Arvulised võrratused ja nende omadused. Näited ebavõrdsuse lahendamisest


Ebavõrdsus mängib matemaatikas olulist rolli. Koolis tegeleme põhiliselt arvulised ebavõrdsused, mille määratlusega alustame seda artiklit. Ja siis loetleme ja põhjendame arvuliste võrratuste omadused, millel põhinevad kõik ebavõrdsustega töötamise põhimõtted.

Märgime kohe, et paljud arvulise ebavõrdsuse omadused on sarnased. Seetõttu esitame materjali sama skeemi järgi: sõnastame omaduse, anname selle põhjenduse ja näited, misjärel liigume edasi järgmise omaduse juurde.

Leheküljel navigeerimine.

Numbrilised ebavõrdsused: definitsioon, näited

Kui tutvustasime ebavõrdsuse mõistet, märkasime, et ebavõrdsust defineeritakse sageli selle järgi, kuidas need on kirjutatud. Seega nimetasime ebavõrdsust tähenduslikeks algebraavaldisteks, mis sisaldavad märke, mis ei võrdu ≠, vähem<, больше >, väiksem või võrdne ≤ või suurem või võrdne ≥. Ülaltoodud definitsiooni põhjal on mugav anda arvulise ebavõrdsuse definitsioon:

Kohtumine numbriliste ebavõrdsustega toimub matemaatikatundides esimeses klassis, kohe pärast esimeste naturaalarvudega 1-9 tutvumist ja võrdlustehtega tutvumist. Tõsi, seal nimetatakse neid lihtsalt ebavõrdsusteks, jättes välja "numbrilise" määratluse. Selguse huvides ei teeks paha tuua paar näidet kõige lihtsamatest arvulistest ebavõrdsustest nende uuringu selles etapis: 1<2 , 5+2>3 .

Ja naturaalarvudest kaugemal laienevad teadmised ka teist tüüpi arvudele (täisarvud, ratsionaalarvud, reaalarvud), uuritakse nende võrdlemise reegleid ja see laiendab oluliselt arvulise ebavõrdsuse tüüpide valikut: −5>−72, 3> −0,275 (7−5, 6) , .

Numbriliste võrratuste omadused

Praktikas võimaldab ebavõrdsustega töötamine mitmeid arvuliste võrratuste omadused. Need tulenevad meie kasutusele võetud ebavõrdsuse kontseptsioonist. Seoses arvudega annab selle mõiste järgmine väide, mida võib pidada arvuhulga seoste "vähem kui" ja "rohkem kui" määratluseks (seda nimetatakse sageli ebavõrdsuse erinevuse määratluseks):

Definitsioon.

  • number a on suurem kui b siis ja ainult siis, kui erinevus a−b on positiivne arv;
  • arv a on arvust b väiksem siis ja ainult siis, kui erinevus a−b on negatiivne arv;
  • arv a on võrdne arvuga b siis ja ainult siis, kui erinevus a−b on null.

Selle määratluse saab ümber töötada suhete "väiksem või võrdne" ja "suurem või võrdne" määratluseks. Siin on tema sõnastus:

Definitsioon.

  • number a on suurem või võrdne b-ga siis ja ainult siis, kui a-b on mittenegatiivne arv;
  • a on väiksem või võrdne b-ga siis ja ainult siis, kui a-b on mittepositiivne arv.

Kasutame neid definitsioone arvuliste võrratuste omaduste tõestamisel, mille ülevaatamisele jätkame.

Põhiomadused

Alustame ülevaadet ebavõrdsuse kolme peamise omadusega. Miks need on elementaarsed? Sest need peegeldavad ebavõrdsuse omadusi kõige üldisemas tähenduses ja mitte ainult seoses arvulise ebavõrdsusega.

Märkide abil kirjutatud arvulised võrratused< и >, iseloomulik:

Mis puudutab nõrkade võrratuste märkide ≤ ja ≥ abil kirjutatud arvulisi võrratusi, siis neil on refleksiivsuse (ja mitte antirefleksiivsuse) omadus, kuna võrratused a≤a ja a≥a hõlmavad ka võrdsuse a=a juhtu. Neid iseloomustab ka antisümmeetria ja transitiivsus.

Seega on märkide ≤ ja ≥ abil kirjutatud arvulistel võrratustel järgmised omadused:

  • refleksiivsus a≥a ja a≤a on tõelised ebavõrdsused;
  • antisümmeetria, kui a≤b, siis b≥a ja kui a≥b, siis b≤a.
  • transitiivsus, kui a≤b ja b≤c, siis a≤c ja samuti, kui a≥b ja b≥c, siis a≥c.

Nende tõestus on väga sarnane juba esitatutega, nii et me ei peatu neil, vaid liigume edasi muude oluliste arvulise ebavõrdsuse omaduste juurde.

Muud arvuliste võrratuste olulised omadused

Täiendagem arvuliste võrratuste põhiomadusi rea tulemustega, millel on suur praktiline tähtsus. Nendel põhinevad avaldiste väärtuste hindamise meetodid; lahendusi ebavõrdsusele ja nii edasi. Seetõttu on soovitatav neid hästi mõista.

Selles jaotises sõnastame ebavõrdsuse omadused ainult ühe range ebavõrdsuse märgi jaoks, kuid tasub meeles pidada, et sarnased omadused kehtivad nii vastupidise märgi kui ka mitterange ebavõrdsuse märkide puhul. Selgitame seda näitega. Allpool sõnastame ja tõestame järgmise võrratuste omaduse: kui a

  • kui a>b siis a+c>b+c ;
  • kui a≤b, siis a+c≤b+c;
  • kui a≥b, siis a+c≥b+c.

