LE DISEQUAZIONI LINEARI 4 Per ricordare H Una disequazione si rappresenta come una disuguaglianza fra due espressioni algebriche A x e > B x ; essa assume dunque la forma A x < -- B x. Per risolvere una disequazione ci si avvale di due principi di equivalenza formalmente simili a quelli visti per le equazioni: Primo principio: se ai due membri di una disequazione si aggiunge o si toglie una stessa espressione, si ottiene una disequazione equivalente a quella data. Secondo principio: se si moltiplicano o si dividono i due membri di una disequazione per uno stesso numero positivo, si ottiene una disequazione equivalente che ha lo stesso verso di quella data; se si moltiplicano o si dividono i due membri per un numero negativo, si ottiene una disequazione equivalente a quella data solo se si cambia il verso. Considerazione comune ai due principi eÁ che l'espressione che si aggiunge o si toglie, per cui si moltiplica o si divide, se contiene l'incognita, deve avere lo stesso dominio di quella data. Di conseguenza, in una disequazione si possono eseguire queste operazioni: trasportare i termini da un membro all'altro cambiandone il segno (come nelle equazioni): 2x 3>x4 ! 2x x >43 cambiare i segni a tutti i termini cambiandone peroÁ anche il verso: x7> 2 ! x 7<2 dividere tutti i termini per un fattore comune: se questo eÁ positivo il verso non cambia, se eÁ negativo occorre cambiare il verso: 4x 2>8 6x dividendo per 2 dividendo per H 2x 2 1>4 2x 1 < 3x 4 3x eliminare i denominatori dopo aver calcolato quello comune solo se questi sono numerici; non eÁ possibile in generale eliminare i denominatori letterali percheÁ di essi non si conosce il segno. Una disequazione di primo grado, dopo aver svolto opportunamente i calcoli si presenta sempre nella forma ax > b Per trovare l'intervallo delle soluzioni basta dividere entrambi i membri per a facendo attenzione al segno di a: b se a eÁ un numero positivo la disequazione non cambia verso e l'intervallo delle soluzioni eÁ x > a b se a eÁ un numero negativo la disequazione cambia verso e l'intervallo delle soluzioni eÁ x < a 70 4 - LE DISEQUAZIONI LINEARI Q Re Fraschini - Grazzi, Atlas SpA Prima di procedere alla risoluzione, conviene allora operare in modo che il coefficiente a sia positivo, eventualmente cambiando i segni ed il verso a tutta la disequazione: 3x > 5 H ! 3x < 5 ! x< 5 3 Le disequazioni frazionarie, cioeÁ quelle che hanno l'incognita al denominatore, calcolato il denominaA x > tore comune e svolti i calcoli, si possono tutte ricondurre alla forma -- 0. B x < Ricordiamo nuovamente che i denominatori che contengono l'incognita non possono in generale essere eliminati percheÁ il loro segno eÁ variabile a seconda del valore assunto da x. Per trovare l'insieme delle soluzioni si deve studiare il segno dei vari fattori che si trovano al numeratore