Решение неравенств на ЕГЭ по Математике. Готовимся правильно!

Если в выражении с переменными вы увидели знак = , то это уравнение.

Если знак < или ˃ или ≤ или ≥ — то это, конечно, неравенство.

Как правило, неравенства решаются сложнее, чем аналогичные им уравнения. И знать надо больше – чтобы не наделать ошибок

В этом разделе – все основные способы и приемы решения неравенств на ЕГЭ по математике. Повторите их. Даже такие неравенства, как квадратичные или дробно-рациональные, содержат немало ловушек для неопытного школьника. И тем более — показательные и логарифмические. А иррациональные неравенства и неравенства с модулями вообще считаются одними из самых сложных тем школьного курса алгебры.

Здесь рассказано также о методе замены множителя (еще он называется методом рационализации неравенства). В учебнике вы его не найдете. И еще – об основных ошибках и полезных лайфхаках для решения неравенств.

Квадратичные неравенства

Метод интервалов

Иррациональные неравенства

Неравенства с модулем

Показательные неравенства

Логарифмические неравенства

Метод замены множителя (рационализации)

Решение неравенств: основные ошибки и полезные лайфхаки

Еще раз повторим основные правила:

— Равносильными называются неравенства, множества решений которых совпадают.

— Если обе части неравенства умножить на отрицательное число, знак неравенства поменяется на противоположный. А если на положительное число – знак неравенства останется тем же.

— Возводить обе части неравенства в квадрат можно только если они неотрицательны.

— Извлекать корень из неравенства нельзя. Нет такого действия!

— Если в неравенстве можно сделать замену переменной – сделайте замену переменной. А потом аккуратно вернитесь к той переменной, которая была вначале.

— Если вы решаете простейшее показательное или логарифмическое неравенство – не забудьте сравнить основание степени (или логарифма) с единицей.

— Если в неравенстве есть дроби, корни четной степени или логарифмы – там обязательно будет область допустимых значений.

— Решение неравенства лучше всего записывать в виде цепочки равносильных переходов.

— Если вы воспользовались методом рационализации (замены множителя) – соответствующие формулы лучше доказать.

основные ошибки и полезные лайфхаки

Вы умеете решать неравенства? Уверены?

Вспомним для начала, что вообще можно делать с неравенствами и чего с ними делать нельзя.

При решении неравенств мы можем:

1. Умножать обе части неравенства на число или выражение, не равное нулю.
При умножении обеих частей неравенства на положительное число знак неравенства сохраняется.

При умножении обеих частей неравенства на отрицательное число знак неравенства меняется на противоположный.

2. Можем возводить обе части неравенства в квадрат при условии, что они неотрицательны

3. Имея дело с показательным или логарифмическим неравенством, мы можем «отбрасывать» основания или логарифмы. Если основание степени или логарифма больше единицы – знак неравенства будет тот же. Если основание степени или логарифма положительно и меньше единицы – знак неравенства меняется на противоположный.

Конечно, мы не просто «отбрасываем» основания степеней или логарифмы. Мы пользуемся свойствами монотонности соответствующих функций. Если основание степени больше единицы, показательная функция монотонно возрастает. Если основание положительно и меньше единицы – показательная функция монотонно убывает. Аналогично ведет себя и логарифмическая функция.

4. При решении показательных или логарифмических неравенств применяется метод рационализации (замены множителя).

5. Общее правило. Если неравенство можно хоть как-то упростить – это необходимо сделать! Иначе его решение может занять восемь страниц и два часа времени.

Чего нельзя делать при решении неравенств? Вот 7 ловушек, в которые часто попадают абитуриенты.

1. Нельзя умножать (или делить) неравенство на выражение, знака которого мы не знаем.

Например, в неравенстве > нельзя поделить левую и правую часть на . Правильный способ: перенести всё в левую часть неравенства, разложить на множители и решить неравенство методом интервалов.

> 0

> 0

Получаем, что < 0 или > . «Сократив» на , который может быть отрицательным, мы не получили бы правильного ответа.

2. Извлекать из неравенства корень тоже нельзя. Такого действия просто нет.

Как, например, решить неравенство

>

Перенесем все в левую часть неравенства, чтобы в правой остался ноль.

