R1C92X1O7XJ8J
Zdjęcie przedstawia fragment łuku triumfalnego.

Równania i nierówności kwadratowe

Źródło: dostępny w internecie: maxpixel.net, domena publiczna.

3. Nierówności kwadratowe - wprowadzenie

Aby opisać zjawiska generujące dzisiejszy świat, wygodnie jest dysponować narzędziami, które ułatwiają te opisy. Do nich niewątpliwie należą równania i nierówności. W tym materiale poznasz zasadnicze różnice między zbiorem rozwiązań równania kwadratowego i nierówności kwadratowej. Do rozwiązania nierówności kwadratowej wykorzystamy wykres funkcji kwadratowej.

Twoje cele
  • Wyznaczysz wszystkie argumenty, dla których wartości funkcji są większe (mniejsze) od podanej liczby.

  • Korzystając z wykresu funkcji kwadratowej, wyznaczysz zbiór rozwiązań nierówności.

  • Odczytasz z wykresu, dla jakich argumentów funkcja kwadratowa przyjmuje wartości dodatnie, ujemne.

Nierówność kwadratowa
Definicja: Nierówność kwadratowa

Nierównością kwadratową z niewiadomą x nazywamy każdą nierówność postaci:

ax2+bx+c>0

lub

ax2+bx+c0

lub

ax2+bx+c<0

lub

ax2+bx+c0

gdzie: a, b, c – są ustalonymi liczbami rzeczywistymi i a0.

Wykresem funkcji kwadratowej fx=ax2+bx+c, dla a0 jest parabola. Wykres funkcji kwadratowej może mieć z  osią X dwa punkty wspólne, jeden punkt wspólny lub nie posiadać punktów wspólnych. Położenie paraboli w układzie współrzędnych jest uzależnione od współczynnika a oraz liczby miejsc zerowych funkcji kwadratowej.

Podczas rozwiązywania nierówności kwadratowej pomocne jest odczytywanie z wykresu, dla jakich argumentów odpowiednia  funkcja kwadratowa przyjmuje wartości ujemne, dodatnie, nieujemne lub niedodatnie.

Interpretacja graficzna rozwiązań nierówności kwadratowej ax2+bx+c>0:

R1ERVEQ82Q745

Interpretacja graficzna rozwiązań nierówności kwadratowej ax2+bx+c<0:

RPJUFC1F6VQEV
Przykład 1

Korzystając z wykresu funkcji f rozwiążemy nierówność fx>0.

R8D93GRPO34DH

ParabolaparabolaParabola ma dwa punkty wspólne z osią odciętych - funkcja ma   dwa miejsca zerowe -12, czyli >0. Uwzględniając znak nierówności interesuje nas ten fragment wykresu, który znajduje się powyżej osi X.

Zatem zbiorem rozwiązań nierówności są wszystkie liczby x takie, że

x-, -12, .

Przykład 2

Korzystając z wykresu funkcji f rozwiążemy nierówność x-42>0.

RJZLUK67VA95B

Funkcja kwadratowa ma jedno miejsce zerowe równe 4, czyli =0.

Uwzględniając znak nierówności interesuje nas ten fragment wykresu, który znajduje się powyżej osi X.

Zatem zbiorem rozwiązań nierówności są wszystkie liczby x takie, że

x-, 44, .

Zbiór rozwiązań możemy zapisać również w postaci x4.

Przykład 3

Rozwiążemy nierówność -x2+40, korzystając z wykresu odpowiedniej funkcji.

R1V7B6L2SQLOO

Ramiona paraboli są skierowane do dołu, zatem a<0.

Funkcja kwadratowa ma dwa miejsca zerowe -22, czyli >0.

Uwzględniając znak nierówności interesuje nas ten fragment wykresu, który znajduje się poniżej osi X wraz z punktami leżącymi na osi X.

Zbiór rozwiązań nierówności tworzą wszystkie liczby x takie, że

x-, -22, .