e al denominatore, riportare questi segni in una tabella e dedurre poi da essa il segno della frazione e quindi gli intervalli della soluzione. Attenzione a quando il verso della disequazione comporta anche il simbolo di uguaglianza, eÁ cioeÁ oppure ; in questo caso sono solo i fattori al numeratore che devono essere posti 0, mentre quelli al denominatore non possono annullarsi. Esempio: 2x 3 0 x1 di dominio R f 1g Studio dei segni dei fattori al numeratore e al denominatore: (del numeratore eÁ richiesto anche che si annulli) 2x 30 x1>0 ! x ! x> 3 2 1 Nella tabella dei segni si usa la seguente convenzione: si dispongono sulla retta dei numeri i valori che sono emersi dallo studio dei segni di ciascun fattore in corrispondenza di ciascuno di essi si traccia una linea verticale in modo da suddividere in zone la retta dei numeri; la linea diventa doppia in corrispondenza dei valori esclusi dal dominio della disequazione per ciascuna disequazione risolta si riporta la corrispondente riga dei segni evidenziando con un pallino dove eÁ richiesto che uno dei fattori si annulli si calcola in ciascuna zona il segno della frazione si scelgono gli intervalli che soddisfano la disequazione x< 1 _ x 3 2 Q Re Fraschini - Grazzi, Atlas SpA H 71 4 - LE DISEQUAZIONI LINEARI Le soluzioni di un sistema di disequazioni si determinano calcolando l'intersezione fra gli insiemi delle soluzioni di ciascuna disequazione. Per individuare tale intersezione si utilizza una tabella simile a quella dei segni nella quale peroÁ si indicano con una linea continua le soluzioni di ciascuna disequazione. L'intersezione eÁ rappresentata dagli intervalli in cui tutte le linee sono continue. 2x 1 > 0 Esempio: 8 x6 1 2 Soluzione della prima disequazione: x> Soluzione della seconda disequazione: x2 Tabella delle soluzioni: ! E SERCIZI DI 1 <x2 2 C ONSOLIDAMENTO Risolvi le seguenti disequazioni. ESERCIZIO SVOLTO 1 1 x 2 2 2x > 3 x 1 4 3 Sviluppiamo i calcoli nei due membri: 1x 2 1 2x > 3 x 3 4 4 facciamo il denominatore comune: 2x 4 8x > 3x 3 4 4 3 12 Eliminiamo i denominatori moltiplicando per 4 (numero positivo): 10x 4 > 3x Trasportiamo i termini con l'incognita a sinistra e i termini noti a destra: 10x 3x > 94 Dividiamo per 7 (numero positivo): x > 2 x 3 1 2x x 1 da cui 7x > 9 5 5 7 x 1 72 4 - LE DISEQUAZIONI LINEARI Q Re Fraschini - Grazzi, Atlas SpA 3 12 6x 4x 2 > 4x 3 4 x 5 3 3x 3 x> 2 x 12 x2 x1 2 1x 1 2 2 2 2 7 x 1 2x 3 3 4x 2 2 1 9 1x1 3 4 x 3x 8 2x x 0 x< 8 9 2 <2 1 2 1 x2 1 x 3 1 2 1x 3 x 4 3 x 7 5 x 6 7 x> 5 7 12 x 1 x 1 1 x > 0 6 12 3 13 3x 1 3x 2 < 4 x 2 5 15 5 3 14 3x 1 2 x 2 < 4x 1 x 3 3 2 1 1 2x>1 x1 3 15 5 2 3 17 x 18 12 19 3 x 1 x 1 20 3x 1 x 2 21 x 12 2 x 1 x 3 x < 9 x> 9 7 x 0 1 3 16 x 3 S R x 1 3 2 1 x 5 2x 3 2 S R 1x 1 1 1 2 1 3x 5 3 12 6 12 1 x< x 3 2 S 1 2 1 1 x 1 < 2x 1 2 6 x 2 15x 3 5 x 2 3 5x 1 2 2x 1 1 