Mugavuse huvides esitame arvuliste võrratuste omadused loendi kujul, samal ajal kui anname vastava väite, kirjutame selle formaalselt tähtedega, anname tõestuse ja näitame seejärel kasutusnäiteid. Ja artikli lõpus võtame tabelis kokku kõik arvulise ebavõrdsuse omadused. Mine!

    Mis tahes arvu lisamine (või lahutamine) tõelise arvulise ebavõrdsuse mõlemale poolele annab tõelise arvulise ebavõrdsuse. Teisisõnu, kui arvud a ja b on sellised, et a

    Selle tõestamiseks teeme vahe viimase arvulise võrratuse vasaku ja parema külje vahel ning näitame, et see on negatiivne tingimusel a (a+c)−(b+c)=a+c−b−c=a−b. Kuna tingimusel a

    Me ei peatu selle arvulise ebavõrdsuse omaduse tõestamisel arvu c lahutamisel, kuna reaalarvude hulgal saab lahutamise asendada liitmisega −c.

    Näiteks kui lisada õige arvulise võrratuse 7>3 mõlemale poolele arv 15, saate õige arvulise võrratuse 7+15>3+15, mis on sama, 22>18.

    Kui kehtiva arvulise ebavõrdsuse mõlemad pooled korrutatakse (või jagatakse) sama positiivse arvuga c, saate kehtiva arvulise võrratuse. Kui ebavõrdsuse mõlemad pooled korrutada (või jagada) negatiivse arvuga c ja ebavõrdsuse märk on vastupidine, on ebavõrdsus tõene. Literaalses vormis: kui arvud a ja b rahuldavad ebavõrdsust a eKr.

    Tõestus. Alustame juhtumist, kui c>0. Teeme tõestatava arvulise võrratuse vasaku ja parema külje vahe: a·c−b·c=(a−b)·c . Kuna tingimusel a 0 , siis on korrutis (a−b)·c negatiivne arv negatiivse arvu a−b ja positiivse arvu c korrutisena (mis tuleneb ). Seetõttu a·c−b·c<0 , откуда a·c

    Me ei peatu tõelise arvulise võrratuse mõlema poole jagamisel sama arvuga c vaadeldava omaduse tõestamisel, kuna jagamise saab alati asendada korrutamisega arvuga 1/c.

    Näitame analüüsitud omaduse kasutamise näidet konkreetsetel numbritel. Näiteks võib teil olla õige arvulise võrratuse 4 mõlemad pooled<6 умножить на положительное число 0,5 , что дает верное числовое неравенство −4·0,5<6·0,5 , откуда −2<3 . А если обе части верного числового неравенства −8≤12 разделить на отрицательное число −4 , и изменить знак неравенства ≤ на противоположный ≥, то получится верное числовое неравенство −8:(−4)≥12:(−4) , откуда 2≥−3 .

    Äsja käsitletud omadusest korrutada arvulise võrdsuse mõlemad pooled arvuga, järgneb kaks praktiliselt väärtuslikku tulemust. Seega sõnastame need tagajärgede vormis.

    Kõiki ülaltoodud selles lõigus käsitletud omadusi ühendab asjaolu, et esmalt antakse õige arvuline võrratus ja sellest saadakse läbi mõningate manipulatsioonide võrratuse osade ja märgiga veel üks õige arvuline võrratus. Nüüd esitame omaduste ploki, milles on algselt antud mitte üks, vaid mitu õiget arvulist võrratust, mille ühiskasutusest saadakse peale nende osade liitmist või korrutamist uus tulemus.

    Kui arvud a, b, c ja d rahuldavad ebavõrdsust a

    Tõestame, et (a+c)−(b+d) on negatiivne arv, see tõestab, et a+c

    Induktsiooni abil laieneb see omadus kolme, nelja ja üldiselt mis tahes lõpliku arvu arvuliste võrratuste liigendamisele. Seega, kui arvude a 1, a 2, …, a n ja b 1, b 2, …, b n korral on tõesed järgmised võrratused: a 1 a 1 +a 2 +…+a n .

    Näiteks antakse meile kolm õiget sama märgiga –5 numbrilist võrratust<−2 , −1<12 и 3<4 . Рассмотренное свойство числовых неравенств позволяет нам констатировать, что неравенство −5+(−1)+3<−2+12+4 – тоже верное.

    Saate korrutada sama märgiga arvulisi võrratusi liikme kaupa, mille mõlemad pooled on esitatud positiivsete arvudega. Eelkõige kahe ebavõrdsuse puhul a

    Selle tõestamiseks võite korrutada ebavõrdsuse a mõlemad pooled

    See omadus kehtib ka mis tahes lõpliku arvu tõeliste arvuliste võrratuste korrutamisel positiivsete osadega. See tähendab, et kui a 1, a 2, ..., a n ja b 1, b 2, ..., b n on positiivsed arvud ja a 1 a 1 a 2…a n .

    Eraldi väärib märkimist, et kui arvuliste võrratuste tähis sisaldab mittepositiivseid arve, võib nende terminihaaval korrutamine põhjustada valesid arvulisi võrratusi. Näiteks arvulised võrratused 1<3 и −5<−4 – верные и одного знака, почленное умножение этих неравенств дает 1·(−5)<3·(−4) , что то же самое, −5<−12 , а это неверное неравенство.

    • Tagajärg. Vormi a identsete tõeliste võrratuste termiline korrutis

Artikli lõpus, nagu lubatud, kogume kõik uuritud omadused sisse arvuliste võrratuste omaduste tabel:

Bibliograafia.

