Задание 15 ЕГЭ: неравенства с модулем — метод и разбор примеров

Задачи (28)

Ответы кратко — все задачи подтемы
№УсловиеОтвет
507667Решите неравенство ((x + 1) ^(−1) − (x + 6) ^(−1))² ≤ (|x²−10x|)/((x²+7x+6)²).…(−∞; − 6) \cup (−6;5 − 5 √(2) ] \cup { 5 } \cup [ 5 + 5 √(2)
507670Решите неравенство ((−x + 1) ^(−1) − (−x + 4) ^(−1))² ≤ (|x²+6x|)/((x²−5x+4)²).…(−∞; − 3 − 3 √(2) ] \cup { − 3 } \cup [ − 3 + 3 √(2);4) \cup
508380Решите неравенство: 3|x + 3| − 3x ≤ 14 − |2 − x|.…[ − 3;7 ].
508405Решите неравенство: 25x² − 3\left| 3 −. 5x | < 30x − 9.…(0; 3/5) \cup (3/5; 6/5).
508407Решите неравенство: 25x² − 4\left| 8 −. 5x | < 80x − 64.…(4/5; 8/5) \cup (8/5; 12/5).
508422Решите неравенство: 3|x + 1| + 1/2 |x − 2| − 3/2 x ≤ 8.…[ − 2;3 ].
508424Решите неравенство: 3x − |x + 8| − |1 − x| ≤ −6.…(−∞;1 ].
508430Решите неравенство: \left| x + 2 | − x\left| x | ≤ 0.…[ 2; + ∞).
508433Решите неравенство: \left | 2x² + 19/8 x − 1/8 | ≥ 3x² + 1/8 x − 19/8.…[ − 1;3 ].
508435Решите неравенство: \left | x² − 29/12 x − 35/12 | ≥ 2x² − 61/12 x − 19/12.…[ − 0,5;3 ].
508443Решите неравенство: (0,2^(|x²−4x+2|)−0,04)/(3−x) ≤ 0.…(−∞;0 ] \cup { 2 } \cup (3;4 ]. (−∞;0 ] \cup { 2 } \cup (3;4
508445Решите неравенство: (3^(|x²−2x−1|)−9)/x ≥ 0.…[ − 1;0) \cup { 1 } \cup [ 3; + ∞).
508567Решите неравенство: \left| 2/3 x − 2/3 |. ^(x − 1,2) + \left| 2/3 x − 2/3 | ^(1,2 − x) ≤ 2…{ − 0,5;1,2;2,5 }.
508345Решите неравенство: 1 − дробь: числитель: 2, знаменатель: конец дроби |x| ≤ 23/x².…[ − 1 − 2 корень из 6;0) \cup (0;1 + 2 √(6) ]. [ − 1 − 2 кор
515203Решите неравенство |3 ^(x + 1) − 9 ^x | + |9 ^x − 5 · 3 ^x + 6|\leqslant6 − 2 · 3 ^x.…(−∞; log_(3) 2 ] \cup { 1 }.
516276Решите неравенство 2 ^(|x|) − 6 − (9·2^(|x|)−37)/(4^(|x|)−7·2^(|x|)+12) ≤ 1/(2^(|x|)−4).…[ − 3; − 2) \cup (−2; − log_2 3) \cup { 0 } \cup (log_2 3;2)
525070Решите неравенство |x + 1| − 6/(|x+1|) \leqslant5.…[ − 7; − 1) \cup (−1;5 ].
530065Решите неравенство: (|x²+2x−3|−|x²+3x+5|)/(2x+1) \geqslant0.…[ − 8; − 2 ]. [ − 8; − 2 ].
530238Решите неравенство: |x² − 3x + 1| ≥ √(4x ^4 − 4x² + 1).…[ − (3+√(17))/2;0 ] \cup [ (−3+√(17))/2;1 ].
560732Решите неравенство: 5 ^(\tfracx² − 7|x| + 10) x² − 6x + 9\leqslant1.…[ − 5; − 2 ] \cup [ 2;3) \cup (3;5 ].
628916Решите неравенство: (x^4−6x²+5)/(|x²+3x|) \geqslant0.…(−∞; − 3) \cup (−3; − корень из 5 ] \cup [ − 1; 0) \cup (0;
630663Решите неравенство: (9|x²−22x+105|)/(17−|x+2|) − |22x − x² − 105| ≤ 0.…(−∞; − 19) \cup [ − 10;6 ] \cup { 7 } \cup (15; + ∞).
635752Решите неравенство: log_(0,5) (\left|x²−2x|+4)/(|x+2|+x²) ≤ 0.…(−∞; дробь: числитель: 1 + корень из: начало аргумента: 17,
639114Решите неравенство: 3 ^(2 x + 1) + 4 · 3 ^x + 2 · |3 ^x − 2| ≥ 5.…[ − 1; + ∞).
645373Решите неравенство: 3/(x²−6|x|+9) − 4/(|x|−3) + 1 ≥ 0.…(−∞; − 6 ] \cup [ − 4; − 3) \cup (−3; 3) \cup (3; 4 ] \cup [
645665Решите неравенство: ((x²+x+1)²−2|x³+x²+x|−3x²)/(10x²−17x−6) ≥ 0.…(−∞; − 2 − корень из 3 ] \cup (−0,3; − 2 + корень из 3 ] \cu
651032Решите неравенство (x³−27)/(|x−3|) − x|x − 3| ≥ 0.…(−∞; − 1,5 ] \cup (3; + ∞).
669114Решите неравенство: ((|x²−8x+16|−|x−4|)·(|x+6|−|x−2|))/((|x²−1|−8)·(x²−6|x|+5)) ≤ 0.…(−∞; − 5) \cup (−3; − 2 ] \cup (−1; 1) \cup { 4 }.

