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112 Capítulo 2 Ecuaciones y desigualdades La intersección de dos conjuntos es el conjunto de elementos comunes a ambos con juntos. Para determinar el conjunto solución de una desigualdad que contenga la letra y, toma la intersección de los conjuntos solución de las dos desigualdades. EJEMPLO 8 Resuelve x 5 8 y 2x 9 7. Solución Comienza por resolver cada desigualdad por separado. x 5 8 y 2x 9 7 x 3 2x 2 x 1 Ahora toma la intersección de los conjuntos {x|x 3} y {x|x 1}. Cuando encontra mos {x|x ≤ 3} {x|x 1}, determinamos los valores de x comunes a ambos conjuntos. La Figura 2.10 ilustra que el conjunto solución es {x|1 x 3}. En notación de inter valo, la solución es (1,3]. 5 6 9876 9876 987643210�3 �2 �1 543210�3 �2 �1 543210�3 �2 �1 x � 3 x � 1 Solución: 1 � x � 3 FiGura 2.10 Resuelve ahora el ejercicio 57 A veces podemos escribir una desigualdad compuesta que utiliza la letra y en una forma más corta. 3 x y x 5 se escribe 3 x 5, 1 x 3 y x 3 5 se escribe 1 x 3 5 EJEMPLO 9 Resuelve 1 x 3 5. Solución 1 x 3 5 significa 1 x 3 y x 3 5. Resuelve cada des igualdad por separado. 1 < x 3 y x 3 5 4 x x 2 Recuerda que 4 x significa x 4. La Figura 2.11 ilustra que el conjunto solu ción es {x|4 x 2}. En notación de intervalo, la solución es (4,2]. 5 6 6 6 43210�6 �5 �4 �3 �2 �1 543210�6 �5 �4 �3 �2 �1 543210�5�6 �4 �3 �2 �1 �4 � x (o x � �4) x � 2 Solución: �4 � x � 2 FiGura 2.11 Resuelve ahora el ejercicio 35 La desigualdad del Ejemplo 9, 1 x 3 5, puede resolverse de otra forma. Podríamos restar el número 3 a las tres partes de la desigualdad para aislar la variable de en medio y resolver. 1 x 3 5 1 3 x 3 3 5 3 4 x 2 Observa que esta es la misma solución que se obtuvo en el ejemplo 9. Comprendiendo el álgebra Cuando trabajamos con des- igualdades con más de dos partes, lo que hagamos para una parte lo debemos hacer para todas las partes. Sección 2.5 Solución de desigualdades lineales 113 EJEMPLO 10 Resuelve la desigualdad 3 2t 7 8. Solución Queremos despejar la variable t. Comenzaremos por sumar 7 a las tres partes de la desigualdad. 3 2t 7 8 3 7 2t 7 7 8 7 4 2t 15 Ahora divide las tres partes de la desigualdad entre 2. 2 … t 6 15 2 4 2 … 2t 2 6 15 2 La solución también puede ilustrarse en una recta numérica, escribirse en notación de intervalo o escribirse como un conjunto solución. A continuación mostramos cada forma. 5 987643 2 1 20�3 �2 �1 15 2 La respuesta en notación de intervalo es c2, 15 2 b. El conjunto solución es e t ` 2 … t 6 15 2 f. Resuelve ahora el ejercicio 41 EJEMPLO 11 Resuelve la desigualdad -2 6 4 - 3x 5 6 8. Solución Multiplica las tres partes por 5 para eliminar el denominador. -14 6 -3x 6 36 -10 - 4 6 4 - 4 - 3x 6 40 - 4 -10 6 4 - 3x 6 40 -2 152 6 5 ¢4 - 3x 5 ≤ 6 8 152 -2 6 4 - 3x 5 6 8 Ahora divide las tres partes de la desigualdad entre 3. Recuerda que cuando mul tiplicamos o dividimos una desigualdad por un número negativo, la dirección del símbolo de desigualdad se invierte. 14 3 7 x 7 -12 -14 -3 7 -3x -3 7 36 -3 Aunque 14 3 7 x 7 -12 es correcto, por lo general, escribimos desigualdades compuestas con el valor más pequeño a la izquierda. Por lo tanto, rescribiremos la solución como -12 6 x 6 14 3 La solución también puede ilustrarse en una recta numérica, escribirse en notación de intervalo o escribirse como un conjunto solución. 