Przykład 4

Na podstawie wykresu funkcji kwadratowej h(x)=x2+2

 rozwiążemy nierówności:

a) 

x 2   +   2 > 0

b)

x 2   +   2 < 0
RP3MU7PDBJ8JA

Funkcja przyjmuje wartości dodatnie dla każdego x, ponieważ cały wykres funkcji znajduje się powyżej osi X.

a)

x 2   +   2 > 0

Zbiór rozwiązań nierówności tworzą wszystkie liczby x takie, że x

b)

x 2   +   2 < 0

Zbiorem rozwiązań nierówności jest zbór pusty, co zapisujemy x

Przykład 5

Rozwiążemy nierówność -x2-4<0, korzystając z wykresu odpowiedniej funkcji.

R1HFCUO8XS1Q7

Ramiona paraboliparabolaparaboli są skierowane do dołu, zatem a<0.

Funkcja kwadratowa nie posiada miejsc zerowych, czyli <0.

Uwzględniając znak nierówności interesuje nas ten fragment wykresu, który znajduje się poniżej osi X.

Zatem zbiór rozwiązań nierówności tworzą wszystkie liczby x takie, że x.

Aplet

Polecenie 1

Obejrzyj aplet pokazujący sposoby odczytywania z rysunku wartości dodatnich lub ujemnych funkcji kwadratowej.

Zapoznaj się z opisem apletu pokazującym sposoby odczytywania z rysunku wartości dodatnich lub ujemnych funkcji kwadratowej.

R1ZG1BO3QAK8N
Aplet przedstawia układ współrzędnych z poziomą osią x od minus 5 do 6 i pionową osią y od minus 4 do 4. Na płaszczyźnie zaznaczone są trzy punkty: x, x_1 i x_2 oraz parabola. Wzór funkcji kwadratowej ma postać: f(x)=ax^2+bx+c. Istnieje możliwość zmiany współczynników liczbowych a, b oraz c. Zakres zmian współczynników jest od -5 do 5. Zmieniając współczynniki otrzymujemy interpretację graficzną funkcji kwadratowej oraz jej wzór. Na płaszczyźnie kolorem pomarańczowym zaznaczony jest obszar w którym funkcja jest mniejsza od 0, a kolorem zielonym obszar, w którym funkcja jest większa od 0. Istnieje również możliwość poruszania punktem x, który pokazuje na paraboli miejsce odpowiadające wartości x. Ustawiając: a równe minus 1, b równe minus 3, oraz c równe minus 2 otrzymujemy parabolę o ramionach skierowanych w dół i przecinającą oś x w punktach x_1 i x_2. Gdzie współrzędne punktu x_1 to: minus 2, 0. Współrzędne x_2 to: minus 1, 0. Obszar znajdujący się po lewej stronie od punktu x_1 pomiędzy parabolą a osią x ma kolor pomarańczowy. Obszar znajdujący się nad osią x pomiędzy punktami x_1 i x_2 jest zaznaczony kolorem zielonym. Obszar znajdujący się po prawej stronie od punktu x_2 pomiędzy parabolą a osią x ma kolor pomarańczowy. Wzór funkcji ma postać: f(x)=-1x^2‑3x‑2. Ustawiając: a równe 1, b równe 0, oraz c równe minus 4, otrzymujemy: parabolę o ramionach skierowanych w górę i przecinającą oś x w punktach x_1 i x_2. Gdzie współrzędne punktu x_1 to: minus 2, 0. Współrzędne x_2 to: 2, 0. Obszar znajdujący się po lewej stronie od punktu x_1 pomiędzy parabolą a osią x ma kolor zielony. Obszar znajdujący się pod osią x pomiędzy punktami x_1 i x_2 jest zaznaczony kolorem pomarańczowym. Obszar znajdujący się po prawej stronie od punktu x_2 pomiędzy parabolą a osią x ma kolor zielony. Wzór funkcji ma postać f(x)=1x^2+0x‑4. Ustawiając: a równe 5, b równe 2.5, oraz c równe 0 otrzymujemy: parabolę o ramionach skierowanych w górę i przecinającą oś x w punktach x_1 i x_2. Gdzie współrzędna x  punktu x_1 znajduje się pomiędzy minus 1 a 0. Współrzędne x_2 to: 0, 0. Obszar znajdujący się po lewej stronie od punktu x_1 pomiędzy parabolą a osią x ma kolor zielony. Obszar znajdujący się pod osią x pomiędzy punktami x_1 i x_2 jest zaznaczony kolorem pomarańczowym. Obszar znajdujący się po prawej stronie od punktu x_2 pomiędzy parabolą a osią x ma kolor zielony. Wzór funkcji ma postać f(x)=5x^2+2.5. Ustawiając: a równe 0, b równe 3, oraz c równe 6 otrzymujemy: prostą, która przecina oś x pomiędzy punktem minus 2 a minus 1 oraz przecina oś y na wysokości 5.
Polecenie 2