О чём эта подтема

В задании 15 профильного ЕГЭ часто встречаются неравенства, где модуль стоит не сам по себе, а внутри дробно-рациональной конструкции — вместе с суммой или разностью дробей вида 1x+a\frac{1}{x+a}, возведёнными в квадрат. Такие неравенства выглядят громоздко, но за внешней сложностью скрывается стандартная схема: упростить левую часть до квадрата одной дроби, заметить совпадение знаменателей слева и справа, сократить их и получить простое неравенство с модулем от квадратного трёхчлена. Дальше это уже классическая задача на снятие модуля и решение квадратных неравенств.

Эта подтема проверяет одновременно три навыка: работу с алгебраическими дробями (приведение к общему знаменателю, разложение на множители), понимание свойств модуля и аккуратность с областью допустимых значений. Именно ОДЗ чаще всего становится причиной потери баллов, поэтому ей стоит уделить отдельное внимание на каждом шаге.

Что нужно знать

Определение модуля. Для любого числа aa: ∣a∣={a,a≥0−a,a<0|a| = \begin{cases} a, & a \ge 0 \\ -a, & a < 0 \end{cases} Отсюда следует важное тождество, которое чаще всего и используется в таких задачах: ∣a∣2=a2для любого a.|a|^2 = a^2 \quad \text{для любого } a.

Снятие модуля в неравенствах. Пусть b>0b > 0. Тогда: ∣f(x)∣≤b  ⟺  −b≤f(x)≤b,|f(x)| \le b \iff -b \le f(x) \le b, ∣f(x)∣≥b  ⟺  f(x)≥b или f(x)≤−b.|f(x)| \ge b \iff f(x) \ge b \ \text{или} \ f(x) \le -b. В разбираемых примерах после упрощения появляется именно неравенство вида ∣f(x)∣≥c|f(x)| \ge c, где cc — положительное число, поэтому оно распадается на два независимых квадратных неравенства.

Работа с алгебраическими дробями. Нужно уметь:

  • приводить разность дробей 1x+a−1x+b\dfrac{1}{x+a} - \dfrac{1}{x+b} к общему знаменателю: (x+b)−(x+a)(x+a)(x+b)=b−a(x+a)(x+b)\dfrac{(x+b)-(x+a)}{(x+a)(x+b)} = \dfrac{b-a}{(x+a)(x+b)};
  • раскладывать квадратный трёхчлен на множители: x2+(a+b)x+ab=(x+a)(x+b)x^2 + (a+b)x + ab = (x+a)(x+b);
  • видеть, что (k(x+a)(x+b))2=k2(x+a)2(x+b)2\left(\dfrac{k}{(x+a)(x+b)}\right)^2 = \dfrac{k^2}{(x+a)^2(x+b)^2}, и что знаменатель совпадает с квадратом знаменателя в правой части исходного неравенства.

ОДЗ. Знаменатель дроби не может быть равен нулю. Если в условии встречаются выражения (x+a)−1(x+a)^{-1}, это то же самое, что 1x+a\dfrac{1}{x+a}, и требует x≠−ax \ne -a. Все такие точки нужно исключить из ответа независимо от того, что покажет решение неравенства.

