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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR EN LÍNEA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MATEMÁTICA I Este material ha sido proporcionado al estudiante en el marco de su formación a través de una carrera en línea en la Universidad de El Salvador. Se han respetado los derechos de autor para su elaboración. El debido uso del mismo es responsabilidad del estudiante. RESOLUCIÓN DE INECUACIONES CUADRÁTICAS EN UNA VARIABLE Para resolver estas desigualdades puede seguirse los pasos siguientes: 1. Se transforma la desigualdad en 𝒂𝒙𝟐 + 𝒃𝒙 + 𝒄 ≤ 𝟎 (donde ≤ puede ser ≥, < o >) 2. Se factoriza la parte izquierda. 3. Se determina cada una de las raíces de los factores obtenidos en el paso 2. 4. Se construye un cuadro de variación para ver el comportamiento de la expresión 𝒂𝒙𝟐 + 𝒃𝒙 + 𝒄 en los diferentes intervalos determinados por las raíces de los factores. 5. Se concluye en base a los resultados, los cuales están determinados por la última fila del cuadro de variación. Ejemplo: resolver 𝒙𝟐 > 𝟔 − 𝒙 Solución: 𝒙𝟐 + 𝒙 − 𝟔 > 𝟎 Trasladamos todos los términos ya sea al miembro izquierdo o al miembro derecho. (𝒙 + 𝟑)(𝒙 − 𝟐) > 𝟎 Luego, factorizamos el polinomio cuadrático. 𝒙 + 𝟑 = 𝟎 → 𝒙 = −𝟑 𝒙 − 𝟐 = 𝟎 → 𝒙 = 𝟐 Determinamos los valores que hacen cero cada uno de los factores. Estos números nos dividen en tres regiones de la recta real (se colocan en el cuadro en el orden que aparecen en la recta numérica). Se analiza como es el signo de los 2 factores en los tres intervalos. Es decir, nos interesa saber si al sustituir la variable 𝒙 por valores que estén entre −∞ y −𝟑, en el factor (𝒙 + 𝟑), da como resultado valores positivos o negativos. Podemos escoger el número – 𝟒 y notamos que el resultado es negativo. En efecto, si 𝒙 toma el valor de – 𝟒, entonces 𝒙 + 𝟑 = −𝟒 + 𝟑 = −𝟏 < 𝟎 (negativo). Colocamos este signo (−) en la primera casilla. UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR EN LÍNEA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MATEMÁTICA I Este material ha sido proporcionado al estudiante en el marco de su formación a través de una carrera en línea en la Universidad de El Salvador. Se han respetado los derechos de autor para su elaboración. El debido uso del mismo es responsabilidad del estudiante. Notar que: Al sustituir, en lugar de la 𝒙, valores que estén en este intervalo deben de hacer cierta la inecuación original. Tomemos el valor de 𝟑, por ejemplo: (𝟑)𝟐 > 𝟔 − (𝟑) 𝟗 > 𝟑, 𝑒𝑠 𝒄𝒊𝒆𝒓𝒕𝒐. Si sustituimos cualquier valor entre – 𝟑 y 𝟐 no hacen cierta la inecuación original 𝒙𝟐 > 𝟔 − 𝒙, es decir que no forman parte de la solución. Sustituimos, por ejemplo, el valor de 1 en lugar de la 𝒙 en esta desigualdad, obtenemos: Ahora veamos que signo resulta al sustituir la 𝒙 por valores en este mismo intervalo, pero ahora en el factor (𝒙 − 𝟐) y notamos que también resultan valores negativos (−). Colocamos este signo en la casilla que le corresponde al factor (𝒙 − 𝟐) en el intervalo de −∞ y – 𝟑. Realmente nos interesa el signo del producto de los dos factores en dicho intervalo, entonces aplicamos la ley de los signos del producto: menos por menos es más (positivo) y colocamos ese signo en la primera casilla