Korzystając z apletu, rozwiąż nierówność.

a) x2-5x+6<0,

b) -x2+5x>0,

c) 2 x 2 8 > 0,

d) 3x2+1>0.

Zestaw ćwiczeń interaktywnych

1
Pokaż ćwiczenia:
R1A1QZ5Q7P9AD1
Ćwiczenie 1
Zaznacz wszystkie nierówności kwadratowe z jedną niewiadomą. Możliwe odpowiedzi: 1. x indeks górny, trzy, koniec indeksu górnego, minus, dwa x, plus, jeden, mniejszy równy, zero, 2. a indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, większy niż, dwa a b, 3. x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, większy niż, x, 4. a indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, większy równy, a, plus, jeden, 5. początek ułamka, dwa zet indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus, trzy, mianownik, zet, koniec ułamka, mniejszy niż, jeden, 6. nawias, zet, minus, jeden, zamknięcie nawiasu, nawias, zet, plus, pięć, zamknięcie nawiasu, mniejszy równy, zero
R3Z3MJ267HPLB1
Ćwiczenie 2
Przeciągnij nierówności do odpowiedniego obszaru. Nierówność kwadratowa z jedną niewiadomą. Możliwe odpowiedzi: 1. pierwiastek kwadratowy z dwa koniec pierwiastka x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, większy niż, a x, 2. a b indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, większy niż, jeden, 3. minus, a indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, mniejszy niż, minus, jeden, 4. dwa pierwiastek sześcienny z trzy koniec pierwiastka zet indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, większy równy, jeden, 5. trzy x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, plus, b x, mniejszy niż, zero, 6. pierwiastek kwadratowy z dwa koniec pierwiastka a indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus, trzy, mniejszy niż, zero, 7. dwa x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, większy równy, zero Nierówność kwadratowa z więcej niż jedną niewiadomą. Możliwe odpowiedzi: 1. pierwiastek kwadratowy z dwa koniec pierwiastka x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, większy niż, a x, 2. a b indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, większy niż, jeden, 3. minus, a indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, mniejszy niż, minus, jeden, 4. dwa pierwiastek sześcienny z trzy koniec pierwiastka zet indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, większy równy, jeden, 5. trzy x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, plus, b x, mniejszy niż, zero, 6. pierwiastek kwadratowy z dwa koniec pierwiastka a indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus, trzy, mniejszy niż, zero, 7. dwa x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, większy równy, zero
2
Ćwiczenie 3

Na podstawie wykresu funkcji fx=x-12 określ odpowiedni  zbiór rozwiązań dla każdej z danych nierówności.

