Równania i nierówności kwadratowe
4. Nierówności kwadratowe
Obliczanie „delty” – czyli wyróżnika trójmianu kwadratowego to bardzo ważne i powszechnie używane narzędzie pracy matematyków. Znak delty mówi o liczbie rozwiązań równania kwadratowego. Podczas rozwiązywania nierówności kwadratowych zupełnych również obliczamy wyróżnik trójmianu kwadratowego i pierwiastki równania (jeżeli istnieją). Następnie, na podstawie rysunku odczytujemy zbiór rozwiązań nierówności.
Rozwiążesz nierówność kwadratową.
Nierówności, w których wszystkie współczynniki trójmianu kwadratowego są różne od , nazywamy nierównościami kwadratowymi zupełnymi.
Nierówności, w których współczynniki trójmianu kwadratowego lub są równe , nazywamy nierównościami kwadratowymi niezupełnymi.
Nierówności kwadratowe niezupełne
W tego typu nierównościach, wykorzystując wzory skróconego mnożenia lub wyłączanie wspólnego czynnika przed nawias, możemy doprowadzić np. lewą stronę nierówności do postaci iloczynowej. Następnie, na podstawie odpowiedniego rysunku odczytamy zbiór rozwiązań nierówności.
Rozwiążemy nierówność kwadratową niezupełną .
Zapiszemy nierówność w postaci równoważnej.
Obliczamy miejsca zerowe funkcji .
lub
lub
Szkicujemy przybliżony wykres funkcji . Parabola ma ramiona skierowane „do góry”, bo współczynnik przy jest dodatni i wykres przechodzi przez wyznaczone punkty.

Zbiór rozwiązań: .
Rozwiążemy nierówność .
Lewa strona nierówności jest liczbą dodatnią, a prawa strona jest równa zero. Zatem nierówność jest sprzeczna. Nie posiada rozwiązań.
Rozwiążemy nierówność kwadratową niezupełnąnierówność kwadratową niezupełną .
Wyłączymy przed nawias.
Wyznaczamy miejsca zerowe funkcji .
lub
Szkicujemy parabolę, która ma ramiona skierowane „do dołu” i przechodzi na osi przez punkty o współrzędnej odpowiednio i .

Funkcja przyjmuje wartości ujemne dla .
Rozwiązaniem nierówności jest .
Rozwiążemy nierówność kwadratową .
Przenosimy niewiadome na lewą stronę nierówności.
Wyłączymy przed nawias.
Aby wyznaczyć miejsca zerowe funkcji rozwiązujemy równanie .
lub
lub
Szkicujemy przybliżony wykres funkcji.
Ramiona paraboli są skierowane do dołu, bo współczynnik przy jest ujemny.

Zbiorem rozwiązań nierówności jest .
Wyznaczymy sumę i iloczyn całkowitych rozwiązań nierówności
i .
Zajmiemy się najpierw rozwiązaniem nierówności .

Zbiór całkowitych rozwiązań nierówności to .
Rozwiążemy nierówność .

Całkowite rozwiązania tej nierówności to .
Wyznaczymy teraz sumę i iloczyn całkowitych rozwiązań nierówności.
.
Obliczymy, dla jakich funkcja przyjmuje wartości większe od wartości funkcji .
Warunki zadania będą spełnione dla należących do zbioru rozwiązań nierówności .
lub

Funkcja przyjmuje wartości większe od wartości funkcji dla .
Rozwiążemy nierówność kwadratową zupełnąnierówność kwadratową zupełną .
Skorzystamy z własności odpowiedniej funkcji kwadratowej. W celu wyznaczenia miejsc zerowych funkcji rozwiążemy najpierw równanie .
Następnie na osi liczbowej zaznaczymy miejsca zerowe utworzonej funkcji oraz szkicujemy parabolę, będącą wykresem tej funkcji, przechodzącą przez wyznaczone punkty. Ramiona paraboli skierowane są do góry, bo współczynnik przy jest dodatni.

Z wykresu odczytujemy, że .
Zbiór rozwiązań nierówności tworzą wszystkie liczby .
Rozwiążemy nierówność kwadratową z niewiadomąnierówność kwadratową z niewiadomą :
.
Obliczamy miejsce zerowe odpowiedniej funkcji .
Funkcja posiada jedno miejsce zerowe, a ramiona paraboli będącej wykresem funkcji skierowane są do dołu, bo współczynnik przy jest liczbą ujemną.

Obliczymy zbiór rozwiązań nierówności .
.
Rozpatrzymy najpierw równanie . Równanie nie ma pierwiastków. Współczynnik przy jest dodatni, zatem parabola, będąca interpretacją geometryczną równania, znajduje się nad osią .

Nierówność jest sprzeczna.
Rozwiążemy nierówność .
.
Równanie nie posiada rzeczywistych rozwiązań.
Ramiona paraboli, bedącej interpretacją geometryczną równania, skierowane są do dołu, zatem parabola znajduje się pod osią .

