \(x_1=\frac{-b-\sqrt{\Delta}}{2a}\) i \(x_2=\frac{-b+\sqrt{\Delta}}{2a}\), jeśli \(\Delta>0\).
- Ustal kierunek ramion paraboli – dla \(a>0\) ramiona są skierowane w górę, a dla \(a
- Odczytaj rozwiązanie z wykresu – wybierz fragmenty nad osią \(OX\) dla wartości dodatnich albo pod osią \(OX\) dla wartości ujemnych.
Jeżeli podczas przekształceń dzielisz nierówność przez liczbę ujemną, musisz zmienić kierunek znaku nierówności. Na przykład z \( -4x\geq 8\) otrzymasz \(x\leq -2\).
Jak delta i współczynnik \(a\) wpływają na wykres?
Delta określa liczbę miejsc zerowych, natomiast współczynnik \(a\) mówi, w którą stronę są skierowane ramiona paraboli.
| Delta | Współczynnik \(a\) | Liczba miejsc zerowych | Położenie paraboli |
|---|---|---|---|
| \(\Delta>0\) | \(a>0\) | Dwa | Ramiona w górę, parabola przecina oś \(OX\) w dwóch punktach |
| \(\Delta>0\) | \(a | Dwa | Ramiona w dół, parabola przecina oś \(OX\) w dwóch punktach |
| \(\Delta=0\) | \(a>0\) lub \(a | Jedno | Parabola styka się z osią \(OX\) w jednym punkcie |
| \(\Delta | \(a>0\) lub \(a | Brak | Parabola nie przecina osi \(OX\) |
Ujemna delta nie oznacza automatycznie, że nierówność nie ma rozwiązań. Oznacza tylko brak miejsc zerowych. Jeśli \(a>0\), cała parabola leży nad osią \(OX\), a jeśli \(a
Przykład: \(2x^2+3x-2
Rozwiążmy nierówność krok po kroku:
-
Wyznaczamy współczynniki:
\[
a=2,\qquad b=3,\qquad c=-2
\] -
Obliczamy deltę:
\[
\Delta=b^2-4ac
\]\[
\Delta=3^2-4\cdot2\cdot(-2)=9+16=25
\]Zatem \(\sqrt{\Delta}=5\).
-
Wyznaczamy miejsca zerowe:
\[
x_1=\frac{-3-5}{2\cdot2}=\frac{-8}{4}=-2
\]\[
x_2=\frac{-3+5}{2\cdot2}=\frac{2}{4}=\frac{1}{2}
\] -
Określamy kierunek ramion. Ponieważ \(a=2>0\), parabola ma ramiona skierowane w górę. Taki wykres znajduje się pod osią \(OX\) pomiędzy miejscami zerowymi.
-
Odczytujemy rozwiązanie. Szukamy wartości mniejszych od zera, ponieważ mamy znak \(
\[
x\in\left(-2;\frac{1}{2}\right)
\]
Jak zapisywać nawiasy w przedziałach?
Rodzaj nawiasu zależy od tego, czy miejsca zerowe spełniają nierówność. Zasady są następujące:
- Dla \(>0\) stosuj nawiasy otwarte przy miejscach zerowych.
- Dla \(
- Dla \(\geq0\) domykaj przedziały, ponieważ miejsca zerowe są uwzględnione.
- Dla \(\leq0\) domykaj przedziały, ponieważ miejsca zerowe są uwzględnione.
- Przy \(-\infty\) i \(+\infty\) zawsze używaj nawiasów otwartych.
Przykładowo, dla paraboli skierowanej w górę i dwóch miejsc zerowych \(x_1
\[
f(x)>0:\quad x\in(-\infty;x_1)\cup(x_2;+\infty)
\]
\[
f(x)\geq0:\quad x\in(-\infty;x_1]\cup[x_2;+\infty)
\]
\[
f(x)
\[
f(x)\leq0:\quad x\in[x_1;x_2]
\]
Dla paraboli skierowanej w dół układ jest odwrotny, dlatego nie wystarczy zapamiętać samego znaku nierówności. Zawsze uwzględnij kierunek ramion i odczytaj odpowiedni fragment wykresu.
Co oznacza delta ujemna?
Gdy \(\Delta
Przykład:
\[
2x^2-4x+5>0
\]
Dla tego trójmianu:
\[
\Delta=(-4)^2-4\cdot2\cdot5=16-40=-24
\]
Delta jest ujemna, a \(a=2>0\). Parabola ma ramiona skierowane w górę i nie przecina osi \(OX\), więc znajduje się w całości nad tą osią. Wyrażenie jest dodatnie dla każdej liczby rzeczywistej:
\[
x\in\mathbb{R}
\]
Gdyby nierówność miała postać \(2x^2-4x+5
Najważniejsza zasada brzmi: delta wyznacza liczbę miejsc zerowych, ale rozwiązanie nierówności odczytujesz dopiero po uwzględnieniu kierunku ramion paraboli i znaku nierówności.