> 0

Разложим левую часть на множители.

> 0

Решим неравенство, пользуясь свойствами квадратичной функции , и запишем ответ: < или > .

Запомним: ответы типа « > » абсурдны.

Как решать неравенство > 0? Это типичная «ловушка для абитуриентов». Так и хочется сказать, что > 0 (то есть извлечь корень из неравенства). Но этого делать нельзя. Выражение положительно при всех , кроме нуля. Правильное решение неравенства: .

4. Возводить обе части неравенства в квадрат можно только если они неотрицательны.

5. Помним о том, в каких случаях знак показательного или логарифмического неравенства меняется, а в каких – остается тем же. «Отбрасывая» логарифмы, делаем это грамотно.

6. Если в неравенстве есть дроби, корни четной степени или логарифмы – там обязательно будет область допустимых значений.

7. Сложная тем для старшеклассников – задачи с модулем. Проверьте, умеете ли вы их решать.

При решении неравенств большое значение имеет правильное оформление. Рекомендуется оформлять решение как цепочку равносильных переходов: от исходного неравенства к равносильному ему неравенству или системе.

Обратите внимание на приемы, позволяющие решать неравенства легко, быстро и без лишних вычислений.

А теперь – полезный лайфхак для решения дробно-рациональных неравенств.

Решите неравенство

Запишем ОДЗ:

Что будет, если действовать «по шаблону» — то есть собрать всё в левой части неравенства и привести к одному знаменателю? — Будет много вычислений и выражение четвертой степени.

Может быть, сделаем проще? Представим дробь в виде суммы дробей и .

Продолжаем упрощать левую часть:

Теперь можно и привести дроби к одному знаменателю.

Все, больше ничего не пишем. Решаем неравенство методом интервалов.

Ответ: .

Решение показательных неравенств онлайн · Как пользоваться Контрольная Работа РУ

Решим показательное неравенство 5^x + (1/5)^x > 5 с помощью онлайн сервиса, который находится по ссылке

>>решение неравенств онлайн <<

Введём указанное неравенство в данный калькулятор:

Вы получите следующее подробное решение для неравенства:

Дано неравенство: $$5^{x} + \left(\frac{1}{5}\right)^{x} > 5$$ Чтобы решить это нер-во — надо сначала решить соотвествующее ур-ние: $$5^{x} + \left(\frac{1}{5}\right)^{x} = 5$$ Решаем:
Дано уравнение: $$5^{x} + \left(\frac{1}{5}\right)^{x} = 5$$ или $$5^{x} + \left(\frac{1}{5}\right)^{x} — 5 = 0$$ Сделаем замену $$v = \left(\frac{1}{5}\right)^{x}$$ получим $$v — 5 + \frac{1}{v} = 0$$ или $$v — 5 + \frac{1}{v} = 0$$ делаем обратную замену $$\left(\frac{1}{5}\right)^{x} = v$$ или $$x = — \frac{\log{\left (v \right )}}{\log{\left (5 \right )}}$$ $$x_{1} = \frac{1}{\log{\left (5 \right )}} \left(- \log{\left (2 \right )} + \log{\left (\sqrt{21} + 5 \right )}\right)$$ $$x_{2} = \frac{1}{\log{\left (5 \right )}} \left(\log{\left (- \sqrt{21} + 5 \right )} — \log{\left (2 \right )}\right)$$ $$x_{1} = \frac{1}{\log{\left (5 \right )}} \left(- \log{\left (2 \right )} + \log{\left (\sqrt{21} + 5 \right )}\right)$$ $$x_{2} = \frac{1}{\log{\left (5 \right )}} \left(\log{\left (- \sqrt{21} + 5 \right )} — \log{\left (2 \right )}\right)$$ Данные корни $$x_{2} = \frac{1}{\log{\left (5 \right )}} \left(\log{\left (- \sqrt{21} + 5 \right )} — \log{\left (2 \right )}\right)$$ $$x_{1} = \frac{1}{\log{\left (5 \right )}} \left(- \log{\left (2 \right )} + \log{\left (\sqrt{21} + 5 \right )}\right)$$ являются точками смены знака неравенства в решениях.
Сначала определимся со знаком до крайней левой точки: $$x_{0} < x_{2}$$ Возьмём например точку $$x_{0} = x_{2} — 1$$ =

