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4 AÑO Inecuaciones Cuadráticas Inecuación cuadrática Forma general: P (x) = ax2 + bx + c >< 0 ; a 0 Donde: {a; b; c} IR Del rectángulo se obtiene: ax2 + bx + c > 0; ax2 + bx + c < 0 ax2 + bx + c 0; ax2 + bx + c 0 La solución de la inecuación depende del primer coeficiente y del discriminante: = b2 - 4ac Primer caso Si: > 0; (a > 0), el polinomio: ax2 + bx + c, es factorizable en el campo real, para resolver utilizaremos el método de los puntos críticos. a(x - x1)(x - x2) >< 0 Procedimiento: 1. Se factoriza el polinomio. 2. Hallar los dos puntos críticos, luego se ordenan en la recta real en forma creciente. 3. Es indispensable que el primer coeficiente de cada factor lineal sea positivo, por ello se colocan entre los puntos críticos los signos (+) y (-) alternadamente de derecha a izquierda; comenzando por el signo (+). 4. Si tenemos: P (x) = ax2 + bx + c < 0 ó P (x) = ax2 + bx + c 0 El conjunto solución estará formado por los intervalos donde aparezca el signo (-). En forma análoga: P (x) = ax2 + bx + c > 0 ó P (x) = ax2 + bx + c 0 El conjunto solución estará formado por el intervalo donde aparece el signo (+). Ejemplos: Intervalos Factorizando Puntos críticos Graficando Conjunto solución x2 + x - 20 0 ( )( ) { } - + 5x2 + x - 6 > 0 20x2 - x - 1 < 0 6x2 - 13x + 6 0 ax2+(a+1)x+1<0 2x2 + 9x + 9 0 4x2 + 7x + 3 0 2x2 - 7x + 3 < 0 ( )( ) { } - + ( )( ) { } - + ( )( ) { } - + ( )( ) { } - + ( )( ) { } - + ( )( ) { } - + ( )( ) { } - + < Segundo caso Si: = 0; (a > 0), el polinomio: ax2 + bx + c, se transforma a un trinomio cuadrado perfecto de la forma: (mx + n)2 >< 0 Ejemplo: Resolver: x2 - 10x + 25 >< 0 Solución: Calculando la discriminante: = (-10)2 - 4(1)(25) = 0 x 2 - 10x 25 > 0 trinomio cuadrado perfecto (x - 5)2 >< 0 Resolviendo cada una de las desigualdades: a. (x - 5)2 0 se verifica: x IR C.S. = IR b. (x - 5)2 > 0 se verifica: x IR; a excepción de: x - 5 = 0 x = 5 C.S. = IR - {5} c. (x - 5)2 < 0 se observa una inecuación, la cual no se verifica para ningún valor de x IR. C.S. = d. (x - 5)2 0 la inecuación sólo se cumple si: x - 5 = 0 C.S. = {5} Inecuación Trinomio cuadrado perfecto Conjunto solución x2 - 6x + 9 > 0 x2 - 6x + 9 0 x2 - 6x + 9 < 0 x2 - 6x + 9 0 x2 + 4x + 4 > 0 x2 + 4x + 4 0 x2 + 4x + 4 < 0 x2 + 4x + 4 0 Tercer caso Resolviendo cada una de las desigualdades: a. (x 1)2 5 > 0 Si: < 0; (a > 0), el polinomio: ax2 + bx + c, se transforma en un cuadrado perfecto más un cierto número real positivo, de la forma: se verifica: x IR C.S. = IR =<-; +> Ejemplo: (mx + n)2 + k >< 0 ; k > 0 b. (x 1)2 5 0 Resolver: también se verifica: x IR C.S. = IR = <-; +> x2 + 2x + 6 >< 0 c. (x 1)2 5 < 0 Solución: Calculando la discriminante: = 22 - 4(6)(1) = -20 < 0 Luego: nunca se verifica pues el primer miembro siempre es mayor que cero: C.S. = d. (x 1)2 5 0 x2 2x 1 + 5 >< 0 trinomio cuadrado perfecto (x + 1)2 + 5 >< 0 nunca se verifica: C.S. = Inecuación x2+2x+9>0 Completando cuadrados Comentario - Se verifica x IR - Nunca se verifica - C.S.=IR=<-;+> - C.S.