2x x 10 4 2 11 3 x 1 4x 2 x 3 x2 4 2 16 4 x2 10 9 x 6 1 8 x3 2 x 1 4 4x 1 4 21 19 5 1 x2 1 2 12 x 5 2 x 3 4 x 17 3 Q Re Fraschini - Grazzi, Atlas SpA 4 - LE DISEQUAZIONI LINEARI 73 Risolvi le seguenti disequazioni per via grafica. ESERCIZIO SVOLTO 22 2x 5>0 Consideriamo la retta di equazione y 2x nel piano cartesiano (figura a lato) 5 e rappresentiamola La disequazione eÁ equivalente al sistema y 2x y>0 5 che graficamente eÁ rappresentato dalla parte di retta che si trova nel semipiano positivo delle ordinate; poiche il punto d'intersezione della retta con l'asse x ha ascissa 5 , possiamo concludere che la di2 sequazione eÁ verificata se x > 5 . 2 23 1 x 2 > 0 2 24 2x 1 < 0 25 4 26 x 3 > 0 x0 1x20 5 27 4x 0 28 29 4 30 5 3x 0 3x > 0 31 2x 1 0 32 7 x 3 0 5 33 8 5 34 2x0 5 3x 2 3 <0 2 Risolvi le seguenti disequazioni frazionarie. ESERCIZIO SVOLTO 35 x2 x1 2x 2 1 3 x Il dominio della disequazione eÁ R f 1g: Trasportiamo tutti i termini al primo membro: Calcoliamo il denominatore comune: 2 x 2 2x x2 x1 2x 2 1 3x0 1 x 1 6 x 1 2x x 1 0 2 x 1 3x 1 0 2 x 1 Cambiamo i segni al numeratore (dobbiamo cambiare anche il verso della disequazione): Sviluppiamo i calcoli al numeratore e semplifichiamo: 3x 1 0 2 x 1 74 4 - LE DISEQUAZIONI LINEARI Q Re Fraschini - Grazzi, Atlas SpA Studiamo i segni dei fattori al numeratore e al denominatore, tenendo presente che vogliamo sapere anche quando la frazione si annulla 3x 1 0 ! x x1>0 ! x> 1 3 1 Costruiamo la tabella dei segni: Poiche vogliamo che la frazione sia negativa, l'intervallo delle soluzioni eÁ 36 5x 3x 37 x 1 <1 2 x 1 3x 1 3 x 1 >0 4x 3 x< 41 x 1 2 3x x 2 x 2 x x 1 >2 42 1 4x 3 4x 3 43 x2 x1 44 2 45 x 3 2 46 x 47 3 4 1<x 1 2 4 x< 5 2 3 3 2x 2 3 x< 2 4x > x2 x2 3 2x 4 6x x 4 _x>4 3 4x 1_x> 5 8 1<x 3 5 0 < x 10 3 2 48 3x 2 x x 2 4x x 2 49 2x 1 x 2 5_x> x< 1 x1 4 4 x 4 2 x 1 2x 2 x1 x2 1 3 4 5 _x>0 2 1 x1 3x 2 3x 2 x< 2 x > 2 1x 3x 4 x1 2_x> x 40 2x 1 1 x 2 3x x 1 x<1 3 x < x 4x 3 39 1 1 <x< 2 2 3 0 38 x 1 1 x2 1. 3 1<x 1 12 x< 7 _x>2 16 Q Re Fraschini - Grazzi, Atlas SpA 75 4 - LE DISEQUAZIONI LINEARI Risolvi le seguenti disequazioni di grado superiore al primo scomponendo in fattori. ESERCIZIO SVOLTO 50 4x2 x x 1 3x > 2x Trasportiamo tutti i termini al primo membro e sviluppiamo i calcoli: 4x2 5x 2x x x 1 > 0 3x 2 4x > 0 Scomponiamo in fattori: x 5x 4 > 0 Studiamo il segno di ogni fattore del prodotto: x > 0 5x 4>0 ! x> 4 5 Costruiamo la tabella dei segni e calcoliamo il segno del prodotto: Poiche vogliamo sapere quando il polinomio eÁ maggiore di zero, scegliamo gli intervalli con il segno : x<0 _ x> 4 5 51 x2 2x 15 < 0 3 < x < 5 52 5 x2 5x 1 53 x2 x x 4 _ x 1 1 x1 2 1 SR 3 1 2x 4 1 2x 2 54 3 x2 55 2 x 2 2x 1 3 1 1 6x2 > 0 x 56 1 1 x 1 x2 < 2 3 3 4 9 1 1 1 x x 6 3 x 57 2 4 2 58 3 x 1 2 S 1 x 1 _x6 4 5 x0 9 x 1 x3 x3 2x 1 6 3 S 59 3x 9 x2 1 0 4 60 x 1 2x 61 x 1 2 2 3 x 2 2x 4 2 x2 x 3 x 1 1 x 2 3 1_x 3 2 2x 1 76 4 - LE DISEQUAZIONI LINEARI Q Re Fraschini - Grazzi, Atlas SpA Risolvi i seguenti sistemi di disequazioni. ESERCIZIO SVOLTO 62 8 <x : 2 < 1 x 1 4 3x 1>0 Risolviamo separatamente le due disequazioni: 1a disequazione: 4x 8<x1 2a disequazione: 3x > 1 ! ! 