Oznacza to, że nierówność jest prawdziwa dla dowolnego .
Animacja multimedialna
Zapoznaj się z animacją oraz ze sposobami rozwiązywania nierówności kwadratowych niezupełnych.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RGBTXBQNAR1TH
Film nawiązujący do treści lekcji dotyczącej nierówności kwadratowych niezupełnych.
Aplet
Otwórz Aplet geogebry pokazujący sposób rozwiązywania nierówności kwadratowych niezupełnych. Przeanalizuj etapy rozwiązania nierówności i odczytania z rysunku zbioru rozwiązań nierówności.
Zapoznaj się z opisem apletu geogebry pokazującym sposób rozwiązywania nierówności kwadratowych niezupełnych. Przeanalizuj etapy rozwiązania nierówności i odczytania z rysunku zbioru rozwiązań nierówności.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D71U1RC52
W aplecie zamieszczono układ współrzędnych z poziomą osią X od minus sześciu do pięciu oraz z pionową osią Y od minus czterech do czterech. Na płaszczyźnie narysowana jest parabola, której równanie możemy zmieniać. Poniżej układu współrzędnych znajdują się pola wyboru nierówności: znak mniejszości, mniejszości lub równości, większości i większości lub równości. Można wybrać jedno pole naraz. Pod polami wyświetla się wzór paraboli. Poniżej znajduje się przycisk „Pokaż odpowiedź”. Po kliknięciu przycisku pokazuje się zbiór rozwiązań nierówności. Poniżej znajdują się dwa suwaki, czyli dwa poziome odcinki, a na każdym z nich znajduje się punkt. Punktem można manewrować po całej długości odcinka, zmieniając wartość danego parametru przypisanego do suwaka. Suwak po lewo dotyczy wartości wyrazu a, a przedział, z jakiego można wybrać wartość dla a to od minus pięciu do pięciu co jedną dziesiątą. Prawym suwakiem można wybrać wartość wyrazu b dla takiego samego przedziału od minus pięciu do pięciu.
Podamy kilka przykładów możliwych nierówności.
Przykład pierwszy. Wybieramy znak mniejszości i parametry a równa się minus 5, b równa się 5. Wzór równania będzie więc postaci: . Zbiór rozwiązań dla tej nierówności to . Graficznym rozwiązaniem jest parabola z ramionami skierowanymi w dół. Ramiona paraboli przecinają oś X w niezamalowanych punktach . Kolorem wyróżniono część poniżej osi X.
Przykład drugi. Wybieramy znak mniejszy równy i parametry a równa się minus 3, b równa się minus trzy. Wzór równania będzie więc postaci: . Zbiór rozwiązań dla tej nierówności to . Graficznym rozwiązaniem jest parabola z ramionami skierowanymi w dół. Ramiona paraboli przecinają oś X w zamalowanych punktach . Kolorem wyróżniono część poniżej osi X.
Przykład trzeci. Wybieramy znak większości i parametry a równa się 1, b równa się 2. Wzór równania będzie więc postaci: . Zbiór rozwiązań dla tej nierówności to . Graficznym rozwiązaniem jest parabola z ramionami skierowanymi w górę. Ramiona paraboli przecinają oś X w niezamalowanych punktach . Kolorem wyróżniono część powyżej osi X.
Przykład czwarty. Wybieramy znak większy lub równy i parametry a równa się dwa i jedna druga, b równa się minus 1 i osiem dziesiątych. Wzór równania będzie więc postaci: . Zbiór rozwiązań dla tej nierówności to . Graficznym rozwiązaniem jest parabola z ramionami skierowanymi w górę. Ramiona paraboli przecinają oś X w zamalowanych punktach . Kolorem wyróżniono część powyżej osi X.
Rozwiąż nierówności:
,
,
,
.
Animacja multimedialna
Zapoznaj się z animacją pokazującą różne sposoby rozwiązywania nierówności kwadratowych zupełnych.
Rozwiąż nierówność. Zastosuj sposoby rozwiązania nierówności pokazane w animacji.
,
,
.
Aplet
Otwórz Aplet pokazujący sposób rozwiązywania nierówności oraz nierówności .
Przeanalizuj etapy rozwiązania i odczytania z rysunku zbioru rozwiązań.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D71U1RC52
Zestaw ćwiczeń interaktywnych
Przeciągnij w wyznaczone miejsca odpowiednie liczby. x, należy do, nawias, minus, nieskończoność, przecinek luka do uzupełnienia zamknięcie nawiasu ostrego suma zbiorów nawias ostry luka do uzupełnienia przecinek, nieskończoność zamknięcie nawiasu
A, równa się, nawias klamrowy, x, należy do, liczby rzeczywiste, średnik, x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus, cztery x, minus, pięć, mniejszy niż, zero, zamknięcie nawiasu klamrowego,
B, równa się, nawias klamrowy, x, należy do, liczby rzeczywiste, średnik, x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, plus, x, minus, dwanaście, mniejszy niż, zero, zamknięcie nawiasu klamrowego. Możliwe odpowiedzi: 1. A, równa się, nawias, minus, jeden, przecinek, pięć, zamknięcie nawiasu, 2. , 3. , 4.
Słownik
każda nierówność postaci
lub lub lub
gdzie:
, , – są ustalonymi liczbami rzeczywistymi i
nierówność, w której współczynniki trójmianu kwadratowego lub są równe
jest to każda nierówność postaci:
lub lub lub
gdzie:
, , – są ustalonymi liczbami rzeczywistymi i
nierówność, w której wszystkie współczynniki trójmianu kwadratowego są różne od