Решение квадратных неравенств. Стандартный метод интервалов: находим корни через дискриминант D=b2−4acD = b^2-4ac, отмечаем их на числовой прямой и определяем знак трёхчлена на каждом промежутке. Особый случай — полный квадрат: (x−x0)2≤0(x-x_0)^2 \le 0 имеет единственное решение x=x0x=x_0, а (x−x0)2≥0(x-x_0)^2 \ge 0 выполняется всегда, кроме, возможно, точек ОДЗ.

Как решать: метод и алгоритм

Шаг 1. Найти ОДЗ. Выписать все значения xx, при которых какой-либо знаменатель обращается в ноль, и исключить их из ответа.

Шаг 2. Упростить левую часть. Если слева стоит разность обратных величин в квадрате, привести дроби внутри скобки к общему знаменателю, получить одну дробь и возвести её в квадрат.

Шаг 3. Разложить знаменатель справа на множители. Обычно квадратный трёхчлен в знаменателе правой части раскладывается на те же множители, что и знаменатель слева (после приведения к общему знаменателю). Это ключевой момент — именно ради этого совпадения задача и построена.

Шаг 4. Сократить общий знаменатель. Поскольку квадрат любого ненулевого выражения строго положителен, знаменатели слева и справа равны и положительны на ОДЗ. Значит, можно умножить обе части неравенства на этот общий положительный знаменатель, не меняя знак неравенства, и перейти к неравенству между числителями.

Шаг 5. Получить неравенство вида ∣f(x)∣≥c|f(x)| \ge c (или ≤c\le c). Здесь f(x)f(x) — квадратный трёхчлен под модулем, cc — положительная константа.

Шаг 6. Раскрыть модуль по правилу. Для ∣f(x)∣≥c|f(x)| \ge c решить два неравенства: f(x)≥cf(x) \ge c и f(x)≤−cf(x) \le -c, затем объединить решения.

Шаг 7. Решить каждое квадратное неравенство. Найти корни через дискриминант, определить знаки на интервалах.

Шаг 8. Объединить с ОДЗ. Из полученного множества решений вычесть точки, найденные в шаге 1 — даже если формально они попадают в найденный промежуток, их нужно выколоть.

Шаг 9. Записать ответ в виде объединения промежутков, аккуратно указав открытые и закрытые границы.

Разбор примера

Пример 1. Решите неравенство (1x+1−1x+6)2≤∣x2−10x∣(x2+7x+6)2.\left(\frac{1}{x+1} - \frac{1}{x+6}\right)^2 \le \frac{|x^2-10x|}{(x^2+7x+6)^2}.

Шаг 1. ОДЗ. Знаменатели x+1x+1 и x+6x+6 не должны обращаться в ноль, поэтому x≠−1x \ne -1 и x≠−6x \ne -6. Заметим, что x2+7x+6=(x+1)(x+6)x^2+7x+6 = (x+1)(x+6), то есть то же самое ограничение.

Шаг 2. Упрощение левой части. Приводим дроби к общему знаменателю: 1x+1−1x+6=(x+6)−(x+1)(x+1)(x+6)=5(x+1)(x+6).\frac{1}{x+1} - \frac{1}{x+6} = \frac{(x+6)-(x+1)}{(x+1)(x+6)} = \frac{5}{(x+1)(x+6)}. Возводим в квадрат: (5(x+1)(x+6))2=25(x+1)2(x+6)2.\left(\frac{5}{(x+1)(x+6)}\right)^2 = \frac{25}{(x+1)^2(x+6)^2}.

Шаг 3–4. Сравнение знаменателей и сокращение. Правая часть исходного неравенства: ∣x2−10x∣(x2+7x+6)2=∣x2−10x∣(x+1)2(x+6)2.\frac{|x^2-10x|}{(x^2+7x+6)^2} = \frac{|x^2-10x|}{(x+1)^2(x+6)^2}. Знаменатели совпадают и положительны на ОДЗ, поэтому неравенство равносильно (после умножения обеих частей на общий знаменатель): 25≤∣x2−10x∣.25 \le |x^2-10x|.

Шаг 5–6. Раскрытие модуля. Получаем два случая: x2−10x≥25илиx2−10x≤−25.x^2-10x \ge 25 \quad \text{или} \quad x^2-10x \le -25.