R1A756HLLZD4H
R1PLU4ZAZUV3O
Wybierz jedno nowe słowo poznane podczas dzisiejszej lekcji i ułóż z nim zdanie.
R1P3L3D6741MS3
Ćwiczenie 4
Zbiorem rozwiązań nierówności x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus, trzy x, minus, cztery, mniejszy niż, zero jest przedział nawias, minus, jeden, przecinek, cztery, zamknięcie nawiasu. Korzystając z informacji w zadaniu, połącz nierówność z odpowiadającym jej zbiorem rozwiązań. x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus, trzy x, minus, cztery, mniejszy równy, zero Możliwe odpowiedzi: 1. x, należy do, nawias, minus, jeden, przecinek, cztery, zamknięcie nawiasu, 2. x, należy do, nawias, minus, nieskończoność, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu ostrego, suma zbiorów nawias ostry, cztery, przecinek, nieskończoność, zamknięcie nawiasu, 3. x, należy do, nawias, minus, nieskończoność, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu, suma zbiorów nawias, cztery, przecinek, nieskończoność, zamknięcie nawiasu, 4. x, należy do, nawias ostry, minus, jeden, przecinek, cztery, zamknięcie nawiasu ostrego x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus, trzy x, większy niż, cztery Możliwe odpowiedzi: 1. x, należy do, nawias, minus, jeden, przecinek, cztery, zamknięcie nawiasu, 2. x, należy do, nawias, minus, nieskończoność, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu ostrego, suma zbiorów nawias ostry, cztery, przecinek, nieskończoność, zamknięcie nawiasu, 3. x, należy do, nawias, minus, nieskończoność, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu, suma zbiorów nawias, cztery, przecinek, nieskończoność, zamknięcie nawiasu, 4. x, należy do, nawias ostry, minus, jeden, przecinek, cztery, zamknięcie nawiasu ostrego minus, x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, plus, trzy x, plus, cztery, mniejszy równy, zero Możliwe odpowiedzi: 1. x, należy do, nawias, minus, jeden, przecinek, cztery, zamknięcie nawiasu, 2. x, należy do, nawias, minus, nieskończoność, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu ostrego, suma zbiorów nawias ostry, cztery, przecinek, nieskończoność, zamknięcie nawiasu, 3. x, należy do, nawias, minus, nieskończoność, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu, suma zbiorów nawias, cztery, przecinek, nieskończoność, zamknięcie nawiasu, 4. x, należy do, nawias ostry, minus, jeden, przecinek, cztery, zamknięcie nawiasu ostrego minus, x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, plus, trzy x, większy niż, minus, cztery Możliwe odpowiedzi: 1. x, należy do, nawias, minus, jeden, przecinek, cztery, zamknięcie nawiasu, 2. x, należy do, nawias, minus, nieskończoność, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu ostrego, suma zbiorów nawias ostry, cztery, przecinek, nieskończoność, zamknięcie nawiasu, 3. x, należy do, nawias, minus, nieskończoność, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu, suma zbiorów nawias, cztery, przecinek, nieskończoność, zamknięcie nawiasu, 4. x, należy do, nawias ostry, minus, jeden, przecinek, cztery, zamknięcie nawiasu ostrego
1
Ćwiczenie 5

Na rysunku przedstawione jest rozwiązanie nierówności:

R1DKKRAACBHL5
R2MX22OKD148J
Możliwe odpowiedzi: 1. początek ułamka, jeden, mianownik, sześć, koniec ułamka, nawias, x, plus, dwa, zamknięcie nawiasu, nawias, x, minus, trzy, zamknięcie nawiasu, większy niż, zero, 2. początek ułamka, jeden, mianownik, sześć, koniec ułamka, nawias, x, plus, dwa, zamknięcie nawiasu, nawias, x, minus, trzy, zamknięcie nawiasu, mniejszy równy, zero, 3. początek ułamka, jeden, mianownik, sześć, koniec ułamka, nawias, x, plus, dwa, zamknięcie nawiasu, nawias, x, minus, trzy, zamknięcie nawiasu, mniejszy niż, zero, 4. początek ułamka, jeden, mianownik, sześć, koniec ułamka, nawias, x, minus, dwa, zamknięcie nawiasu, nawias, x, plus, trzy, zamknięcie nawiasu, mniejszy niż, zero
2
Ćwiczenie 6
RV1VAF8L9QHGQ1
Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.
R16QKXBJQXOL2
Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.
2
Ćwiczenie 7

Interpretacja graficzna której nierówności jest przedstawiona na rysunku?