  • Moro M.I.. Matemaatika. Õpik 1 klassi jaoks. algust kool 2 tunniga 1. osa. (I poolaasta) / M. I. Moro, S. I. Volkova, S. V. Stepanova - 6. väljaanne. - M.: Haridus, 2006. - 112 lk.: ill.+Lisa. (2 eraldi l. ill.). - ISBN 5-09-014951-8.
  • Matemaatika: õpik 5. klassi jaoks. Üldharidus institutsioonid / N. Ya Vilenkin, V. I. Zhokhov, A. S. Chesnokov, S. I. Shvartsburd. - 21. väljaanne, kustutatud. - M.: Mnemosyne, 2007. - 280 lk.: ill. ISBN 5-346-00699-0.
  • Algebra:õpik 8. klassi jaoks. Üldharidus institutsioonid / [Yu. N. Makarychev, N. G. Mindjuk, K. I. Neshkov, S. B. Suvorova]; toimetanud S. A. Teljakovski. - 16. väljaanne. - M.: Haridus, 2008. - 271 lk. : haige. - ISBN 978-5-09-019243-9.
  • Mordkovitš A.G. Algebra. 8. klass. 2 tunniga 1. osa. Õpik üldharidusasutuste õpilastele / A. G. Mordkovich. - 11. väljaanne, kustutatud. - M.: Mnemosyne, 2009. - 215 lk.: ill. ISBN 978-5-346-01155-2.

Järgmised omadused kehtivad kõigi arvavaldiste puhul.

Vara 1. Kui lisada tõelise arvulise ebavõrdsuse mõlemale poolele sama arvavaldis, saame tõelise arvulise võrratuse, st tõene on järgmine: ; .

Tõestus. Kui . Kasutades liitmistehte kommutatiivseid, assotsiatiivseid ja distributiivseid omadusi, saame: .

Seetõttu seose "suurem kui" määratluse järgi .

Vara 2. Kui lahutada tõelise arvulise võrratuse mõlemalt küljelt sama arvavaldis, saame tõelise arvulise võrratuse, st tõene on järgmine: ;

Tõestus. Tingimuste järgi . Kasutades eelmist omadust, lisame selle võrratuse mõlemale poolele arvavaldise ja saame: .

Kasutades liitmistehte assotsiatiivset omadust, saame: , seega , järelikult.

Tagajärg. Iga terminit saab arvulise võrratuse ühest osast teise vastupidise märgiga üle kanda.

Vara 3. Kui liidame õiged arvulised võrratused astme kaupa, saame õige arvulise võrratuse, see tähendab tõene:

Tõestus. Omaduse 1 järgi on meil: ja kasutades seose transitiivsuse omadust “rohkem”, saame: .

Vara 4. Tõelisi vastupidise tähendusega arvulisi ebavõrdsusi saab termini haaval lahutada, säilitades selle võrratuse märgi, millest lahutame, see tähendab: ;

Tõestus. Tõeliste arvuliste võrratuste definitsiooni järgi . Vara 3 järgi, kui . Selle teoreemi omaduse 2 tulemusena saab mis tahes liiget üle kanda ühest võrratuse osast teise vastupidise märgiga. Seega . Seega, kui.

Vara tõendatakse sarnaselt.

Vara 5. Kui õige arvulise võrratuse mõlemad pooled korrutada sama arvulise avaldisega, mis võtab positiivse väärtuse, ilma ebavõrdsuse märki muutmata, siis saame õige arvulise võrratuse, see tähendab:

Tõestus. Millest . Meil on: Siis . Kasutades korrutamise operatsiooni distributiivset olemust lahutamise suhtes, saame: .

Siis on seos definitsiooni järgi "suurem kui".

Vara tõendatakse sarnaselt.

Vara 6. Kui korrektse arvulise võrratuse mõlemad osad korrutada sama arvavaldisega, mis võtab negatiivse väärtuse, muutes võrratuse märgi vastupidiseks, siis saame õige arvulise võrratuse ehk: ;

Vara 7. Kui tõelise arvulise ebavõrdsuse mõlemad pooled jagatakse sama arvavaldisega, mis võtab positiivse väärtuse, ilma ebavõrdsuse märki muutmata, siis saame tõelise arvulise ebavõrdsuse, see tähendab:


Tõestus. Meil on: . Omandi 5 järgi saame: . Kasutades korrutamistoimingu assotsiatiivsust, saame: seega .

Vara tõendatakse sarnaselt.

Vara 8. Kui õige arvulise võrratuse mõlemad osad jagada sama arvavaldisega, mis võtab negatiivse väärtuse, muutes võrratuse märgi vastupidiseks, siis saame õige arvulise võrratuse ehk: ;

Jätame selle omaduse tõendi välja.

Vara 9. Kui korrutada termini kaupa samatähenduslikke arvulisi võrratusi negatiivsete osadega, muutes võrratuse märgi vastupidiseks, saame õige arvulise võrratuse, see tähendab:

Jätame selle omaduse tõendi välja.

Vara 10. Kui korrutada termini kaupa samatähenduslikke arvulisi võrratusi positiivsete osadega, ilma võrratuse märki muutmata, saame õige arvulise võrratuse, see tähendab:

Jätame selle omaduse tõendi välja.

Kinnistu 11. Kui jagada vastastähendusega termini õige arvuline võrratus termini kaupa positiivsete osadega, säilitades esimese võrratuse märgi, saame õige arvulise võrratuse, st:

;

.

Jätame selle omaduse tõendi välja.

Näide 1. Kas ebavõrdsus Ja samaväärne?

Lahendus. Teine ebavõrdsus saadakse esimesest ebavõrdsusest, lisades selle mõlemale osale sama avaldise, mida ei määratleta . See tähendab, et arv ei saa olla esimese ebavõrdsuse lahendus. See on aga lahendus teisele ebavõrdsusele. Seega on teisele ebavõrdsusele lahendus, mis ei ole esimese ebavõrdsuse lahendus. Seetõttu ei ole need ebavõrdsused samaväärsed. Teine ebavõrdsus on esimese ebavõrdsuse tagajärg, kuna iga lahendus esimesele ebavõrdsusele on lahendus teisele.