Первый случай: x2−10x−25≥0x^2-10x-25 \ge 0. Дискриминант: D=100+100=200D = 100+100=200, корни x=10±2002=5±52x = \dfrac{10 \pm \sqrt{200}}{2} = 5 \pm 5\sqrt2. Так как коэффициент при x2x^2 положителен, неравенство выполняется вне корней: x≤5−52илиx≥5+52.x \le 5-5\sqrt2 \quad \text{или} \quad x \ge 5+5\sqrt2.

Второй случай: x2−10x+25≤0x^2-10x+25 \le 0, то есть (x−5)2≤0(x-5)^2 \le 0. Это возможно только при x=5x=5.

Объединение: (−∞;5−52]∪{5}∪[5+52;+∞)(-\infty; 5-5\sqrt2] \cup \{5\} \cup [5+5\sqrt2; +\infty).

Шаг 8. Учёт ОДЗ. Численно 5−52≈−2,075-5\sqrt2 \approx -2{,}07. Точка x=−1x=-1 больше этого числа, поэтому она не попадает в промежуток (−∞;5−52](-\infty; 5-5\sqrt2] и её можно не исключать отдельно. А вот x=−6<−2,07x=-6 < -2{,}07 входит в этот промежуток, поэтому её нужно выколоть.

Ответ: (−∞;−6)∪(−6;5−52]∪{5}∪[5+52;+∞)(-\infty; -6) \cup (-6; 5-5\sqrt2] \cup \{5\} \cup [5+5\sqrt2; +\infty).

Пример 2. Решите неравенство (1−x+1−1−x+4)2≤∣x2+6x∣(x2−5x+4)2.\left(\frac{1}{-x+1} - \frac{1}{-x+4}\right)^2 \le \frac{|x^2+6x|}{(x^2-5x+4)^2}.

ОДЗ: x≠1x \ne 1, x≠4x \ne 4 (заметим x2−5x+4=(x−1)(x−4)x^2-5x+4=(x-1)(x-4)).

Упрощение левой части. Перепишем через положительные знаменатели: −x+1=−(x−1)-x+1 = -(x-1), −x+4=−(x−4)-x+4=-(x-4). Тогда 1−(x−1)−1−(x−4)=1x−4−1x−1=(x−1)−(x−4)(x−1)(x−4)=3(x−1)(x−4).\frac{1}{-(x-1)} - \frac{1}{-(x-4)} = \frac{1}{x-4} - \frac{1}{x-1} = \frac{(x-1)-(x-4)}{(x-1)(x-4)} = \frac{3}{(x-1)(x-4)}. В квадрате: 9(x−1)2(x−4)2\dfrac{9}{(x-1)^2(x-4)^2}.

Сокращение. Правая часть равна ∣x2+6x∣(x−1)2(x−4)2\dfrac{|x^2+6x|}{(x-1)^2(x-4)^2}, знаменатели совпадают, значит: 9≤∣x2+6x∣.9 \le |x^2+6x|.

Раскрытие модуля: x2+6x≥9илиx2+6x≤−9.x^2+6x \ge 9 \quad \text{или} \quad x^2+6x \le -9.

Первый случай: x2+6x−9≥0x^2+6x-9\ge0, D=36+36=72D=36+36=72, корни x=−6±722=−3±32x=\dfrac{-6\pm\sqrt{72}}{2}=-3\pm3\sqrt2. Решение: x≤−3−32x\le -3-3\sqrt2 или x≥−3+32x\ge -3+3\sqrt2.

Второй случай: x2+6x+9≤0⇒(x+3)2≤0⇒x=−3x^2+6x+9\le0 \Rightarrow (x+3)^2\le0 \Rightarrow x=-3.

Объединение: (−∞;−3−32]∪{−3}∪[−3+32;+∞)(-\infty; -3-3\sqrt2] \cup \{-3\} \cup [-3+3\sqrt2; +\infty).

Учёт ОДЗ. Численно −3+32≈1,24-3+3\sqrt2 \approx 1{,}24. Точка x=1x=1 меньше этого числа, поэтому она и так не входит в промежуток [−3+32;+∞)[-3+3\sqrt2;+\infty) — исключать её отдельно не нужно. А точка x=4x=4 больше 1,241{,}24, значит попадает в этот промежуток и должна быть выколота.

Ответ: (−∞;−3−32]∪{−3}∪[−3+32;4)∪(4;+∞)(-\infty; -3-3\sqrt2] \cup \{-3\} \cup [-3+3\sqrt2; 4) \cup (4; +\infty).

Типичные ошибки

Забытая ОДЗ. Самая частая потеря баллов — не выписать ограничения на знаменатели в самом начале или забыть проверить, попадают ли выколотые точки в найденные промежутки решения. Проверка нужна в самом конце, когда границы промежутков уже вычислены численно.