86420�8�10�16 �14 �12 �12 �6 �4 �2 14 3 La respuesta en notación de intervalo es a-12, 14 3 b. El conjunto solución es ex ` -12 6 x 6 14 3 f . Resuelve ahora el ejercicio 43 114 Capítulo 2 Ecuaciones y desigualdades Prevención de errores comunes Debes tener cuidado al escribir la solución de una desigualdad compuesta. En el Ejemplo 11 podemos cambiar la solución de 14 3 7 x 7 -12 -12 6 x 6 14 3 a Esto es correcto, ya que ambos dicen que x es mayor que 12 y menor que 14 3 . Ob serva que el símbolo de la desigualdad en ambos casos apunta al número menor. En el Ejemplo 11, si hubiéramos escrito la respuesta 14 3 6 x 6 -12,, habríamos dado una solución incorrecta. Recuerda que la desigualdad 14 3 6 x 6 -12 significa que 14 3 6 x y x 12. No existe ningún número que sea al mismo tiempo mayor que 14 3 y menor que 12. Además, al examinar la desigualdad 14 3 6 x 6 -12, aparece como si dijéramos que 12 es un número mayor que 14 3 , lo que obviamente es incorrecto. También sería incorrecto escribir la respuesta como -12 6 x 7 14 3 o 14 3 6 x 7 -12 EJEMPLO 12 Cálculo de calificaciones En un curso de anatomía y fisiología, una calificación promedio mayor que o igual a 80 y menor que 90 tiene como resul tado una nota de B. Steve Reinquist recibió calificaciones de 85, 90, 68 y 70 en sus primeros cuatro exámenes. Para que Steve reciba una nota final de B en el curso, ¿entre qué par de calificaciones debe estar su quinto (y último) examen? Solución Sea x calificación en el último examen de Steve. 80 promedio de los cinco exámenes 90 87 … x 6 137 400 - 313 … 313 - 313 + x 6 450 - 313 400 … 313 + x 6 450 80 … 313 + x 5 6 90 80 … 85 + 90 + 68 + 70 + x 5 6 90 Steve necesitaría una calificación mínima de 87 en su último examen para obtener una nota final de B. Si la calificación más alta que pudiera recibir en el examen es 100, ¿podría lograr una nota final de A (promedio de 90 o más)? Explica. Resuelve ahora el ejercicio 75 4 Resolver desigualdades compuestas que incluyan o La solución de una desigualdad compuesta que utilice la letra o son todos los números que hacen cualquiera de las desigualdades verdadera. Considera la desigualdad compuesta x 3 o x 5 ¿Qué números satisfacen la desigualdad compuesta? Grafiquemos la solución de cada desigualdad mediante la recta numérica (ver Figura 2.12). Observa que todo número real satisface al menos una de las dos desigualdades. Por lo tanto, el conjunto solución de la desigualdad compuesta es el conjunto de todos los números reales, . 5 6 6 6 43210�6 �5 �4 �3 �2 �1 543210�6 �5 �4 �3 �2 �1 543210�5�6 �4 �3 �2 �1 x � 5 x � 3 Solución: � FiGura 2.12 © E rik P alm er /G lo wi m ag es Sección 2.5 Solución de desigualdades lineales 115 La unión de dos conjuntos es el conjunto de elementos que pertenecen a cualquiera de los conjuntos. Para encontrar el conjunto solución de la desigualdad que contenga la letra o, toma la unión de los conjuntos solución de las dos desigualdades que comprenden la desigualdad compuesta. EJEMPLO 13 Resuelve r 2 6 o 4r 3 5. Solución Resuelve cada desigualdad por separado. r 2 6 o 4r 3 5 r 4 4r 8 r 2 Ahora grafica cada solución en rectas numéricas y después determina la unión (ver Figura 2.13). La unión es r 4 o r 2. 