§ 1 Universaalne viis arvude võrdlemiseks

Tutvume arvuliste võrratuste põhiomadustega ja kaalume ka universaalset arvude võrdlemise viisi.

Arvude võrdlemise tulemuse saab kirjutada kasutades võrdsust või ebavõrdsust. Ebavõrdsus võib olla range või mitterange. Näiteks a>3 on range ebavõrdsus; a≥3 on nõrk ebavõrdsus. Numbrite võrdlemise viis sõltub võrreldavate arvude tüübist. Näiteks kui meil on vaja võrrelda kümnendmurde, siis võrdleme neid koha kaupa; Kui teil on vaja võrrelda erinevate nimetajatega harilikke murde, peate need viima ühise nimetajani ja võrdlema lugejaid. Kuid numbrite võrdlemiseks on universaalne viis. See koosneb järgmisest: leia arvude a ja b erinevus; kui a - b > 0, st positiivne arv, siis a > b; kui a - b< 0, то есть отрицательное число, то a < b; если a - b = 0, то a = b. Этот способ удобно использовать для доказательства неравенств. Например, доказать неравенство:

2b2 - 6b + 1 > 2b (b - 3)

Kasutame universaalset võrdlusmeetodit. Leiame erinevuse avaldiste 2b2 - 6b + 1 ja 2b(b - 3) vahel;

2b2 - 6b + 1 - 2b (b-3) = 2b2 - 6b + 1 - 2b2 + 6b; Liidame sarnased liikmed ja saame 1. Kuna 1 on suurem kui null, positiivne arv, siis 2b2 - 6b+1 > 2b(b-3).

§ 2 Numbriliste võrratuste omadused

Omadus 1. Kui a> b, b > c, siis a> c.

Tõestus. Kui a > b, siis vahe a - b > 0 ehk positiivne arv. Kui b >c, siis vahe b - c > 0 on positiivne arv. Liidame kokku positiivsed arvud a - b ja b - c, avame sulud ja lisame sarnased terminid, saame (a - b) + (b - c) = a - b + b - c = a - c. Kuna positiivsete arvude summa on positiivne arv, siis a - c on positiivne arv. Seetõttu a > c, mida oli vaja tõestada.

Vara 2. Kui a< b, c- любое число, то a + с < b+ с. Это свойство можно трактовать так: «К обеим частям верного неравенства можно прибавить одно и то же число, при этом знак неравенства не изменится».

Tõestus. Leiame avaldiste a + c ja b+ c erinevuse, avame sulud ja lisame sarnased terminid, saame (a + c) - (b+ c) = a + c - b - c = a - b. Tingimusel a< b, тогда разность a - b- отрицательное число. Значит, и разность (a + с) -(b+ с) отрицательна. Следовательно, a + с < b+ с, что и требовалось доказать.

Vara 3. Kui a< b, c - положительное число, то aс < bс.

Kui a< b, c- отрицательное число, то aс >eKr.

Tõestus. Leiame avaldiste ac ja bc erinevuse, paneme c sulgudest välja, siis saame ac-bc = c(a-b). Kuid kuna a

Kui korrutada negatiivne arv a-b positiivse arvuga c, on korrutis c(a-b) negatiivne, seega on erinevus ac-bc negatiivne, mis tähendab ac

Kui negatiivne arv a-b korrutada negatiivse arvuga c, on korrutis c(a-b) positiivne, seega on erinevus ac-bc positiivne, mis tähendab ac>bc. Q.E.D.

Näiteks a -7b.

Kuna jagamise saab asendada korrutamisega pöördarvuga = n∙, saab tõestatud omadust rakendada ka jagamisel. Seega on selle omaduse tähendus järgmine: „Ebavõrdsuse mõlemat poolt saab korrutada või jagada sama positiivse arvuga ja ebavõrdsuse märk ei muutu. Ebavõrdsuse mõlemat poolt saab korrutada või jagada negatiivse arvuga, kuid ebavõrdsuse märk on vaja muuta vastupidiseks.

Vaatleme omaduse 3 tagajärgi.

Tagajärg. Kui a

Tõestus. Jagame võrratuse a mõlemad pooled

vähendada murde ja saada

Väide on tõestatud.

Tõepoolest, näiteks 2< 3, но

Omadus 4. Kui a > b ja c > d, siis a + c > b+ d.

Tõestus. Kuna a>b ja c>d, on erinevused a-b ja c-d positiivsed arvud. Siis on ka nende arvude summa positiivne arv (a-b)+(c-d). Avame sulud ja rühmitame (a-b)+(c-d) = a-b+ c-d= (a+c)-(b+ d). Seda võrdsust silmas pidades on saadud avaldis (a+c)-(b+d) positiivne arv. Seetõttu a+ c> b+ d.

Ebavõrdsused kujul a>b, c >d või a< b, c< d называют неравенствами одинакового смысла, а неравенства a>b, c

Omadus 5. Kui a > b, c > d, siis ac> bd, kus a, b, c, d on positiivsed arvud.

Tõestus. Kuna a>b ja c on positiivne arv, siis omadust 3 kasutades saame ac > bc. Kuna c >d ja b on positiivne arv, siis bc > bd. Seetõttu esimese atribuudiga ac > bd. Tõestatud omaduse tähendus on järgmine: "Kui korrutada termin samatähenduslike võrratustega, mille vasak ja parem pool on positiivsed arvud, saame samatähendusliku ebavõrdsuse."

Näiteks 6< a < 7, 4 < b< 5 тогда, 24 < ab < 35.

Vara 6. Kui a< b, a и b - положительные числа, то an< bn, где n- натуральное число.