Неверное раскрытие модуля. При переходе от ∣f(x)∣≥c|f(x)| \ge c школьники иногда пишут только один случай или путают знаки: важно помнить, что решение состоит из объединения двух множеств, а не из системы.

Ошибки при возведении в квадрат. Иногда пытаются извлечь корень из обеих частей неравенства ∣f(x)∣≥c|f(x)|\ge c вместо стандартного разбиения на случаи — это усложняет решение и повышает риск потери корней.

Неаккуратное разложение трёхчлена. Если знаменатель справа не совпал по виду со знаменателем слева, стоит перепроверить разложение на множители — почти всегда совпадение заложено в условии специально, и ошибка в разложении не даст упростить неравенство.

Потеря случая равенства нулю (полный квадрат). Выражения вида (x−x0)2≤0(x-x_0)^2 \le 0 дают единственную точку решения — её легко забыть при объединении множеств, а она входит в ответ отдельной фигурной скобкой.

Путаница со знаком при вынесении минуса. Во втором примере знаменатели содержат −x+1-x+1 и −x+4-x+4 — важно аккуратно вынести минус, иначе итоговая дробь получит неверный знак и все последующие вычисления собьются.

На что обратить внимание на экзамене

При оформлении решения на экзамене важно явно показать все шаги: нахождение ОДЗ, приведение дробей к общему знаменателю, обоснование сокращения одинаковых знаменателей (можно явно написать, что оба знаменателя положительны и равны), раскрытие модуля на два случая и решение каждого квадратного неравенства отдельно. Эксперт проверяет не только правильность ответа, но и логическую полноту цепочки рассуждений — пропуск обоснования сокращения дробей или неявное объединение случаев может стоить балла даже при верном итоговом ответе.

Особое внимание — численному сравнению корней (например, 5−525-5\sqrt2) с выколотыми точками ОДЗ: часто именно на этом шаге теряются баллы, потому что легко ошибиться в оценке иррационального числа. Полезно всегда явно прописывать приближённое значение корня и сравнивать его с точками ОДЗ, чтобы не ошибиться при определении открытых/закрытых границ и выколотых точек в итоговом ответе.

Также стоит проверять финальную запись ответа: правильно расставленные скобки — квадратные для включённых границ, круглые для исключённых, и обязательно отдельная фигурная скобка для изолированных точек, полученных из полного квадрата.

Частые вопросы

Почему в таких неравенствах знаменатели слева и справа обязательно совпадают?

Задачи специально построены так, что квадратный трёхчлен в правой части раскладывается на те же линейные множители, что стоят в знаменателях левой части. Это позволяет после возведения в квадрат сократить одинаковый положительный знаменатель и получить простое неравенство с модулем.

Можно ли просто извлечь корень из обеих частей вместо раскрытия модуля?

Технически да, но это менее надёжно: легко ошибиться со знаком. Стандартный и проверяемый метод — использовать правило ∣f(x)∣≥c  ⟺  f(x)≥c|f(x)|\ge c \iff f(x)\ge c или f(x)≤−cf(x)\le -c и решать оба неравенства отдельно.

Что делать, если после решения квадратного неравенства корень оказывается иррациональным и непонятно, входит ли выколотая точка ОДЗ в промежуток?

Нужно оценить иррациональный корень численно (например, 5±52≈5±7,075\pm5\sqrt2 \approx 5\pm7{,}07) и сравнить с точкой ОДЗ. Такое сравнение обязательно нужно показать в решении, а не просто угадать ответ.

Почему $(x-5)^2\le0$ даёт только одну точку, а не пустое множество?

Квадрат любого действительного числа неотрицателен, поэтому неравенство (x−5)2≤0(x-5)^2 \le 0 выполняется только когда квадрат равен нулю, то есть при x=5x=5. Это не пустое множество, а одноточечное.

Нужно ли отдельно проверять знак правой части перед возведением в квадрат?

В левой части стоит квадрат выражения — он автоматически неотрицателен. Справа стоит модуль, делённый на квадрат — тоже неотрицательная величина. Поэтому обе части неравенства всегда неотрицательны, и сокращение общего положительного знаменателя законно без дополнительных проверок знака.

Как быстро проверить правильность финального ответа?

Подставьте несколько контрольных точек из каждого промежутка ответа и из исключённых интервалов в исходное неравенство — если знаки совпадают с ожидаемыми (истина внутри ответа, ложь вне него), решение верно.