= 4x2-4x+6<0 x2+4x+120 x2-6x+100 x2-2x+7>0 4x2+4x+9<0 x2+6x+100 x2+8x+200 4x2-3x+1>0 2x2+x+2<0 6x2-3x+20 5x2-2x+10 Teorema del trinomio positivo Si el polinomio: P (x) = ax2 + bx + c; {a; b; c} IR tiene discriminante ( = b2 - 4ac) negativo y (a > 0), entonces: Graficando: = 16 - 4(M + 12) 0 16 - 4M - 48 0 -32 4M 4M -32 M -8 - -8 + Ejemplo: ax2 + bx + c > 0 ; x IR Del gráfico, el menor valor de “M” es -8. Corolario Hallar el menor de los números “M” que cumple la siguiente condición: Si el polinomio: 2 x IR: 4x - x2 - 12 M P (x) = ax + bx + c ; {a; b; c} IR Solución: 4x - x2 - 12 M tiene discriminante: < 0; (a < 0), entonces: ax2 + bx + c < 0 x IR multiplicando a todos los términos de la desigualdada por (-1) se tiene: x2 - 4x + 12 -M x2 - 4x + (M + 12) 0 como se verifica x IR y el primer coeficiente es positivo (1 > 0), entonces el discriminante debe ser menor o igual a cero. Luego tenemos: Problemas resueltos 1. Resolver: = - 4 2 19 6 = - 2 19 3 x2 - 11x + 28 > 0 Estos dos valores representan a los puntos críticos: Solución: + + - + = (-11)2 - 4(1)(28) = 9 > 0 Como la discriminante es positiva podremos factorizar el trinomio: como: -2 - 19 3 -2+ 19 3 (x - 4)(x - 7) > 0 igualando cada factor a cero: x - 4 = 0 x = 4 3x2 + 4x - 5 < 0 la solución está en la zona negativa. x - 7 = 0 x = 7 P.C. = {4; 7} Graficando los puntos críticos en la recta real y aplicando la regla de los signos se tendrá: x - 2 - 3 19 ; - 2 19 3 - como: - 4 7 + 4. Hallar el menor número “M” con la propiedad: x IR: 1 + 6x - x2 M Solución: (x - 4)(x - 7) > 0 elegimos las zonas de signo (+) x <-; 4> <7; +> Trasponiendo: x2 - 6x + (M - 1) 0; x IR Luego por propiedad, discriminante 0: (-6)2 - 4(M - 1) 0 9 - (M - 1) 0 10 M 2. Resolver: - x2 - 2x + 8 0 M = 10 Solución: El primer coeficiente debe ser positivo, entonces multiplicamos por (-1) a los miembros de la desigualdad: 5. Si “x” es un número positivo, múltiplo de 17 que satisface las siguientes desigualdades: 2 x2 + 2x - 8 0 = 22 - 4(1)(-8) = 36 > 0 5(x 0 < - 115x - 600) x(x 5) < 1 Factorizando el trinomio se tendrá: (x + 4)(x - 2) 0 P.C. = {-4; 2} Hallar el valor de “x”. Solución: Graficando: + - -4 + 2 + 5(x - 120)(x 5) 0 < x(x 5) < 1 5x - 600 Como: x2 + 2x - 8 0 0 < x < 1 el conjunto solución está en la zona negativa. x [-4; 2] 5x 0 < x - 600 600 x < 1 600 3. Resolver: 0 < 5 - x < 1 -5 < - x < -4 3x2 + 4x - 5 < 0 Dividamos a toda la desigualdad por (-600): Solución: 3x2 + 4x - 5 < 0 -5 - 600 > -600 - 600x -4 > - 600 = 42 - 4(3)(-5) = 76 > 0 como el trinomio no es factorizable hacemos: 3x2 + 4x - 5 = 0 Invirtiendo: 1 120 > 1 1 x > 150 de donde: 120 < x < 150 o - 4 x = 16 - 4(3)(-5) 2(3) = - 4 76 6 como “x” es 17 x = 136 1. Resolver: Problemas para la clase a) <-; +> b) <-; 5 - 3 > c) <-3 - 5 ; +> d) <-3 + 5 ; +> e) 2x2 - 7x + 6 0 8. Resolver: 3 3 x2 + 10x + 27 0 a) [2; +> b) [- 2 ; 2] c) [ 2 ; 2] d) <-; 2] e) <4; +> 2. Resolver: 3x2 - 7x + 4 > 0 indicar un intervalo. a) x b) x <-; +> c) <-; -2> d) <- 2 - 1; - 2 + 1> e) <-; -3> 9. Resolver: 3 a) <-; 1> b) <-; 2 > c) <-3; +> d) <-4; +> 1 2 a) x [- 5 ; (5 + 2x)(3 - 4x) 0 3 4 ] 2 3 e) < 3 ; 4> b) x <-; - 5 ] [ 4 ; +> 5 3 3. Resolver: 2x2 - 3x - 9 < 0 c) x [- 2 ; 4 ] e indicar la suma de valores enteros que la verifican. 