Неравенства рациональные
11. Рациональное неравенство
\(\frac{x}{{2{x^2} + 12}} \le \left( \frac{1}{5} \right){x^{ — 1}}\)
Показать ответ и решение
\(\frac{x}{{2{x^2} + 12}} \le \left( \frac{1}{5} \right){x^{ — 1}}\)
1) Перепишем неравенство в более удобной форме:
\(\frac{x}{{2{x^2} + 12}} \le \frac{1}{{5x}}\)
2) Объединим дроби:
\(\frac{x}{{2{x^2} + 12}} — \frac{1}{{5x}} \le 0\)
3) Приведем к общему знаменателю:
\(\frac{{5{x^2} — 2{x^2} — 12}}{{5x(2{x^2} + 12)}} \le 0\)
4) Упростим дробь:
\(\frac{{3{x^2} — 12}}{{5x(2{x^2} + 12)}} \le 0\)
5) Разложим на множители:
\(\frac{{3\left( {x^2 — 2^2} \right)}}{{10x\left( {x^2 + 6} \right)}} \le 0\)
6) Параметризуем результат:
\(\frac{{(x — 2)(x + 2)}}{{x\left( {x^2 + 6} \right)}} \le 0\)
7) Применим метод интервалов для нахождения решения:
Таким образом, решением исходного неравенства является: \(x \in (-\infty; -2] \cup (0; 2]\)
\(x \in (-\infty; -2] \cup (0; 2]\)
12. Рациональное неравенство
\(\dfrac{{2 — \left( {x — 6} \right)^{-1}}}{{5\left( {x — 6} \right)^{-1} — 1}} \le -0,2\)
Показать ответ и решение
\(\dfrac{{2 — \left( {x — 6} \right)^{-1}}}{{5\left( {x — 6} \right)^{-1} — 1}} \le -0,2\)
1) Приведём дроби к общему знаменателю
\(\dfrac{{2 — \dfrac{1}{{x — 6}}}}{{\dfrac{5}{{x — 6}} — 1}} + \dfrac{1}{5} \le 0\)
2) Упростим выражение
\(\dfrac{{2x — 12 — 1}}{{x — 6}} \le \dfrac{5 — x + 6}{5\left( {11 — x} \right)}\)
3) Упростим неравенство
\(\dfrac{{2x — 13}}{{11 — x}} + \dfrac{1}{5} \le 0\)
4) Применим метод интервалов
\(\dfrac{{10x — 65 + 11 — x}}{{5\left( {11 — x} \right)}} \le 0\)
5) Далее, находим общее решение неравенства
\(x \in \left( -\infty; 6 \right) \cup \left( 11; \infty \right)\)
\(x \in \left( -\infty; 6 \right) \cup \left( 11; \infty \right)\)
13. Рациональное неравенство
\(\dfrac{{4{x^4} — 4{x^3} + {x^2}}}{{ — 2{x^2} + 5x — 2}} + \dfrac{{2{x^3} — 7{x^2} + 5x + 1}}{{x — 2}} \le 0\)
Показать ответ и решение
\(\dfrac{{4{x^4} — 4{x^3} + {x^2}}}{{ — 2{x^2} + 5x — 2}} + \dfrac{{2{x^3} — 7{x^2} + 5x + 1}}{{x — 2}} \le 0\)
1) Приведём к общему знаменателю:
\(\dfrac{{2{x^3} — 7{x^2} + 5x + 1}}{{x — 2}} — \dfrac{{{x^2}\left( {4{x^2} — 4x + 1} \right)}}{{2{x^2} — 5x + 2}} \le 0\)
2) Найдём нули знаменателя:
\(2{x^2} — 5x + 2 = 0 \;\Leftrightarrow \;\left[ {\begin{array}{l}{x = \dfrac{1}{2},}\\{x = 2.}\end{array}} \right.\)
3) Факторизуем знаменатель:
\(2{x^2} — 5x + 2 = 2\left( {x — \dfrac{1}{2}} \right)\left( {x — 2} \right)\)
4) Приведём дроби к общему знаменателю:
\(\dfrac{{2{x^3} — 7{x^2} + 5x + 1}}{{x — 2}} — \dfrac{{{x^2}\left( {2x — 1} \right)}}{{x — 2}} \le 0\)