Tõestus. Kui korrutada n antud võrratuste liige liikmega a< b, то, согласно утверждению свойства 5, получим an< bn. Прочесть доказанное утверждение можно так: «Если обе части неравенства - положительные числа, то их можно возвести в одну и ту же натуральную степень, сохранив знак неравенства».

§ 3 Omandi taotlemine

Vaatleme näidet meie poolt käsitletud omaduste rakendamisest.

Las 33< a < 34, 3 < b< 4. Оценить сумму a + b, разность a - b, произведение a ∙ b и частное a: b.

1) Hindame summat a + b. Kasutades atribuuti 4, saame 33 + 3< a + b < 34 + 4 или

36 < a+ b <38.

2) Hindame vahet a - b. Kuna lahutamise omadust pole, asendame vahe a - b summaga a + (-b). Esmalt hindame (- b). Selleks kasutades omadust 3, ebavõrdsuse 3 mõlemad pooled< b< 4 умножим на -1, при этом меняем знак неравенства на противоположный знак 3 ∙ (-1) >b∙ (-1) > 4 ∙ (-1). Saame -4< -b< -3. Теперь можно сложить два неравенства одного знака 33< a < 34 и -4< -b< -3. Имеем 2 9< a - b <31.

3) Hindame korrutist a ∙ b. Omadusega 5 korrutame sama märgi võrratused

Ebavõrdsust õppisime koolis, kus kasutame arvulisi ebavõrdsusi. Selles artiklis käsitleme arvuliste võrratuste omadusi, millest koostatakse nendega töötamise põhimõtted.

Võrratuste omadused on sarnased arvuliste võrratuste omadustega. Vaadeldakse omadusi, selle põhjendust ja tuuakse näiteid.

Yandex.RTB R-A-339285-1

Numbrilised ebavõrdsused: definitsioon, näited

Ebavõrdsuse kontseptsiooni tutvustamisel oleme seisukohal, et nende määratlus on tehtud kirje tüübi järgi. On algebralisi avaldisi, millel on märgid ≠,< , >, ≤ , ≥ . Anname definitsiooni.

Definitsioon 1

Numbriline ebavõrdsus nimetatakse ebavõrdsuseks, mille mõlemal poolel on arvud ja arvavaldised.

Arvulisi ebavõrdsusi käsitleme koolis pärast naturaalarvude uurimist. Selliseid võrdlusoperatsioone uuritakse samm-sammult. Esialgsed näevad välja nagu 1< 5 , 5 + 7 >3. Pärast seda reegleid täiendatakse ja võrratused muutuvad keerulisemaks, siis saame võrratused kujul 5 2 3 > 5, 1 (2), ln 0. 73-17 2< 0 .

Numbriliste võrratuste omadused

Ebavõrdsustega korrektseks töötamiseks peate kasutama arvuliste võrratuste omadusi. Need pärinevad ebavõrdsuse mõistest. See mõiste on määratletud väitega, mis on tähistatud kui "rohkem" või "vähem".

2. definitsioon

  • arv a on suurem kui b, kui erinevus a - b on positiivne arv;
  • arv a on väiksem kui b, kui erinevus a - b on negatiivne arv;
  • arv a on võrdne b-ga, kui erinevus a - b on null.

Definitsiooni kasutatakse ebavõrdsuse lahendamisel suhetega "väiksem või võrdne", "suurem või võrdne". Me saame sellest aru

3. definitsioon

  • a on suurem kui b või sellega võrdne, kui a - b on mittenegatiivne arv;
  • a on väiksem kui b või sellega võrdne, kui a - b on mittepositiivne arv.

Definitsioone kasutatakse arvuliste võrratuste omaduste tõestamiseks.

Põhiomadused

Vaatame 3 peamist ebavõrdsust. Märkide kasutamine< и >iseloomulik järgmistele omadustele:

4. definitsioon

  • antirefleksiivsus, mis ütleb, et mis tahes arv a võrratusest a< a и a >a peetakse ebaõigeks. On teada, et iga a korral kehtib võrdus a − a = 0, seega saame, et a = a. Nii et a< a и a >a on vale. Näiteks 3< 3 и - 4 14 15 >- 4 14 15 on valed.
  • asümmeetria. Kui arvud a ja b on sellised, et a< b , то b >a, ja kui a > b, siis b< a . Используя определение отношений «больше», «меньше» обоснуем его. Так как в первой части имеем, что a < b , тогда a − b является отрицательным числом. А b − a = − (a − b) положительное число, потому как число противоположно отрицательному числу a − b . Отсюда следует, что b >a. Selle teine ​​osa on tõestatud sarnasel viisil.

Näide 1

Näiteks kui võtta arvesse ebavõrdsust 5< 11 имеем, что 11 >5, mis tähendab, et selle arvuline võrratus − 0, 27 > − 1, 3 kirjutatakse ümber kujul − 1, 3< − 0 , 27 .

Enne järgmise omaduse juurde liikumist pange tähele, et asümmeetria abil saate lugeda ebavõrdsust paremalt vasakule ja vastupidi. Sel viisil saab arvulisi võrratusi muuta ja vahetada.

Definitsioon 5

  • transitiivsus. Kui arvud a, b, c vastavad tingimusele a< b и b < c , тогда a < c , и если a >b ja b > c , siis a > c .

Tõendid 1

Esimest väidet saab tõestada. Seisukord a< b и b < c означает, что a − b и b − c являются отрицательными, а разность а - с представляется в виде (a − b) + (b − c) , что является отрицательным числом, потому как имеем сумму двух отрицательных a − b и b − c . Отсюда получаем, что а - с является отрицательным числом, а значит, что a < c . Что и требовалось доказать.

Teine osa transitiivsuse omadusega on tõestatud sarnaselt.

