Задание 15 ЕГЭ, математика (профиль): Неравенства с модулем

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 15Неравенства с модулямиРациональные неравенства

Решите неравенство: 1 минус дробь: числитель: 2, знаменатель: конец дроби |x| меньше или равно дробь: числитель: 23, знаменатель: x в квадрате конец дроби .

В подтеме 28 задач
Разбор
Главная идея: Свести неравенство к виду f(∣x∣)x2≤0\dfrac{f(|x|)}{x^2}\le0, разложить квадратный трёхчлен по ∣x∣|x| на множители и убрать заведомо положительный множитель, после чего снять модуль с учётом x≠0x\neq0.
  1. ОДЗ: x≠0x\neq0 (модуль и дробь с x2x^2 в знаменателе).

  2. Переносим всё влево и приводим к общему знаменателю x2x^2: 1−2∣x∣≤23x2  ⟺  x2−2∣x∣−23x2≤0.1-\frac{2}{|x|}\le\frac{23}{x^2}\iff\frac{x^2-2|x|-23}{x^2}\le0.

  3. Заметим, что x2=∣x∣2x^2=|x|^2, поэтому удобно сделать замену t=∣x∣≥0t=|x|\ge0 и рассматривать квадратный трёхчлен t2−2t−23t^2-2t-23. Его корни: t=1±26t=1\pm2\sqrt6. Значит t2−2t−23=(t−1−26)(t−1+26)=(t−1−26)(t+26−1).t^2-2t-23=(t-1-2\sqrt6)(t-1+2\sqrt6)=(t-1-2\sqrt6)(t+2\sqrt6-1).

  4. Второй множитель t+26−1t+2\sqrt6-1 всегда положителен при t≥0t\ge0, так как 26−1>02\sqrt6-1>0. Поэтому знак всего выражения определяется первым множителем, и неравенство равносильно ∣x∣−1−26x2≤0,x≠0.\frac{|x|-1-2\sqrt6}{x^2}\le0,\quad x\neq0.

  5. Так как x2>0x^2>0 (кроме нуля, который уже исключён), знак дроби совпадает со знаком числителя: ∣x∣−1−26≤0  ⟺  ∣x∣≤1+26.|x|-1-2\sqrt6\le0\iff|x|\le1+2\sqrt6.

  6. Раскрываем модуль: −1−26≤x≤1+26-1-2\sqrt6\le x\le1+2\sqrt6, но с учётом x≠0x\neq0 получаем два промежутка: −1−26≤x<0или0<x≤1+26.-1-2\sqrt6\le x<0\quad\text{или}\quad0<x\le1+2\sqrt6.

  7. Записываем ответ в виде объединения полуинтервалов.

Типичные ошибки

  • Забывают исключить x=0x=0 из ОДЗ, так как в исходном выражении есть деление на ∣x∣|x| и x2x^2.
  • Ошибочно считают, что оба корня квадратного уравнения по t=∣x∣t=|x| дают решения, не проверяя знак второго множителя (который всегда положителен).
  • При раскрытии модуля забывают, что решение симметрично относительно нуля, и теряют один из промежутков.
Непонятно?

Похожие задачи