5) Упростим дробь:
\(\dfrac{{2{x^3} — 7{x^2} + 5x + 1 — 2{x^3} + {x^2}}}{{x — 2}} \le 0\)
6) Получим:
\(\dfrac{{ — 6{x^2} + 5x + 1}}{{x — 2}} \le 0\)
7) Умножим обе части неравенства на \(-1\) и поменяем знак:
\(\dfrac{{6{x^2} — 5x — 1}}{{x — 2}} \ge 0\)
8) Найдём нули числителя:
\(6{x^2} — 5x — 1 = 0 \;\Leftrightarrow \;\left[ {\begin{array}{l}{x = 1,}\\{x = -\dfrac{1}{6}.}\end{array}} \right.\)
9) Факторизуем:
\(6{x^2} — 5x — 1 = 6\left( {x — 1} \right)\left( {x + \dfrac{1}{6}} \right)\)
10) Рассмотрим промежутки:
\(\dfrac{{\left( {x — 1} \right)\left( {6x + 1} \right)}}{{x — 2}} \ge 0\)
\(x \in \left[ { — \dfrac{1}{6};\dfrac{1}{2}} \right) \cup \left( {\dfrac{1}{2};1} \right] \cup \left( {2;\infty } \right)\)
14. Рациональное неравенство
\(\dfrac{{{x^4} — 5{x^3} + 3x — 25}}{{{x^2} — 5x}} \ge {x^2} — \dfrac{1}{{x — 4}} + \dfrac{5}{x}\)
Показать ответ и решение
\(\dfrac{{{x^4} — 5{x^3} + 3x — 25}}{{{x^2} — 5x}} \ge {x^2} — \dfrac{1}{{x — 4}} + \dfrac{5}{x}\)
1) Приведём дроби к общему знаменателю
\(\dfrac{{{x^4} — 5{x^3} + 3x — 25}}{{{x^2} — 5x}} — {x^2} \ge — \dfrac{1}{{x — 4}} + \dfrac{5}{x}\)
2) Упростим левую часть
\(\dfrac{{{x^4} — 5{x^3} + 3x — 25 — {x^4} + 5{x^3}}}{{{x^2} — 5x}} + \dfrac{1}{{x — 4}} \ge \dfrac{5}{x}\)
3) Объединим дроби
\(\dfrac{{3x — 25}}{{x\left( {x — 5} \right)}} + \dfrac{1}{{x — 4}} — \dfrac{5}{x} \ge 0\)
4) Приведём к общему знаменателю
\(\dfrac{{\left( {3x — 25} \right)\left( {x — 4} \right) + x\left( {x — 5} \right) — 5\left( {x — 4} \right)\left( {x — 5} \right)}}{{x\left( {x — 5} \right)\left( {x — 4} \right)}} \ge 0\)
5) Упростим числитель
\(\dfrac{{ — {x^2} + 3x}}{{x\left( {x — 5} \right)\left( {x — 4} \right)}} \ge 0\)
6) Приведём к стандартному виду
\(\dfrac{{x\left( {x — 3} \right)}}{{x\left( {x — 5} \right)\left( {x — 4} \right)}} \le 0\)
7) Применим метод интервалов
\(\left\{ \begin{array}{l} \dfrac{{x — 3}}{{\left( {x — 5} \right)\left( {x — 4} \right)}} \le 0, \\ x \ne 0. \end{array} \right.\)
8) Найдём значения, при которых дробь равна нулю
Таким образом, решением исходного неравенства является:
\(x \in \left( { — \infty ;0} \right) \cup \left( {0;3} \right] \cup \left( {4;5} \right)\)
15. Рациональное неравенство
\(\dfrac{{{x^2} — 16x + 39}}{{{x^2} — 12x + 27}} \le \dfrac{{x — 18}}{{x — 9}} + \dfrac{4}{{x — 8}}\).
Показать ответ и решение
Решите неравенство \(\dfrac{{{x^2} — 16x + 39}}{{{x^2} — 12x + 27}} \le \dfrac{{x — 18}}{{x — 9}} + \dfrac{4}{{x — 8}}\).
1) Найдём нули для знаменателя: \(x^2 — 12x + 27 = 0\) дает \(x = 3,\; x = 9\).