Näide 2

Vaatleme analüüsitavat omadust võrratuste näitel − 1< 5 и 5 < 8 . Отсюда имеем, что − 1 < 8 . Аналогичным образом из неравенств 1 2 >1 8 ja 1 8 > 1 32 järeldub, et 1 2 > 1 32.

Numbrilistel võrratustel, mis on kirjutatud nõrkade võrratuste märkide abil, on refleksiivsuse omadus, sest a ≤ a ja a ≥ a võivad olla võrdsed a = a. Neid iseloomustab asümmeetria ja transitiivsus.

Definitsioon 6

Ebavõrdsustel, mille kirjas on märgid ≤ ja ≥, on järgmised omadused:

  • refleksiivsus a ≥ a ja a ≤ a loetakse tõeliseks ebavõrdsuseks;
  • antisümmeetria, kui a ≤ b, siis b ≥ a ja kui a ≥ b, siis b ≤ a.
  • transitiivsus, kui a ≤ b ja b ≤ c, siis a ≤ c ning samuti, kui a ≥ b ja b ≥ c, siis a ≥ c.

Tõestus viiakse läbi sarnaselt.

Muud arvuliste võrratuste olulised omadused

Ebavõrdsuse põhiomaduste täiendamiseks kasutatakse tulemusi, millel on praktiline tähtsus. Meetodi põhimõtet kasutatakse avaldiste väärtuste hindamiseks, millel põhinevad võrratuste lahendamise põhimõtted.

See lõik paljastab ühe range ebavõrdsuse märgi ebavõrdsuse omadused. Sama tehakse ka mitterangete puhul. Vaatame näidet, sõnastades ebavõrdsuse, kui a< b и c являются любыми числами, то a + c < b + c . Справедливыми окажутся свойства:

  • kui a > b, siis a + c > b + c;
  • kui a ≤ b, siis a + c ≤ b + c;
  • kui a ≥ b, siis a + c ≥ b + c.

Mugavaks esitluseks anname vastava väite, mis on kirja pandud ja toodud tõendid, toodud kasutusnäited.

Definitsioon 7

Arvu lisamine või arvutamine mõlemale poolele. Teisisõnu, kui a ja b vastavad ebavõrdsusele a< b , тогда для любого такого числа имеет смысл неравенство вида a + c < b + c .

Tõendid 2

Selle tõestamiseks peab võrrand täitma tingimust a< b . Тогда (a + c) − (b + c) = a + c − b − c = a − b . Из условия a < b получим, что a − b < 0 . Значит, (a + c) − (b + c) < 0 , откуда a + c < b + c . Множество действительных числе могут быть изменены с помощью прибавления противоположного числа – с.

Näide 3

Näiteks kui me suurendame võrratuse 7 > 3 mõlemat poolt 15 võrra, siis saame 7 + 15 > 3 + 15. See on võrdne 22 > 18.

Definitsioon 8

Kui ebavõrdsuse mõlemad pooled korrutada või jagada sama arvuga c, saame tõelise ebavõrdsuse. Kui võtate negatiivse arvu, muutub märk vastupidiseks. Muidu näeb see välja järgmine: a ja b korral kehtib ebavõrdsus, kui a< b и c являются положительными числами, то a· c < b · c , а если v является отрицательным числом, тогда a · c >eKr.

Tõendid 3

Kui on juhtum c > 0, on vaja konstrueerida ebavõrdsuse vasaku ja parema külje erinevus. Siis saame, et a · c − b · c = (a − b) · c . Tingimusest a< b , то a − b < 0 , а c >0, siis korrutis (a − b) · c on negatiivne. Sellest järeldub, et a · c − b · c< 0 , где a · c < b · c . Другая часть доказывается аналогичным образом.

Tõestamisel saab täisarvuga jagamise asendada antud arvu pöördarvuga korrutamisega, st 1 c. Vaatame teatud numbrite omaduse näidet.

Näide 4

Lubatud on ebavõrdsuse 4 mõlemad pooled< 6 умножаем на положительное 0 , 5 , тогда получим неравенство вида − 4 · 0 , 5 < 6 · 0 , 5 , где − 2 < 3 . Когда обе части делим на - 4 , то необходимо изменить знак неравенства на противоположный. отсюда имеем, что неравенство примет вид − 8: (− 4) ≥ 12: (− 4) , где 2 ≥ − 3 .

Nüüd sõnastame järgmised kaks tulemust, mida kasutatakse ebavõrdsuse lahendamisel:

  • Järeldus 1. Arvulise ebavõrdsuse osade märkide muutmisel muutub ebavõrdsuse märk ise vastupidiseks, kuna< b , как − a >− b . See järgib reeglit, mille kohaselt korrutatakse mõlemad pooled -1-ga. See on kohaldatav üleminekuks. Näiteks – 6< − 2 , то 6 > 2 .
  • Järeldus 2. Arvulise võrratuse osade asendamisel vastupidiste arvudega muutub ka selle märk ja ebavõrdsus jääb tõeseks. Seega on meil, et a ja b on positiivsed arvud, a< b , 1 a >1 b.

Ebavõrdsuse mõlema poole jagamisel a< b разрешается на число a · b . Данное свойство используется при верном неравенстве 5 >3 2 meil on see 1 5< 2 3 . При отрицательных a и b c условием, что a < b , неравенство 1 a >1 b võib olla vale.

Näide 5

Näiteks – 2< 3 , однако, - 1 2 >1 3 on vale võrrand.

Kõiki punkte ühendab asjaolu, et tegevused ebavõrdsuse osadel annavad väljundis õige ebavõrdsuse. Vaatleme omadusi, kus algselt esineb mitu arvulist võrratust ja selle tulemus saadakse selle osade liitmisel või korrutamisel.