             /      ____\    
-log(2) + log\5 - \/ 21 /    
------------------------- - 1
            1                
         log (5)             

= $$-1 + \frac{1}{\log{\left (5 \right )}} \left(\log{\left (- \sqrt{21} + 5 \right )} — \log{\left (2 \right )}\right)$$ подставляем в выражение $$5^{x} + \left(\frac{1}{5}\right)^{x} > 5$$

              /      ____\                       /      ____\        
 -log(2) + log\5 - \/ 21 /          -log(2) + log\5 - \/ 21 /        
 ------------------------- - 1    - ------------------------- + 1    
             1                                  1                    
          log (5)                            log (5)                 
5                              + 5                                > 5


                   /      ____\                     /      ____\    
      -log(2) + log\5 - \/ 21 /        -log(2) + log\5 - \/ 21 /    
 -1 + -------------------------    1 - ------------------------- > 5
                log(5)                           log(5)             
5                               + 5                                 

значит одно из решений нашего неравенства будет при:
$$x < \frac{1}{\log{\left (5 \right )}} \left(\log{\left (- \sqrt{21} + 5 \right )} — \log{\left (2 \right )}\right)$$

 _____           _____          
      \         /
-------ο-------ο-------
       x2      x1

Другие решения неравенства будем получать переходом на следующий полюс
и т.д.
Ответ: $$x < \frac{1}{\log{\left (5 \right )}} \left(\log{\left (- \sqrt{21} + 5 \right )} — \log{\left (2 \right )}\right)$$ $$x > \frac{1}{\log{\left (5 \right )}} \left(- \log{\left (2 \right )} + \log{\left (\sqrt{21} + 5 \right )}\right)$$

Также вы будете иметь графическое решение показательного неравенства:

Решение иррациональных неравенств онлайн · Как пользоваться Контрольная Работа РУ

Иррациональные неравенства бывают как простые но так и сложные — и всех их можно решить онлайн и с подробным решением с помощью калькулятора неравенств.

Итак:

Простые иррациональные неравенства

Будем считать, что простые неравенства будут содержат только одну часть иррациональности. Тогда рассмотрим пример:

2*x >= sqrt(2/3 + x) + 3

Введём это неравенство в форму калькулятора

Тогда, вы получите подробное решение:

Дано неравенство:

             _________
2*x >= 3 + \/ 2/3 + x 

Чтобы решить это нер-во — надо сначала решить соотвествующее ур-ние:

            _________
2*x = 3 + \/ 2/3 + x 

Решаем:

Дано уравнение

            _________
2*x = 3 + \/ 2/3 + x 

Перенесём правую часть уравнения левую часть уравнения со знаком минус

   _________          
-\/ 2/3 + x  = 3 - 2*x

Возведём обе части ур-ния в(о) 2-ую степень

                        2
2/3 + x = 9 - 12*x + 4*x 

Перенесём правую часть уравнения левую часть уравнения со знаком минус

  25      2           
- -- - 4*x  + 13*x = 0
  3                   

Это уравнение вида

Квадратное уравнение можно решить

с помощью дискриминанта.

Корни квадратного уравнения:

       ___    
     \/ D  - b
x1 = ---------
        2*a   

            ___
     -b - \/ D 
x2 = ----------
        2*a    

где D = b^2 — 4*a*c — это дискриминант.

Т.к.

, то

(13)^2 - 4 * (-4) * (-25/3) = 107/3

Т.к. D > 0, то уравнение имеет два корня.

x1 = (-b + sqrt(D)) / (2*a)

x2 = (-b - sqrt(D)) / (2*a)

или

            _____
     13   \/ 321 
x1 = -- - -------
     8       24  

            _____
     13   \/ 321 
x2 = -- + -------
     8       24  

 

Т.к.

  _________           
\/ 2/3 + x  = -3 + 2*x

и

  _________     
\/ 2/3 + x  >= 0

то

или

            _____
     13   \/ 321 
x2 = -- + -------
     8       24  

            _____
     13   \/ 321 
x1 = -- + -------
     8       24  

            _____
     13   \/ 321 
x1 = -- + -------
     8       24  

Данные корни

            _____
     13   \/ 321 
x1 = -- + -------
     8       24  

являются точками смены знака неравенства в решениях.