5 3 d) x <-; - ] [ ; +> a) 2 b) 3 c) 5 d) 6 e) 9 4. Resolver: x2 - 14x < -49 a) x <-7; +> b) x <-; -7> c) x <7; +> d) x IR e) x 2 e) x IR 10.Resolver: 5 a) x [-2; 2 ] 4 - 2x2 -x + 10 0 5 5. De los siguientes enunciados, ¿cuántas son verdaderas? I. x2 > 0 x IR II. (x - 1)2 0 x IR III. (x + 3)2 0 x IR 3 IV. (2x - 3)2 0 x b) x <-; -3] [ 2 ; +> 5 c) x <-; - 2 ] [2; +> 5 d) x [- 2 ; 2] e) x IR V. x2 0 x 0 2 11.Resolver: x2 - 20x -(25 + 3x2) a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 5 6. Resolver: x2 + 2x - 1 < 0 a) x IR b) x IR - 2 5 c) x d) x a) <- 2 ; 2 > b) <- 2 - 1; - 2 + 1> 2 2 c) <1 - 2 ; 1 + 2 > d) <- 2 - 1; 2 - 1> e) <-2 - 2 ; 2 - 2 > 7. Resolver: x2 + 10x + 27 0 e) x IR - 5 12.Hallar el mayor valor entero “m” tal que para todo x IR, se cumple: m x2 - 10x + 32 ; ; a) 5 b) 8 c) 6 d) 7 e) 10 20.Indicar el mayor número entero “m” que satisface la desigualdad: 13.Hallar el menor número entero “M” tal que para todo x IR, se cumpla: x IR. 2x2 - 4x + 1 > 2m - x2 + 4x - 10 < M a) -5 b) -3 c) -1 d) 1 e) 2 14.Resolver: a) 3 b) -2 c) 0 d) -1 e) 1 21.Resolver el sistema: 5x - 1 < x2 + 2x + 1 < 7x - 3 x3 - 1 < (x - 1)3 a) x <0; 1> b) x <-; 1] c) x [-1; 0] d) x [-1; +> e) x <-1; 1> 15.Resolver: x(x + 4)(x + 6) + 16 (x + 1)(x + 2)(x + 6) a) x b) x {-2} c) x <-; +> d) x <2; +> e) x {2} a) ]-; 2[ b) ]4; +[ c) ]1; 5[ d) ]-; 2[ ]-4; +[ e) ]2; 4[ 22.Cuántos valores verifican la siguiente inecuación: x(2x - 28) 98 - 1 a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) infinitos 23.Cuántos valores enteros no negativos verifican: 4x2 - 4x - 49 < 0 16.Resolver: (2x + 5)2 (5x + 2)2 a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 dar un intervalo solución. a) x <-; 1> b) x [-1; +> c) x <-; -1] d) x <-; +> e) x [-1; 1] 24.Al resolver: (x - 2)(x + 1)(x - 3) > (x - 1)(x + 2)(x + 4) se obtiene como conjunto solución: x <; >. Indique “ + ”. 17. Resolver: 7x2 - 5x + 1 0 2 1 a) b) - c) -9 5 - 2 a) x 7 5 2 7 3 1 d) 3 9 e) -3 14 14 25.Al resolver: - 5 - 2 b) x 14 7 - 5 2 7 14 x2 - 5x + 2 0 se obtiene como conjunto solución: x IR - <m; n>. Indique “m + n”. c) x [-2 7 ; 2 7 ] d) e) x IR x a) -5 d) 4 b) -1 e) 5 c) 2 18.Resolver: (x - 1)2 - x2 -(x - 2)2 26.Si la inecuación: x2 - mx + n < 0 dar el conjunto no solución. a) x [1; 5] b) x [5; +> c) x <-; 1] d) x <-; 5] e) x <1; 5> presenta como conjunto solución: x <3; 5>. Hallar “2m + n”. a) 23 b) 18 c) 31 d) 15 e) 24 19.Indicar el mayor valor de “”, si: x2 + 10x + 31 27. Si la inecuación: -5x2 + x + > 0 se cumple x IR. a) 4 b) 6 c) 7 d) 8 e) 25 presenta como conjunto solución: <-5; 5>, luego el valor de “ - ” es: a) -125 b) 5 c) 10 d) 12 e) 25 ; 2 2 28.Dados los conjuntos: 2. Resolver: x2 - 13x + 30 < 0 A = {x IR / x2 - 5x + 4 < 0} B = {x IR / x2 - 5x + 6 > 0} Hallar “A B”. a) x <3; +> b) x <-; 10> c) x IR d) x e) x <3; 10> a) x b) x IR c) x <2; +> d) x <2; 3> e) x <1; 2> <3; 4> 3. Resolver: x2 + x - 1 0 29.Si: - 1 - 5 - 1 5 - 1 5 ax2 + b + x < 0 se verifica x IR, ¿qué tipo de número es “b”? a) ; 2 b) ; 4 a) cero b) positivo c) negativo d) impar e) entero 30.Si: c) x d) x IR - 1 5 e) - ; 2 tal que la expresión: m <a; b> x2 + 1 < 2x2 + x + m < 3x2 + 2 se verifica para cualquier tipo de valor para “x”, encontrar el valor de: 4. Resolver: 4x2 - 12x + 9 0 4(a + b) a) 32 b) -8 5 c) -16 d) -16 2 e) N.A. Autoevaluación a) x IR b) x c) x <4; +> d) x <-; 4] e) x [-4; 4] 5. Resolver: -6x2 - x + 2 0 1. Resolver: 1 - b) x [-; 1] x2 - x - 12 0 a) x <-; -3] [4; +> a) x 2 2 ; 1 - d) x IR b) x [-3; 4] c) x [4; 6] d) x [-5; -3] e) x
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