Definitsioon 9

Kui arvud a, b, c, d kehtivad võrratuste a korral< b и c < d , тогда верным считается a + c < b + d . Свойство можно формировать таким образом: почленно складывать числа частей неравенства.

Tõestus 4

Tõestame, et (a + c) − (b + d) on negatiivne arv, siis saame, et a + c< b + d . Из условия имеем, что a < b и c < d . Выше доказанное свойство позволяет прибавлять к обеим частям одинаковое число. Тогда увеличим неравенство a < b на число b , при c < d , получим неравенства вида a + c < b + c и b + c < b + d . Полученное неравенство говорит о том, что ему присуще свойство транзитивности.

Atribuuti kasutatakse kolme, nelja või enama arvulise ebavõrdsuse liitmiseks. Arvud a 1 , a 2 , … , a n ja b 1 , b 2 , … , b n rahuldavad võrratuse a 1< b 1 , a 2 < b 2 , … , a n < b n , можно доказать метод математической индукции, получив a 1 + a 2 + … + a n < b 1 + b 2 + … + b n .

Näide 6

Näiteks kui on antud kolm sama märgiga arvulist võrratust − 5< − 2 , − 1 < 12 и 3 < 4 . Свойство позволяет определять то, что − 5 + (− 1) + 3 < − 2 + 12 + 4 является верным.

Definitsioon 10

Mõlema poole termiline korrutamine annab positiivse arvu. Kui< b и c < d , где a , b , c и d являются положительными числами, тогда неравенство вида a · c < b · d считается справедливым.

Tõendid 5

Selle tõestamiseks vajame ebavõrdsuse a mõlemat poolt< b умножить на число с, а обе части c < d на b . В итоге получим, что неравенства a · c < b · c и b · c < b · d верные, откуда получим свойство транизитивности a · c < b · d .

Seda omadust peetakse kehtivaks arvude arvu puhul, millega tuleb korrutada ebavõrdsuse mõlemad pooled. Siis a 1 , a 2 , … , a n Ja b 1, b 2, …, b n on positiivsed arvud, kus 1< b 1 , a 2 < b 2 , … , a n < b n , то a 1 · a 2 · … · a n< b 1 · b 2 · … · b n .

Pange tähele, et võrratuste kirjutamisel on mittepositiivsed arvud, siis nende terminite kaupa korrutamine toob kaasa vale ebavõrdsuse.

Näide 7

Näiteks ebavõrdsus 1< 3 и − 5 < − 4 являются верными, а почленное их умножение даст результат в виде 1 · (− 5) < 3 · (− 4) , считается, что − 5 < − 12 это является неверным неравенством.

Tagajärg: Võrratuste tähtaegne korrutamine a< b с положительными с a и b , причем получается a n < b n .

Numbriliste võrratuste omadused

Vaatleme järgmisi arvulise ebavõrdsuse omadusi.

  1. a< a , a >a - ebaõiged ebavõrdsused,
    a ≤ a, a ≥ a on tõelised ebavõrdsused.
  2. Kui a< b , то b >a - antisümmeetria.
  3. Kui a< b и b < c то a < c - транзитивность.
  4. Kui a< b и c - любоое число, то a + b < b + c .
  5. Kui a< b и c - положительное число, то a · c < b · c ,
    Kui a< b и c - отрицательное число, то a · c >eKr.

Järeldus 1: kui a< b , то - a >-b.

Järeldus 2: kui a ja b on positiivsed arvud ja a< b , то 1 a >1 b.

  1. Kui 1< b 1 , a 2 < b 2 , . . . , a n < b n , то a 1 + a 2 + . . . + a n < b 1 + b 2 + . . . + b n .
  2. Kui 1 , 2 , . . . , a n , b 1 , b 2 , . . . , b n on positiivsed arvud ja a 1< b 1 , a 2 < b 2 , . . . , a n < b n , то a 1 · a 2 · . . . · a n < b 1 · b 2 · . . . b n .

Järeldus 1: Kui a< b , a Ja b on positiivsed arvud, siis a n< b n .

Kui märkate tekstis viga, tõstke see esile ja vajutage Ctrl+Enter

Esitatakse peamised ebavõrdsuse tüübid, sealhulgas Bernoulli, Cauchy - Bunyakovsky, Minkowski, Chebyshev ebavõrdsused. Vaadeldakse ebavõrdsuse omadusi ja nendega seotud toiminguid. Antakse põhilised ebavõrdsuse lahendamise meetodid.

Põhivõrratuste valemid

Universaalse ebavõrdsuse valemid

Universaalsed ebavõrdsused on täidetud nendes sisalduvate koguste mis tahes väärtuste korral. Allpool on loetletud peamised universaalse ebavõrdsuse tüübid.

1) | a b | ≤ |a| + |b| ; | a 1 a 2 ... a n | ≤ |a 1 | + |a 2 | + ... + |a n |

2) |a| + |b| ≥ | a - b | ≥ | |a| - |b| |

3)
Võrdsus ilmneb ainult siis, kui a 1 = a 2 = ... = a n.

4) Cauchy-Bunyakovsky ebavõrdsus

Võrdsus kehtib siis ja ainult siis, kui α a k = β b k kõigi k = 1, 2, ..., n ja mõne α, β, |α| + |β| > 0.

5) Minkowski ebavõrdsus, kui p ≥ 1

Rahuldatava ebavõrdsuse valemid

Nendes sisalduvate koguste teatud väärtuste puhul on rahuldatavad ebavõrdsused täidetud.

1) Bernoulli ebavõrdsus:
.
Üldisemalt:
,
kus , numbrid sama märgi ja suurem kui -1 : .
Bernoulli Lemma:
.
Vt "Ebavõrdsuse tõendid ja Bernoulli lemma".

2)
kui a i ≥ 0 (i = 1, 2, ..., n) .