2) Запишем разложение: \(x^2 — 12x + 27 = (x — 3)(x — 9)\).
3) Найдём нули для числителя: \(x^2 — 16x + 39 = 0\) даёт \(x = 3,\; x = 13\).
4) Запишем разложение: \(x^2 — 16x + 39 = (x — 3)(x — 13)\).
5) Перепишем неравенство:
\(\dfrac{{(x-3)(x-13)}}{{(x-3)(x-9)}} — \dfrac{{x-18}}{{x-9}} — \dfrac{4}{{x-8}} \le 0\)
6) Упростим дробь:
\(\dfrac{{x-13}}{{x-9}} — \dfrac{{x-18}}{{x-9}} — \dfrac{4}{{x-8}} \le 0\)
7) Объединим дроби:
\(\dfrac{{5}}{{x-9}} — \dfrac{4}{{x-8}} \le 0\)
8) Упростим выражение:
\(\dfrac{{5x — 40 — 4x + 36}}{{(x-9)(x-8)}} \le 0\)
9) Объединим термины в числителе:
\(\dfrac{{x — 4}}{{(x-9)(x-8)}} \le 0\)
10) Применим метод интервалов:
Таким образом, решением исходного неравенства является: \(x \in \left( -\infty, 3 \right) \cup \left( 3, 4 \right] \cup \left( 8, 9 \right)\).
Ответ: \(x \in \left( -\infty, 3 \right) \cup \left( 3, 4 \right] \cup \left( 8, 9 \right)\).
16. Рациональное неравенство
\[
\frac{6}{{x\sqrt{3} — 3}} + \frac{{x\sqrt{3} — 6}}{{x\sqrt{3} — 9}} \ge 2
\]
Показать ответ и решение
\[
\frac{6}{{x\sqrt{3} — 3}} + \frac{{x\sqrt{3} — 6}}{{x\sqrt{3} — 9}} \ge 2
\]
1) Пусть \(x\sqrt{3} = t\). Тогда неравенство примет вид:
\[
\frac{6}{{t — 3}} + \frac{{t — 6}}{{t — 9}} \ge 2
\]
2) Упростим:
\[
\frac{{6t — 54 + t^2 — 6t — 3t + 18 — 2t^2 + 18t + 6t — 54}}{{(t — 3)(t — 9)}} \ge 0
\]
3) Объединим подобные:
\[
\frac{{-t^2 + 21t — 90}}{{(t — 3)(t — 9)}} \ge 0 \Leftrightarrow \frac{{t^2 — 21t + 90}}{{(t — 3)(t — 9)}} \le 0
\]
4) Найдём нули числителя:
\[
t^2 — 21t + 90 = 0 \Leftrightarrow
\left\{
\begin{array}{l}
t = 15,\\
t = 6.
\end{array}
\right.
\]
5) Найдём нули знаменателя:
\(t = 3, \; t = 9.\)
6) Используем метод интервалов:
\(\left[3 < t \le 6, \; 9 < t \le 15\right]\)
7) Преобразуем обратно к диапазону для \(x\):
\(\left[\frac{3}{{\sqrt{3}}} < x \le \frac{6}{{\sqrt{3}}}, \; \frac{9}{{\sqrt{3}}} < x \le \frac{15}{{\sqrt{3}}}\right]\)
8) Таким образом, получаем:
\(\left[\sqrt{3} < x \le 2\sqrt{3}, \; 3\sqrt{3} < x \le 5\sqrt{3}\right]\)
\(x \in \left( {\sqrt{3}; 2\sqrt{3}} \right] \cup \left( {3\sqrt{3}; 5\sqrt{3}} \right]\)
17. Рациональное неравенство
\(\dfrac{2}{{0,5x\sqrt{5} — 1}} + \dfrac{{0,5x\sqrt{5} — 2}}{{0,5x\sqrt{5} — 3}} \ge 2\)
Показать ответ и решение
\(\dfrac{2}{{0,5x\sqrt{5} — 1}} + \dfrac{{0,5x\sqrt{5} — 2}}{{0,5x\sqrt{5} — 3}} \ge 2\)
Пусть \(0,5x\sqrt{5} = t\):
\(\dfrac{2}{{t — 1}} + \dfrac{{t — 2}}{{t — 3}} \ge 2\)
1) Привели дроби к общему знаменателю :