5 5 5 43210�7 �7 �7 �6 �5 �4 �3 �2 �1 43210�6 �5 �4 �3 �2 �1 43210�5�6 �4 �3 �2 �1 r � �4 r � 2 Solución; r � �4 o r � 2 FiGura 2.13 Desigualdad recta numérica Notación de intervalo Conjunto solución x 6 5 3 643210�6 �5 �4 �3 �2 �1 5 3 a - q , 5 3 b ex ` x 6 5 3 f -4 6 t … 5 3 654210�5�6 �4 �4 �3 �2 �1 5 3 a -4, 5 3 d e t ` -4 6 t … 5 3 f El conjunto solución es {r|r 4}{r|r 2}, que podemos escribir como {r|r 4 o r 2}. En notación de intervalo, la solución es (,4](2, ). Resuelve ahora el ejercicio 59 Consejo útil Existen varias formas de escribir la solución de un problema de desigualdad. Asegúrate de indicar la solución de un problema de desigualdad en la forma solicitada por tu profesor. A continuación proporcionamos ejemplos de varias formas. CONJUNTO DE EJERCICIOS 2.5 Ejercicios de práctica Llena los espacios en blanco con la palabra, frase o símbolo(s) apropiados dela siguiente lista. dirección abierto cerrado intersección unión compuesto simple 1. Una desigualdad se forma uniendo dos desigualdades con la letra y u o. 2. Un círculo en la recta numérica indica que el punto final no es parte de la solución. 3. Un círculo en la recta numérica indica que el punto final es parte de la solución. 4. Para encontrar el conjunto solución de una desigualdad que contiene la letra y, se toma la de los con juntos solución de cada una de las desigualdades. 5. Para encontrar el conjunto solución de una desigualdad que contiene la letra o, se toma la de los con juntos solución de cada una de las desigualdades. 6. Siempre que se dividan o multipliquen los dos lados de una desigualdad por un número negativo, debes cambiar la del símbolo de desigualdad. 116 Capítulo 2 Ecuaciones y desigualdades Practica tus habilidades Expresa cada desigualdad a) usando una recta numérica, b) en notación de intervalo, y c) como un conjunto solución (usa la notación constructiva de conjuntos). 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. Resuelve cada desigualdad y grafica la solución en la recta numérica. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. Resuelve las siguientes desigualdades y da la solución usando notación de intervalo. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. Resuelve las siguientes desigualdades y da la solución usando notación de intervalo. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. Resuelve cada una de las siguientes desigualdades y da el conjunto solución. 43. 44. 45. 46. 47. 48. Resuelve cada una de las siguientes desigualdades e indica su conjunto solución. 49. 50. 51. 52. 53. 54. Resuelve cada una de las desigualdades y da la solución en notación de intervalos. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. Resolución de problemas 63. Paquetes de UPS La longitud más la circunferencia de un paquete no puede ser mayor a 130 pulgadas, para poder ser enviado sin recargo por United Parcel Service (UPS). a) Escribe una desigualdad que exprese esta información, usando l para expresar la longitud y g para la circunferencia. b) UPS ha definido la circunferencia como el doble del an cho más el doble de la profundidad. Escribe una desigual dad expresando la longitud con l, el ancho con w y la profundidad con d, para indicar las dimensiones máxi mas permitidas para que un