Parametrami nazywamy litery, które w zadaniu oznaczają liczby dane. Parametry zwykle oznacza się początkowymi lub środkowymi literami alfabetu. Rola parametru sprowadza się do tego, że w zależności od jego wartości dana nierówność spełnia,  bądź nie,  zadane warunki dotyczące zbioru jej rozwiązań lub innych własności.

nierówność wymierna
Definicja: nierówność wymierna

Nierównością wymierną nazywamy nierówność postaci: WxVx>0 lub WxVx<0, lub WxVx0, lub WxVx0, gdzie WxVx są wielomianami i  Vx nie jest wielomianem zerowym.

Każdej nierówności wymiernej możemy przyporządkować równoważną jej  (w danej dziedzinie) odpowiednią nierówność wielomianową:

  • WxVx>0Wx·Vx>0

  • WxVx<0Wx·Vx<0

  • WxVx0Wx·Vx0

  • WxVx0Wx·Vx0

Przykład 1

Pokażemy, dla jakich wartości parametru m nierówność 2mx2+3<3 jest prawdziwa dla wszystkich liczb rzeczywistych.

Rozwiązanie:

2mx2+3<3

Określamy dziedzinędziedzinadziedzinę nierówności: x.

Ponieważ mianownik jest stale dodatni, mnożymy nierówność obustronnie przez ten mianownik otrzymując:

2m<3x2+3

Po wykonaniu przekształceń równoważnych oraz uporządkowaniu otrzymujemy nierówność kwadratową:

3x2-2m+9>0

Ponieważ współczynnik a jest dodatni, więc aby ta nierówność była prawdziwa dla wszystkich liczb rzeczywistych, jej wykres musi być położony ponad osią X. Zatem spełniony musi być warunek:

Δ<0

Δ=-4·3·-2m+9=24m-108

24m-108<024m<108m<412

Odpowiedź:

Dana nierówność jest prawdziwa dla wszystkich liczb rzeczywistych dla m-,412.

Przykład 2

Pokażemy, dla jakich wartości parametru a nierówność x3+x2-x-1x-a<0 nie ma rozwiązań całkowitych dodatnich.

Ustalmy dziedzinę nierówności: xa.

Danej nierówności przyporządkujmy równoważną jej nierówność wielomianową:

x3+x2-x-1x-a<0

Wielomian stopnia trzeciego rozłóżmy na czynniki liniowe drogą grupowania wyrazów:

x2x+1-x+1x-a<0

x+1x2-1x-a<0

x+1x+1x-1x-a<0

x+12x-1x-a<0

Miejscami zerowymi (pierwiastkami) otrzymanego wielomianu są liczby: x=-1, x=1, x=a.

Zauważmy ponadto, że x=-1 jest pierwiastkiem podwójnympierwiastek podwójny wielomianupierwiastkiem podwójnym.

Aby przedstawić ilustrację graficzną nierówności i ustalić jej rozwiązania, należy rozważyć 5 przypadków:

  1. a<-1, wtedy rozwiązaniem nierówności są liczby rzeczywiste xa,-1-1,1, a więc nie ma w zbiorze rozwiązań liczb całkowitych dodatnich.

    R1bL0a6RaNpL8

  2. a=-1, wtedy nierówność przyjmuje postać:

    x+12x-1x-a<0

    x+12x-1x+1<0

    x+13x-1<0

    Zauważmy, że x=-1 jest pierwiastkiem trzykrotnym wielomianupierwiastek k–krotny wielomianupierwiastkiem trzykrotnym wielomianu. Zatem rozwiązaniem nierówności są liczby rzeczywiste x-1,1, a więc nie ma w zbiorze rozwiązań liczb całkowitych dodatnich.

    RZg7kD4BbwtEk

  3. a-1,1, wtedy rozwiązaniem nierówności są liczby rzeczywiste xa,1, a więc nie ma w zbiorze rozwiązań liczb całkowitych dodatnich.

    Ri2lewW1VBUIy

  4. a=1, wtedy nierówność przyjmuje postać:

    x+12x-1x-a<0

    x+12x-1x-1<0

    x+12x-12<0

    Zauważmy, że oba pierwiastki x=-1 oraz x=1 są podwójne, zatem nierówność jest sprzeczna: x, a więc nie ma w zbiorze rozwiązań liczb całkowitych dodatnich.

  5. a>1, wtedy rozwiązaniem nierówności są liczby rzeczywiste x1,a, a więc o ile a2, to nie ma w zbiorze rozwiązań liczb całkowitych dodatnich, ale jeśli a>2 (jak na poniższym rysunku), to zbiór rozwiązań zawiera co najmniej jedną liczbę całkowitą dodatnią.

    R1afljJtLGOWJ

Odpowiedź:

Nierówność x3+x2-x-1x-a<0 nie ma rozwiązań całkowitych dodatnich dla a-,2.

Przykład 3

Pokażemy, dla jakich wartości parametru b wykresy funkcji fx=bx, gdzie x0, b0 oraz gx=b-1x nie mają punktów wspólnych.

Zauważmy, że wykresem funkcji fx=bx jest hiperbola położona w

  • IIII ćwiartce układu współrzędnych, jeśli b>0 lub

  • IIIV ćwiartce układu współrzędnych, jeśli b<0,

zaś wykresem funkcji gx=b-1x jest prosta przechodząca przez początek układu współrzędnych oraz

  • IIII ćwiartkę układu współrzędnych, jeśli b>1 lub

  • IIIV ćwiartkę układu współrzędnych, jeśli b<1.

Aby ustalić kiedy prosta nie będzie miała punktów wspólnych z hiperbolą, rozważymy następujące przypadki uwzględniające różne położenia prostej i hiperboli:

  • b<0b<1b-,0, np.

    RlXpXDJUUpMB1

    Grafika pokazuje, że w takim przypadku wykresy funkcji mają zawsze dwa punkty wspólne, ponieważ „zajmują” te same ćwiartki układu współrzędnych.

  • b<0b>1b.

  • b>0b<1b0,1, np.

    RTH9NuLvQLtX7

    W tym przypadku wykresy funkcji przebiegają przez różne ćwiartki układu współrzędnych, a zatem nie mają punktów wspólnych.

  • b>0b>1b1,, np.

    R1RFheG3h8mRA

    W tym przypadku wykresy funkcji mają zawsze dwa punkty wspólne, ponieważ „zajmują” te same ćwiartki układu współrzędnych.

Pozostaje rozważyć przypadek szczególny, tj.

  • b=1fx=1x oraz gx=0, wykresy funkcji nie mają punktów wspólnych.

    R1I8nf8AgmMW0

Odpowiedź:

Wykresy funkcji fx=bx, gdzie x0, b0 oraz gx=b-1x nie mają punktów wspólnych dla b0,1.

Przykład 4

Dana jest funkcja wymierna fx=kx+k2-2x-k, gdzie xk, k0. Pokażemy, dla jakich wartości parametru k funkcja ta jest funkcją przedziałami malejącą, posiadającą ujemne miejsce zerowe.

Wykonamy przekształcenie wzoru funkcji do postaci kanonicznej:

fx=kx+k2-2x-k=kx-k+2k2-2x-k=k+2k2-2x-k

Aby funkcja ta była przedziałami malejąca, musi spełniać warunek:

2k2-2>0

k2-1>0

Stąd

k-1k+1>0

R1KvWC3kek6N1

Zatem dla k-,-11, badana funkcja jest przedziałami  malejąca.

Zbadamy teraz dla jakich wartości parametru k funkcja y=fx posiada ujemne miejsce zerowe:

fx=0kx+k2-2x-k=0kx+k2-2=0

kx=2-k2 |:k0

x=2-k2k

2-k2k<0

k2-k2<0

k2-k2+k<0

RPbHBiB8YBM23

Zatem dla k-2,02, badana funkcja ma ujemne miejsce zerowe.

Pozostaje ustalenie, dla jakich wartości parametru k spełnione są oba warunki:

RAv368lqG8Z0O

Odpowiedź:

funkcja fx=kx+k2-2x-k, gdzie xk jest funkcją  malejącą posiadającą ujemne miejsce zerowe dla k-2,-12,.

Słownik

dziedzina
dziedzina

dziedziną nierówności wymiernej WxVx>0 lub WxVx<0, lub WxVx0, lub WxVx0 jest zbiór wszystkich liczb rzeczywistych z wyłączeniem pierwiastków wielomianu Vx

pierwiastek podwójny wielomianu
pierwiastek podwójny wielomianu

liczbę p nazywamy pierwiastkiem podwójnym (lub dwukrotnym) wielomianu Wx wtedy, gdy wielomian ten można przedstawić w postaci Wx=x-p2·Qx, gdzie Qp0

pierwiastek k–krotny wielomianu
pierwiastek k–krotny wielomianu

liczbę p nazywamy pierwiastkiem k-krotnym wielomianu Wx wtedy, gdy wielomian ten można przedstawić w postaci Wx=x-pk·Qx, gdzie Qp0