3x < 9 ! x<3 x> 1 3 Costruiamo la tabella delle soluzioni: Il sistema eÁ verificato nell'intervallo 8 <x4 3 x 3 63 : 2 x > x 2 x 1 < x < 3. 3 1 8 x3 1 x > 1< < 3 5 64 >1 : x 3 x 1 x2 1 4 4 65 66 67 68 8 2 <x :1 4 8 <1 : x 1 3 2 > > : 1 x 2 5 6 x x 2x 1 x> 3 2 3 x 4 4x 3 2 3 x 2 > 0 4 3 2x 2x S 1 x 4 1 3 4 x< 3 3 8 x2 1 x 2 x 1 8 1 > > <2 3 : x 2x 1 < 0 4 x 8 <1 2x 2 1< 3 5 x<2 4 3 2 3 2x 1 5 9 x< 2 2 7 x 6 Q Re Fraschini - Grazzi, Atlas SpA 8 2x < 1 > > < x 1 1 x 3 69 4 > > : 2 2 2x x2 x 1 1 x< 1 3 2 8 2x 1 > > > 3x 1 > 4 > > > < x 2 < 3x 1 70 2 > > > > > > : 1 2x 3 3x 1 5 4 8 > 1 x 1 1 x 2 1 > > > > > 2 <2 72 x<0 > > > > > > :1 x 3 < x 1 4 2 DI S 1 8 x4 x 1 > > > > 3 > < 3 71 x2 0 > > > > x 2 1 > : 7 < 1 10x 10 3 5 E SERCIZI 77 4 - LE DISEQUAZIONI LINEARI 1x 2 1 <x 5 2 2 2 x > 1 A PPROFONDIMENTO Risolvi le seguenti disequazioni di vario tipo. 1 2x 2 4x 5 12 3 4 2x 5 x 2x 1 2 1 2x 1 x 2 > 1 2 6 3 x 1 p 3x 1 1 p 2 x 3 1 p 2 >2 p p p 1 x 2 x 5 p x 2 1 > p p 2 2 2 2 2 p 3 p 2 p1 > 0 6 x 2 2 x> 5 2 p p 3 3x > x 3 p 2 x 17 8 x p 35 x> 2 x<4 3 p x< 2 p 2 2 p x> 2 2 6_x> p 2 78 4 - LE DISEQUAZIONI LINEARI 4 x2 x 3 1 7 x2 x x2 1 x 3x 1 3x 1 12 x3 2x2 x 2 0 x < 2 _ 1 < x 3 2 9 1 2x x x 1 1 2x x 2 3x 10 x 1 x 3 3x 1 3x2 11 3 0<x< _x>1 5 x2 x x2 x 7 6 2 >1 x x 1 8 Q Re Fraschini - Grazzi, Atlas SpA x< 1 3 16 10x 3 4 9x2 1 1 <x1 2 0 20 1 <x 3 _x> 1 3 11 3 2x 1 _ x 1 13 x3 13x 12 0 4 x 1 _ x 3 14 x3 7x2 36 < 0 x < 15 2x3 x2 16 2x4 7x3 10x2 24x > 0 17 9x5 9x4 x3 x2 < 0 18 19 20 x2 x2 1 4 x x x 1 2 x 20 x 4 > 0 3x 5 3x 2x 2 <0 1 >2 x 21 3x 1 2x 22 1 5x x>3 x x 2 _ 3 < x < 6 1x 1 _x2 2 3 x< 2_0<x< _x>4 2 x< 1_1 <x<1 3 3 1 < x < 4 5 <x< 2_1<x<2 2 1 x< _1<x<2 2 x< 1_ 1 <x<0 2 0 < x < 1 1 2 23 x 3x 1 1 > 0 1 x x < 2 _ 0 < x < 1 24 4 x 3 x 2 _ 0 < x 2 25 28 x x 6 Risolvi i seguenti sistemi di disequazioni. 8 2x 3 > > < x 1 > > : 2x 1 < 1 x 2 2 0 < x < 2 Q Re Fraschini - Grazzi, Atlas SpA 26 27 28 4 - LE DISEQUAZIONI LINEARI 8 2x > > <x1 <1 > > : 1 x2 1 3 8 2 > > <x > > : x 1 x 1x 1 6 x2 2 1 < > > > :x 1x 3 1 2 2x 1 2 1 3 x 1 2x2 1 x 1 5 15x 3 8 > x 3 1 x1 0 > > < 2x 2 2 x 1 29 > > > : 2x > 1 x3 8 4x x 4 1 0 > > > < 1 2x x 3 30 > > > : 1 x 3 1 x2 > 7 3 2 6 32 33 > > :1 8 > > <x x >0 x1 3> 2 > > : 9x x x2 x2 x2 1 1 < x 19 2 2 x < 3 _ x > 3 S 1 x 8 2 > > x 3> x 1 > > < x 1 31 > > 1x > > 1x x 2 : 4 8x3 x 1 > > < x 4 > x 2 x2 2x 0 < x < 1 _ 1 < x 5 2x2 1 1 x2 4x 4 8 > > > < 1<x 1 3 x x x1 79 8 4 <x<1 5 1 < x < 2 6<x< 2 9x 0 8 2x 2 3 > > < x 1 1 x 2 34 > > :1 >3 x 0<x< 1 3 80 4 - LE DISEQUAZIONI LINEARI Q Re