correspondiente al producto (𝒙 + 𝟑)(𝒙 − 𝟐). Hacemos lo mismo, pero ahora en los otros dos intervalos de −𝟑 a 𝟐 y también de 𝟐 a +∞, y completamos el cuadro. El producto de los dos factores es mayor que cero en estos dos intervalos. Recordemos, que andamos buscando números que cumplan que (𝒙 + 𝟑)(𝒙 − 𝟐) > 𝟎, es decir que el producto sea mayor que cero (positivo). ] − ∞, −𝟑[ ⋃ ]𝟐, +∞[ Por lo tanto, el conjunto solución es el intervalo ] − ∞, −𝟑[ ⋃ ]𝟐, +∞[ . Es decir que si sustituimos cualquier valor de 𝒙 comprendido en ese conjunto solución, nos hace “verdadera” la inecuación 𝒙𝟐 > 𝟔 − 𝒙. UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR EN LÍNEA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MATEMÁTICA I Este material ha sido proporcionado al estudiante en el marco de su formación a través de una carrera en línea en la Universidad de El Salvador. Se han respetado los derechos de autor para su elaboración. El debido uso del mismo es responsabilidad del estudiante. (𝟏)𝟐 > 𝟔 − 𝟏 𝟏 > 𝟓, 𝑒𝑠 𝒇𝒂𝒍𝒔𝒐. Esto confirma que los valores comprendidos entre – 𝟑 y 𝟐 no forman parte del conjunto solución. Podemos, de igual manera comprobar que cualquier elemento que esté comprendido entre 𝟐 y +∞ (es decir que pertenezca al intervalo ]𝟐, +∞[), hacen cierta la inecuación original. Preguntas: 1. ¿Cuál será el conjunto solución si la inecuación es 𝒙𝟐 ≥ 𝟔 − 𝒙? 2. ¿Cuál será el conjunto solución si la inecuación es 𝒙𝟐 < 𝟔 − 𝒙? 3. ¿Cuál será el conjunto solución si la inecuación es 𝒙𝟐 ≤ 𝟔 − 𝒙? Notemos que al seguir los pasos propuestos para resolver cada una de estas inecuaciones, en los tres casos llegamos a que equivalen, respectivamente: 𝒙𝟐 + 𝒙 − 𝟔 ≥ 𝟎 (𝒙 + 𝟑)(𝒙 − 𝟐) ≥ 𝟎 𝒙𝟐 + 𝒙 − 𝟔 < 𝟎 (𝒙 + 𝟑)(𝒙 − 𝟐) < 𝟎 𝒙𝟐 + 𝒙 − 𝟔 ≤ 𝟎 (𝒙 + 𝟑)(𝒙 − 𝟐) ≤ 𝟎 El cuadro de variación que hay que elaborar es el mismo que se hizo para resolver la inecuación 𝒙𝟐 > 𝟔 − 𝒙. En las preguntas 1 y 3 admite que el producto de los factores sea también igual a “cero”, por lo tanto, la respuesta para la pregunta 1 es: 𝑪. 𝑺. =] − ∞, −𝟑]⋃[𝟐, +∞[ Para la pregunta 2, notemos que resolver la inecuación 𝒙𝟐 < 𝟔 − 𝒙, equivale a resolver (𝒙 + 𝟑)(𝒙 − 𝟐) < 𝟎. Es decir que buscamos valores que al sustituirlos por 𝒙, nos resulte un producto menor que cero (negativo). Entonces, según el cuadro de variación, el producto (𝒙 + 𝟑)(𝒙 − 𝟐) es menor estrictamente que cero (negativo), en el intervalo de −𝟑 a 𝟐. La respuesta sería: 𝑪. 𝑺. =] − 𝟑, 𝟐[ Ejercicio: resolver −𝒙(𝟐𝒙 + 𝟏) ≥ −𝟑. Efectuamos el producto. −𝟐𝒙𝟐 − 𝒙 + 𝟑 ≥ 𝟎 Trasladamos el – 𝟑. UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR EN LÍNEA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MATEMÁTICA I Este material ha sido proporcionado al estudiante en el marco de su formación a través de una carrera en línea en la Universidad de El Salvador. Se han respetado los derechos de autor para su elaboración. El debido uso del mismo es responsabilidad del estudiante. Multiplicamos por −𝟏 ambos miembros. Cambia el sentido de la desigualdad. Factorizando el miembro izquierdo. 𝟑 𝟐𝒙 + 𝟑 = 𝟎 → 𝒙 = − 𝟐 𝒙 − 𝟏 = 𝟎 → 𝒙 = 𝟏 Ya estamos listos para la construcción del cuadro de variación. Completarlo por favor. Obtener el conjunto solución. 𝑪. 𝑺. =
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