Сначала определимся со знаком до крайней левой точки:

Возьмём например точку

=

       _____    
13   \/ 321     
-- + ------- - 1
8       24      

=

      _____
5   \/ 321 
- + -------
8      24  

подставляем в выражение

             _________
2*x >= 3 + \/ 2/3 + x 

                                 ______________________
  /       _____    \            /            _____     
  |13   \/ 321     |           /  2   13   \/ 321      
2*|-- + ------- - 1| >= 3 +   /   - + -- + ------- - 1 
  \8       24      /        \/    3   8       24       

      _____             ______________
5   \/ 321             /        _____ 
- + ------- >=        /  31   \/ 321  
4      12      3 +   /   -- + ------- 
        \/    24      24   

но

      _____            ______________
5   \/ 321            /        _____ 
- + ------- <        /  31   \/ 321  
4      12     3 +   /   -- + ------- 
       \/    24      24   

Тогда

            _____
     13   \/ 321 
x <= -- + -------
     8       24  

не выполняется

значит решение неравенства будет при:

            _____
     13   \/ 321 
x >= -- + -------
     8       24  

         _____  
        /
-------•-------
       x1

Средние иррациональные неравенства

Средними же будем считать уравнения, которые содержат две иррациональные части в неравенстве.

Например,

sqrt(x — 13)  > sqrt(x + 8)  — 3

надо ввести в форму в калькуляторе

Результат будет таким:

Дано неравенство:

  _________          _______
\/ -13 + x  > -3 + \/ 8 + x 

Чтобы решить это нер-во — надо сначала решить соотвествующее ур-ние:

  _________          _______
\/ -13 + x  = -3 + \/ 8 + x 

Решаем:

Дано уравнение

  _________          _______
\/ -13 + x  = -3 + \/ 8 + x 

преобразуем:

  _________     _______     
\/ -13 + x  - \/ 8 + x  = -3

Возведём обе части ур-ния в(о) 2-ую степень

                         2    
/  _________     _______\     
\\/ -13 + x  - \/ 8 + x /  = 9

или

 2                __________________       2            
1 *(x - 13) - 2*\/ (x - 13)*(x + 8)  + (-1) *(x + 8) = 9

или

          _________________          
         /         2                 
-5 - 2*\/  -104 + x  - 5*x  + 2*x = 9

преобразуем:

      _________________           
     /         2                  
-2*\/  -104 + x  - 5*x  = 14 - 2*x

Возведём обе части ур-ния в(о) 2-ую степень

                 2             2
-416 - 20*x + 4*x  = (14 - 2*x) 

                 2                   2
-416 - 20*x + 4*x  = 196 - 56*x + 4*x 

Перенесём правую часть уравнения левую часть уравнения со знаком минус

Переносим свободные слагаемые (без x)

из левой части в правую, получим:

Разделим обе части ур-ния на 36

 

Т.к.

   _________________         
  /         2                
\/  -104 + x  - 5*x  = -7 + x

и

   _________________     
  /         2            
\/  -104 + x  - 5*x  >= 0

то

или

проверяем:

      __________     ________    
3 + \/ -13 + x1  - \/ 8 + x1  = 0

=

  __________         ________    
\/ -13 + 17  + 3 - \/ 8 + 17  = 0

=

— тождество

Тогда, окончательный ответ:

Данные корни

являются точками смены знака неравенства в решениях.

Сначала определимся со знаком до крайней левой точки:

Возьмём например точку

=

=

подставляем в выражение

  _________          _______
\/ -13 + x  > -3 + \/ 8 + x 

  __________          ________
\/ -13 + 16  > -3 + \/ 8 + 16 

  ___            ___
\/ 3  > -3 + 2*\/ 6 
   

Тогда

не выполняется

значит решение неравенства будет при:

         _____  
        /
-------ο-------
       x1

Сложные иррациональные неравенства

Самыми сложными же будут неравенства с тремя частями иррациональностями, значит будет такой пример:

sqrt(x + 5)  — sqrt(x — 1)  <= sqrt(2*x + 4)

В форме калькулятора это будет выглядеть так: