Równania i nierówności kwadratowe
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.
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.
Nierównością kwadratową z niewiadomą nazywamy każdą nierówność postaci:
lub
lub
lub
gdzie: , , – są ustalonymi liczbami rzeczywistymi i .
Wykresem funkcji kwadratowej , dla jest parabola. Wykres funkcji kwadratowej może mieć z osią dwa punkty wspólne, jeden punkt wspólny lub nie posiadać punktów wspólnych. Położenie paraboli w układzie współrzędnych jest uzależnione od współczynnika 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 :

Interpretacja graficzna rozwiązań nierówności kwadratowej :

Korzystając z wykresu funkcji f rozwiążemy nierówność .

ParabolaParabola ma dwa punkty wspólne z osią odciętych - funkcja ma dwa miejsca zerowe i , czyli . Uwzględniając znak nierówności interesuje nas ten fragment wykresu, który znajduje się powyżej osi .
Zatem zbiorem rozwiązań nierówności są wszystkie liczby takie, że
.
Korzystając z wykresu funkcji f rozwiążemy nierówność .

Funkcja kwadratowa ma jedno miejsce zerowe równe , czyli .
Uwzględniając znak nierówności interesuje nas ten fragment wykresu, który znajduje się powyżej osi .
Zatem zbiorem rozwiązań nierówności są wszystkie liczby takie, że
.
Zbiór rozwiązań możemy zapisać również w postaci .
Rozwiążemy nierówność , korzystając z wykresu odpowiedniej funkcji.

Ramiona paraboli są skierowane do dołu, zatem .
Funkcja kwadratowa ma dwa miejsca zerowe i , czyli .
Uwzględniając znak nierówności interesuje nas ten fragment wykresu, który znajduje się poniżej osi wraz z punktami leżącymi na osi .
Zbiór rozwiązań nierówności tworzą wszystkie liczby takie, że
.
Na podstawie wykresu funkcji kwadratowej
rozwiążemy nierówności:
a)
b)

Funkcja przyjmuje wartości dodatnie dla każdego , ponieważ cały wykres funkcji znajduje się powyżej osi .
a)
Zbiór rozwiązań nierówności tworzą wszystkie liczby takie, że .
b)
Zbiorem rozwiązań nierówności jest zbór pusty, co zapisujemy
Rozwiążemy nierówność , korzystając z wykresu odpowiedniej funkcji.

Ramiona paraboliparaboli są skierowane do dołu, zatem .
Funkcja kwadratowa nie posiada miejsc zerowych, czyli .
Uwzględniając znak nierówności interesuje nas ten fragment wykresu, który znajduje się poniżej osi .
Zatem zbiór rozwiązań nierówności tworzą wszystkie liczby takie, że .
Aplet
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.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1NPEN17Z
Korzystając z apletu, rozwiąż nierówność.
a) ,
b) ,
c) ,
d) .
Zestaw ćwiczeń interaktywnych
Na podstawie wykresu funkcji określ odpowiedni zbiór rozwiązań dla każdej z danych nierówności.

Na rysunku przedstawione jest rozwiązanie nierówności:

Interpretacja graficzna której nierówności jest przedstawiona na rysunku?

Poniższy rysunek jest interpretację geometryczną nierówności:

Korzystając z rysunku, na którym przedstawiony jest wykres funkcji , wybierz rozwiązanie nierówności .

Słownik
jest to każda nierówność postaci:
lub lub lub
gdzie:
, , – są dowolnymi liczbami rzeczywistymi i
wykres funkcji kwadratowej , dla