\(\dfrac{{2t — 6 + t^2 — 2t — t + 2 — 2t^2 + 6t + 2t — 6}}{{(t — 1)(t — 3)}} \ge 0\)
2) Упростили выражение:
\(\Leftrightarrow \dfrac{{-t^2 + 7t — 10}}{{(t — 1)(t — 3)}} \ge 0\)
3) Изменили знак числителя:
\(\Leftrightarrow \dfrac{{t^2 — 7t + 10}}{{(t — 1)(t — 3)}} \le 0\)
4) Найдём нули числителя:
\(t^2 — 7t + 10 = 0\) $\Leftrightarrow$ \(t = 5, \; t = 2\)
5) Найдём нули знаменателя:
\(t = 1, \; t = 3\) \
\(\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l} 1 < t \le 2, \\ 3 < t \le 5 \end{array} \right.\)
7) Перейдём к переменной \(x\):
\(\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l} 1 < 0,5x\sqrt{5} \le 2, \\ 3 < 0,5x\sqrt{5} \le 5 \end{array} \right.\)
8) Решим для \(x\):
\(\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l} \dfrac{1}{{0,5\sqrt{5}}} < x \le \dfrac{2}{{0,5\sqrt{5}}}, \\ \dfrac{3}{{0,5\sqrt{5}}} < x \le \dfrac{5}{{0,5\sqrt{5}}} \end{array} \right.\)
9) Упростим неравенства:
\(\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l} \dfrac{2}{{\sqrt{5}}} < x \le \dfrac{4}{{\sqrt{5}}}, \\ \dfrac{6}{{\sqrt{5}}} < x \le 2\sqrt{5} \end{array} \right.\)
\(x \in \left( {\dfrac{2}{{\sqrt{5}}}; \dfrac{4}{{\sqrt{5}}}} \right] \cup \left( {\dfrac{6}{{\sqrt{5}}}; 2\sqrt{5}} \right]\)
18. Рациональное неравенство
\(\dfrac{{{x^2} — 5x + 3}}{{x — 4}} + \dfrac{{5x — 27}}{{x — 6}} \le x + 4\).
Показать ответ и решение
Решите неравенство \(\dfrac{{{x^2} — 5x + 3}}{{x — 4}} + \dfrac{{5x — 27}}{{x — 6}} \le x + 4\).
1) Выделим целые части дробей с помощью деления уголком:
\(\dfrac{{{x^2} — 5x + 3}}{{x — 4}} + \dfrac{{5x — 27}}{{x — 6}} \le x + 4 \;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\; x — 1 + \dfrac{{ — 1}}{{x — 4}} + 5 + \dfrac{3}{{x — 6}} \le x + 4\)
2) Упростим выражение:
\(\;\;\;\;\Leftrightarrow \;\;\;\;\dfrac{3}{{x — 6}} — \dfrac{1}{{x — 4}} \le 0\)
3) Преобразуем неравенство:
\(\;\;\;\;\Leftrightarrow \;\;\;\;\dfrac{{3x — 12 — x + 6}}{{\left( {x — 6} \right)\left( {x — 4} \right)}} \le 0\)
4) Решим полученное неравенство методом интервалов:
\(\;\;\;\;\Leftrightarrow \;\;\;\;\dfrac{{2x — 6}}{{\left( {x — 6} \right)\left( {x — 4} \right)}} \le 0\)
\(x \in \left( { — \infty ;3} \right] \cup \left( {4;6} \right)\)
19. Рациональное неравенство
\(\dfrac{{x{}^2 — 2x — 2}}{{{x^2} — 2x}} + \dfrac{{7x — 19}}{{x — 3}} \le \dfrac{{8x + 1}}{x}\).
Показать ответ и решение
Решите неравенство \(\dfrac{{x{}^2 — 2x — 2}}{{{x^2} — 2x}} + \dfrac{{7x — 19}}{{x — 3}} \le \dfrac{{8x + 1}}{x}\).