paquete pueda ser enviado sin pagar recargo. c) Si la longitud de un paquete es de 40 pulgadas y su ancho es 20.5 pulgadas, encuentra la máxima profundidad per mitida del paquete. -2 7 8 … k 6 -1 2 3 -7 6 x … -4x Ú - 6 5 -3 6 q … 4 5 -4 6 x 6 3w … pt 7 3 4 x 7 -3 y 2 + 4 5 … 32y - 6y + 8 … 21-2y + 92-61d + 22 6 -9d + 31d - 12 5b - 6 Ú 31b + 32 + 2b15.3 7 31a - 1.4241x + 22 … 4x + 8 1.4x + 2.2 6 2.6x - 0.24.7x - 5.48 Ú 11.4412b - 5 … 8b + 7 3 - x 6 -42x + 3 7 4x + 8 7 10 4[x - 13x - 22] 7 31x + 52 - 15-3x + 1 6 3[1x + 22 - 2x] - 1 61x - 22 5 7 1012 - x2 3 t 3 - t + 7 … - 4t 3 + 8 h 2 - 5 6 6 7 8 + h v - 3 - v Ú -31v - 124 - 3x 6 5 + 2x + 174 + 4x 3 6 6 5 1 2 6 3x + 4 6 1314 … 2 - 3g 6 15 -12 6 3x - 5 … -14 … 2x - 4 6 7-16 6 5 - 3n … 13 -15 … -3z … 12-7 6 p - 6 … -5-2 … t + 3 6 4 -15 6 31x - 22 5 … 00 … 31u - 42 7 … 1-6 6 4 - 3x 2 6 2 3 -6 … -312x - 42 6 12 3 5 6 -x-5 3 6 25 … 3x + 1 2 6 11 o o o -2x + 5 6 -35x - 3 … 7x + 1 7 -4x + 1 6 3w 7 6w … -1 x 7 4x 6 2d … 8d 7 0c 7 -3c … 1 y y y o - 3q 6 112q - 11 … -7- 3k … 72k + 5 7 -1 x - 5 Ú 3-x + 3 6 0r - 1 6 -14 - r 6 -2x - 3 7 105 - 3x 6 -3 3x - 7 … -14x + 5 Ú 5-3a + 4 … -174a + 7 Ú 9-3s + 4 … -172s + 3 6 7 7 y y 5 y 3 o 2 o y 2 o Sección 2.5 Solución de desigualdades lineales 117 64. Equipaje de mano Varias aerolíneas han limitado el tamaño del equipaje que los pasajeros pueden llevar abordo de vue los domésticos. La longitud, l, más el ancho w, más la profun didad d del equipaje de mano no deben exceder 45 pulgadas. a) Escribe una desigualdad que describa esta restricción, usando l, w y d como se describió antes. b) Si el equipaje de Ryan McHenry mide 23 pulgadas de largo y 12 pulgadas de ancho, ¿qué profundidad máxima puede tener para poder ser llevado a bordo del avión? En los ejercicios 65-78, establece una desigualdad que pueda usar- se para resolver el problema. Resuelve el problema y encuentra el valor deseado. 65. Límite de peso Cal Worth, un conserje, debe mover un gran cargamento de libros desde el primer piso hasta el quinto piso. Un aviso en el elevador dice “peso máximo: 800 libras”. Si cada caja de libros pesa 70 libras, encuentra el máximo número de cajas que Cal puede colocar en el elevador si él no se sube. 66. Límite del elevador Si el conserje del Ejercicio 65 pesa 195 libras y debe subir al elevador con las cajas de libros, encuentra el máximo número de cajas que puede colocar dentro del elevador. 67. Mensajes de texto El plan “Paquete 200 mensajes inalám bricos” de The Verizon incluye 200 mensajes de texto por mes por $5.00. Los mensajes adicionales cuestan $0.15 cada uno. Si Berma Williams usa este plan, ¿cuántos mensajes de texto puede comprar por $20? 68. Estacionamiento público Un estacionamiento público en el centro de la ciudad de Austin, Texas, cobra $1.25 por la pri mera hora y $0.75 por cada hora o fracción adicional. ¿Cuál es el máximo periodo que puedes estacionarte si no deseas pagar más de $3.75? 69. Ganancias por un libro April Lemons está consideran do escribir y publicar su propio libro. Ella estima que su ecuación de ingresos es R 6.42x, y su ecuación de costo es C 10,025 1.09x, donde x es el número de libros que vende. Encuentra el número mínimo de libros que tiene que vender para obtener ganancias. Ver ejemplo 6. 