RPUHXQE5JA1EZ
R18STNQQJPU8Z
Możliwe odpowiedzi: 1. nawias, x, minus, dwa, zamknięcie nawiasu, indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, większy niż, zero, 2. nawias, x, plus, dwa, zamknięcie nawiasu, indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, większy niż, zero, 3. nawias, x, minus, dwa, zamknięcie nawiasu, indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, mniejszy niż, zero, 4. nawias, x, plus, dwa, zamknięcie nawiasu, indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, mniejszy niż, zero
2
Ćwiczenie 8
R1MKX3NHC8JN8
Zaznacz wszystkie zdania prawdziwe. Możliwe odpowiedzi: 1. Nierówność kwadratowa ma jedno rozwiązanie, dwa rozwiązania lub nie posiada rozwiązań., 2. Nierówność kwadratowa może mieć, zero, jedno lub nieskończenie wiele rozwiązań., 3. Jeżeli wyróżnik trójmianu kwadratowego jest ujemny, to nierówność nie ma rozwiązania., 4. Jeżeli wyróżnik trójmianu kwadratowego jest ujemny, to nierówność ma nieskończenie wiele rozwiązań., 5. Nierówność kwadratowa może mieć jedno rozwiązanie.
2
Ćwiczenie 9

Poniższy rysunek jest interpretację geometryczną nierówności:

RS932L7GH2F2M
RG2Z4OR5C9JJU
Możliwe odpowiedzi: 1. x nawias, x, minus, dwa, zamknięcie nawiasu, większy równy, zero, 2. minus, x nawias, x, plus, dwa, zamknięcie nawiasu, większy równy, zero, 3. minus, x nawias, x, minus, dwa, zamknięcie nawiasu, większy równy, zero, 4. minus, x nawias, x, plus, dwa, zamknięcie nawiasu, większy niż, zero
1
Ćwiczenie 10
R1LP1X2M7APTV21
Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.
R6BSOZT6GR6OB
Dana jest ilustracja, na której znajduje się oś x. Na tej osi zaznaczone są dwa niezamalowane punkty o współrzędnych: 0 oraz trzy. Przez te punkty przechodzi parabola o ramionach skierowanych w górę. Obszar znajdujący się nad osią x, przed punktem 0 oraz za punktem 3 jest zaznaczony na niebiesko. Zastanów się jaki jest wzór tej nierówności kwadratowej i zaznacz prawidłową odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. x nawias x, minus, trzy zamknięcie nawiasu, większy niż, zero, 2. minus, x nawias x, minus, trzy zamknięcie nawiasu, większy niż, zero, 3. minus, nawias x, minus, cztery zamknięcie nawiasu nawias x, plus, dwa zamknięcie nawiasu, większy równy, zero, 4. nawias x, plus, cztery zamknięcie nawiasu nawias x, minus, dwa zamknięcie nawiasu, mniejszy równy, zero
3
Ćwiczenie 11

Korzystając z rysunku, na którym przedstawiony jest wykres funkcji f, wybierz rozwiązanie nierównościf(x)0 .

R9MA6U5B2GL4F
R1DS78ABHP22J
Możliwe odpowiedzi: 1. x, należy do, nawias, minus, nieskończoność, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu ostrego, suma zbiorów nawias ostry, cztery, przecinek, nieskończoność, zamknięcie nawiasu, 2. x, należy do, nawias, minus, jeden, przecinek, cztery, zamknięcie nawiasu, 3. x, należy do, liczby rzeczywiste, 4. x, należy do, nawias, minus, nieskończoność, przecinek, minus, jeden, zamknięcie nawiasu, suma zbiorów nawias, cztery, przecinek, nieskończoność, zamknięcie nawiasu

Słownik

nierówność kwadratowa z niewiadomą x
nierówność kwadratowa z niewiadomą x

jest to każda nierówność postaci:

ax2+bx+c>0 lub ax2+bx+c0 lub ax2+bx+c<0 lub ax2+bx+c0

gdzie:
a, b, c – są dowolnymi liczbami rzeczywistymi i a0

parabola
parabola

wykres funkcji kwadratowej fx=ax2+bx+c, dla a0