1) Приведём дроби к общему знаменателю
\(\dfrac{{x^2 — 2x}}{{x^2 — 2x}} — \dfrac{2}{{x^2 — 2x}} + \dfrac{{7x — 21 + 2}}{{x — 3}} \le \dfrac{{8x}}{x} + \dfrac{1}{x}\)
2) Упростим левую сторону
\(\Leftrightarrow \;\;1 — \dfrac{2}{{x(x — 2)}} + \dfrac{{7(x — 3)}}{{x — 3}} + \dfrac{2}{{x — 3}} \le 8 + \dfrac{1}{x}\)
3) Объединим дроби
\(\Leftrightarrow \;\;1 — \dfrac{2}{{x(x — 2)}} + 7 + \dfrac{2}{{x — 3}} \le 8 + \dfrac{1}{x}\)
4) Переносим всё на одну сторону
\(\Leftrightarrow \;\;\dfrac{2}{{x — 3}} — \dfrac{2}{{x(x — 2)}} — \dfrac{1}{x} \le 0\)
5) Упрощаем полученное неравенство
\(\Leftrightarrow \;\;\dfrac{{2x(x — 2) — 2(x — 3) — (x — 2)(x — 3)}}{{x(x — 2)(x — 3)}} \le 0\)
6) Упрощаем числитель
\(\Leftrightarrow \;\;\dfrac{{2x^2 — 4x — 2x + 6 — x^2 + 3x + 2x — 6}}{{x(x — 2)(x — 3)}} \le 0\)
7) Соберём подобные члены
\(\Leftrightarrow \;\;\dfrac{{x^2 — x}}{{x(x — 2)(x — 3)}} \le 0\)
8) Разложим на множители
\(\Leftrightarrow \;\;\dfrac{{x(x — 1)}}{{x(x — 2)(x — 3)}} \le 0\)
9) Учитываем, что \(x \ne 0\)
\(\Leftrightarrow \;\;\dfrac{{x — 1}}{{(x — 2)(x — 3)}} \le 0\)
10) Применим метод интервалов
Таким образом, решением исходного неравенства является: \(x \in \left( -\infty , 0 \right) \cup \left( 0, 1 \right] \cup \left( 2, 3 \right).\)
\(x \in \left( -\infty , 0 \right) \cup \left( 0, 1 \right] \cup \left( 2, 3 \right).\)
20. Рациональное неравенство
\(\left( \dfrac{2}{25{x^2} — 10x — 8} + \dfrac{25{x^2} — 10x — 8}{2} \right)^{2} \ge 4\).
Показать ответ и решение
Решите неравенство \(\left( \dfrac{2}{25{x^2} — 10x — 8} + \dfrac{25{x^2} — 10x — 8}{2} \right)^{2} \ge 4\).
1) Пусть \(\dfrac{25{x^2} — 10x — 8}{2} = t\). 2) Тогда неравенство примет вид: \(\left( \dfrac{1}{t} + t \right)^{2} \ge 4\) 3) Упростим: \(t^{2} + 2 \cdot t \cdot \dfrac{1}{t} + \dfrac{1}{t^{2}} \ge 4\) 4) Это эквивалентно: \(t^{2} + 2 + \dfrac{1}{t^{2}} — 4 \ge 0\) 5) Таким образом: \(t^{2} + \dfrac{1}{t^{2}} — 2 \ge 0\) 6) Перепишем в виде: \(\dfrac{t^{4} — 2t^{2} + 1}{t^{2}} \ge 0\) 7) Приведём к квадрату: \(\dfrac{(t^{2} — 1)^{2}}{t^{2}} \ge 0\). 8) Решение последнего неравенства: \(t \ne 0\). 9) Вернёмся к прежней переменной: \(\dfrac{25{x^2} — 10x — 8}{2} \ne 0\) 10) Это эквивалентно: \(25{x^2} — 10x — 8 \ne 0\) 11) У нас есть два исключения: \(\left\{ \begin{array}{l} x \ne -\dfrac{2}{5},\\ x \ne \dfrac{4}{5}. \end{array} \right.\) 12) Таким образом, решением исходного неравенства является: \(x \in \left( -\infty ; -\dfrac{2}{5} \right) \cup \left( -\dfrac{2}{5}; \dfrac{4}{5} \right) \cup \left( \dfrac{4}{5}; \infty \right)\).
Ответ: \(x \in \left( -\infty ; -\dfrac{2}{5} \right) \cup \left( -\dfrac{2}{5}; \dfrac{4}{5} \right) \cup \left( \dfrac{4}{5}; \infty \right)\)