Fraschini - Grazzi, Atlas SpA Risolvi le seguenti equazioni che contengono moduli. ESERCIZIO SVOLTO 35 j2x 4j x 3 Per risolvere l'equazione dobbiamo togliere il modulo distinguendo il caso in cui il suo argomento eÁ positivo da quello in cui eÁ negativo. Sappiamo infatti che jaj Se 2x a se a 0 a se a < 0 40 l'equazione diventa Se 2x 4<0 cioeÁ 2x cioeÁ x2 4x3 ! x7 accettabile percheÁ maggiore di 2 x<2 x 1 3 In definitiva, l'insieme delle soluzioni eÁ S 1 ; 7 . 3 l'equazione diventa 36 j3x 38 1 x 2 1 3 j2 39 3 j2 4 40 1 x 5 6 ; 4 S 5 S 2 5 2 xj 5 S 1 S 1; 9 2 10 x 1 2 3xj 2 2 x 1 3x 5 41 2x 5 3jx 42 accettabile percheÁ minore di 2 ! 1j 2x 5 jx 1j 4x 37 1 2x 4 x 3 S 5 9 S 17; 7 5 4 4j ESERCIZIO SVOLTO jxj jx 1j 2x 3 Studiamo il segno di ciascuno dei due moduli e rappresentiamolo in tabella: Dalla sua osservazione vediamo che dobbiamo risolvere l'equazione considerando tre casi: x0: entrambi gli argomenti dei moduli sono negativi: x x 1 2x 3 ! x 1 2 accettabile Q Re Fraschini - Grazzi, Atlas SpA 4 - LE DISEQUAZIONI LINEARI il primo argomento eÁ positivo, il secondo eÁ negativo: 0<x1: x x>1: x 1 2x 3 ! x 1 2x 3 ! L'insieme delle soluzioni eÁ quindi 43 j2x 5j 2jx 44 3 j2xj 5 j1 S 1 . 2 1j x 3 S f4; 0; 10g xj 2 S 4 ;2 7 2j jxj 1 S 1 46 j4x 3j 2x jx 2j 47 jxj jx 1j 2 6x x 49 3 jxj 4 jx 4x 1 5 2 2 3j 6 5 1; 5 S 3; 2 S 2xj 2 jx S x 1j j1 2 jx 2j 1 5 50 x non accettabile equazione impossibile 48 1 1 entrambi gli argomenti sono positivi: xx 45 1 x 1 jx 6 3 81 5 3 1 2 1 6 S f1g 12 S 6; 0; 7 x S 1 51 j3x 4j j2x 1j 2 0 (Suggerimento: il primo membro eÁ la somma di tre numeri positivi e non contemporaneamente nulli) 52 2jx 4j 3jx 1j 53 3j1 2xj 2x jx 5 S 1 S 0; 2 3 1j 2 Risolvi le seguenti disequazioni con i moduli. ESERCIZIO SVOLTO 54 jx 2j > 2x 6 La disequazione eÁ equivalente ai due sistemi: x 20 _ x 2 > 2x 6 x2 x<4 _ x 2<0 x 2 > 2x 8 <x < 2 :x < 8 3 6 82 4 - LE DISEQUAZIONI LINEARI Q Re Fraschini - Grazzi, Atlas SpA Il primo ha per soluzione l'intervallo 2x<4 Il secondo ha per soluzione l'intervallo x<2 PoicheÁ dobbiamo considerare l'unione dei due intervalli la disequazione eÁ verificata se x < 4. 55 j2x 3j 3 jx 56 1 3 x 0 1j 0 57 1 j1 3 x 0 _ x 2 2 4 _x x 15 15 x 4 _x 5 3 3 x 1 2 5xj 2xj 1 3 58 j3 59 x jx 1j 60 j2x 1j 61 jx 3x 0 3j 2x 3>0 62 jx 3j > 1 x 2 63 3 j2 xj 4 64 3 j4x x 1 1 S R x 2 7 x1 1j 2x S 1 65 j3 xj 3x > x 1 66 jx 1j j2x 3j > 3 67 jxj jx x > 0 x > x x< 3j 0 5 _x> 2 2 1 2 S R (Suggerimento: si tratta della somma di due numeri positivi o nulli) 68 jx 69 70 71 72 73 1j 2jx 1 jxj x jx 3j > 0 S R 2 >3 x 3 1 2 j2x 3 > 3j 1 < x < 0 2 jx 1j x > 1 1 0 jx 3j x 3 9 _ 1 x < 3 _ x > 3 > 2 3j jxj 1 2x jxj x 1 >2 6 <x< 3_3 <x<6 7 2 2 0 < x < 1 Q Re Fraschini - Grazzi, Atlas SpA 4 - LE DISEQUAZIONI LINEARI Risultati di alcuni Esercizi di consolidamento. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 83