70. Ganancias en una tintorería Peter Collinge va a abrir una tintorería. Estima que su ecuación de costos es C 8000 0.08x y su ecuación de ingresos es R 1.85x, donde x es el número de prendas que deben lavarse en seco en un año. Encuentra el número mínimo de prendas que de ben lavarse en seco al año para que Peter tenga ganancias. 71. Envío postal de sobres grandes El costo de enviar por co rreo sobres grandes es de $0.83 para la primera onza y $0.17 para cada onza adicional. ¿Cuál es el máximo peso que un sobre grande debe tener para que Joni Burnette pueda en viarlo por $2.70? 72. Correo prepagado de primera clase Las compañías pueden enviar paquetes por correo que pesen hasta 1 onza usando el servicio de correo prepagado de primera clase. La compa ñía debe comprar un permiso por volumen de $180 al año, y pagar $0.394 por pieza enviada. Sin dicho permiso, enviar cada pieza costaría $0.42. Determina el número mínimo de piezas que tendría que ser enviadas para que el correo pre pagado de primera clase le resulte económicamente viable. 73. Comparando planes de pago Melissa Pfistner, acaba de aceptar un puesto de ventas en Ohio. Ella puede elegir entre dos planes de pago de salario. En el plan 1 el salario es de $300 a la semana más una comisión de 10% por ventas. En el plan 2, el salario es de $400 a la semana más una comisión de 8% por ventas. ¿Por qué cantidad semanal de ventas Me lissa ganaría más estando en el plan 1? 74. Empleo en el colegio Para que Katie Hanenberg pueda con tinuar con su ayuda financiera para el colegio, no debe ganar más de $2000 en su empleo de 8 semanas durante el verano. Actualmente gana $90 a la semana como asistente de guar deria y está considerando también tomar un trabajo noctur no en un restaurante de comida rápida, donde ganaría $6.25 por hora. ¿Cuál es el máximo número de horas que podría trabajar en el restaurante sin arriesgar su ayuda financiera? 75. Nota aprobatoria Para aprobar un curso,Corrina Schultz necesita una calificación promedio de 60 o mayor. Si las calificaciones de Corrina son 66, 72, 90, 49 y 59, encuentra la calificación mínima que ella puede obtener en su sexto y último examen para aprobar el curso. 76. Calificación mínima Para obtener una A en un curso, Ste phen Heasley debe obtener una calificación promedio de 90 o mayor en cinco exámenes. Si en los primeros cuatro exámenes de Stephen sus calificaciones son 92, 87, 96 y 77, ¿cuál es la mínima calificación que Stephen puede recibir en el quinto examen para obtener una A en el curso? 77. Promediando calificaciones Las calificaciones de Calisha Mahoney en sus primeros cuatro exámenes son 85, 92, 72 y 75. Un promedio mayor que o igual a 80 y menor que 90 re sultaría en una calificación final B. ¿Qué rango de calificacio nes en el quinto y último examen de Calisha darían por resul tado una calificación final de B? Asume que la calificación máxima es de 100. 78. Aire limpio Para que el aire se considere “limpio”, el pro medio de las cantidades de tres contaminantes debe ser me nos de 3.2 partes por millón. Si las cantidades de dos de los contaminantes son 2.7 y 3.42 ppm, ¿qué cantidad del tercero daría como resultado aire limpio? © A lle n R. A ng el © G lo wi m ag es © A lle n R. A ng el
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