3) Tšebõševi ebavõrdsus
juures 0 < a 1 ≤ a 2 ≤ ... ≤ a n Ja 0 < b 1 ≤ b 2 ≤ ... ≤ b n
.
Kell 0 < a 1 ≤ a 2 ≤ ... ≤ a n Ja b 1 ≥ b 2 ≥ ... ≥ b n > 0
.

4) Tšebõševi üldistatud ebavõrdsused
juures 0 < a 1 ≤ a 2 ≤ ... ≤ a n Ja 0 < b 1 ≤ b 2 ≤ ... ≤ b n ja k loomulik
.
Kell 0 < a 1 ≤ a 2 ≤ ... ≤ a n Ja b 1 ≥ b 2 ≥ ... ≥ b n > 0
.

Ebavõrdsuse omadused

Ebavõrdsuse omadused on reeglite kogum, mis nende teisendamisel rahuldatakse. Allpool on toodud ebavõrdsuse omadused. On arusaadav, et esialgsed ebavõrdsused on täidetud x i väärtuste puhul (i = 1, 2, 3, 4), mis kuuluvad mingisse etteantud intervalli.

1) Kui külgede järjekord muutub, muutub ebavõrdsuse märk vastupidiseks.
Kui x 1< x 2 , то x 2 >x 1 .
Kui x 1 ≤ x 2, siis x 2 ≥ x 1.
Kui x 1 ≥ x 2, siis x 2 ≤ x 1.
Kui x 1 > x 2, siis x 2< x 1 .

2) Üks võrdsus võrdub kahe erineva tähise mitterange ebavõrdsusega.
Kui x 1 = x 2, siis x 1 ≤ x 2 ja x 1 ≥ x 2.
Kui x 1 ≤ x 2 ja x 1 ≥ x 2, siis x 1 = x 2.

3) Transitiivsusomadus
Kui x 1< x 2 и x 2 < x 3 , то x 1 < x 3 .
Kui x 1< x 2 и x 2 ≤ x 3 , то x 1 < x 3 .
Kui x 1 ≤ x 2 ja x 2< x 3 , то x 1 < x 3 .
Kui x 1 ≤ x 2 ja x 2 ≤ x 3, siis x 1 ≤ x 3.

4) Võrratuse mõlemale poolele saab liita (lahutada) sama arvu.
Kui x 1< x 2 , то x 1 + A < x 2 + A .
Kui x 1 ≤ x 2, siis x 1 + A ≤ x 2 + A.
Kui x 1 ≥ x 2, siis x 1 + A ≥ x 2 + A.
Kui x 1 > x 2, siis x 1 + A > x 2 + A.

5) Kui sama suuna märgiga võrratust on kaks või enam, siis võib nende vasaku ja parema külje liita.
Kui x 1< x 2 , x 3 < x 4 , то x 1 + x 3 < x 2 + x 4 .
Kui x 1< x 2 , x 3 ≤ x 4 , то x 1 + x 3 < x 2 + x 4 .
Kui x 1 ≤ x 2, x 3< x 4 , то x 1 + x 3 < x 2 + x 4 .
Kui x 1 ≤ x 2, x 3 ≤ x 4, siis x 1 + x 3 ≤ x 2 + x 4.
Sarnased väljendid kehtivad märkide ≥, > kohta.
Kui algsed ebavõrdsused sisaldavad mitterange ebavõrdsuse märke ja vähemalt ühte ranget ebavõrdsust (kuid kõik märgid on sama suunaga), siis liitmise tulemuseks on range ebavõrdsus.

6) Võrratuse mõlemad pooled saab korrutada (jagada) positiivse arvuga.
Kui x 1< x 2 и A >0, siis A x 1< A · x 2 .
Kui x 1 ≤ x 2 ja A > 0, siis A x 1 ≤ A x 2.
Kui x 1 ≥ x 2 ja A > 0, siis A x 1 ≥ A x 2.
Kui x 1 > x 2 ja A > 0, siis A · x 1 > A · x 2.

7) Võrratuse mõlemad pooled saab korrutada (jagada) negatiivse arvuga. Sel juhul muutub ebavõrdsuse märk vastupidiseks.
Kui x 1< x 2 и A < 0 , то A · x 1 >A x 2.
Kui x 1 ≤ x 2 ja A< 0 , то A · x 1 ≥ A · x 2 .
Kui x 1 ≥ x 2 ja A< 0 , то A · x 1 ≤ A · x 2 .
Kui x 1 > x 2 ja A< 0 , то A · x 1 < A · x 2 .

8) Kui positiivsete liikmetega, sama suuna märgiga võrratust on kaks või enam, siis saab nende vasaku ja parema külje omavahel korrutada.
Kui x 1< x 2 , x 3 < x 4 , x 1 , x 2 , x 3 , x 4 >0 ja siis x 1 x 3< x 2 · x 4 .
Kui x 1< x 2 , x 3 ≤ x 4 , x 1 , x 2 , x 3 , x 4 >0 ja siis x 1 x 3< x 2 · x 4 .
Kui x 1 ≤ x 2, x 3< x 4 , x 1 , x 2 , x 3 , x 4 >0 ja siis x 1 x 3< x 2 · x 4 .
Kui x 1 ≤ x 2, x 3 ≤ x 4, x 1, x 2, x 3, x 4 > 0, siis x 1 x 3 ≤ x 2 x 4.
Sarnased väljendid kehtivad märkide ≥, > kohta.
Kui algsed ebavõrdsused sisaldavad mitterange ebavõrdsuse märke ja vähemalt ühte ranget ebavõrdsust (kuid kõik märgid on sama suunaga), siis korrutamise tulemuseks on range ebavõrdsus.

9) Olgu f(x) monotoonselt kasvav funktsioon. See tähendab, et iga x 1 > x 2 korral on f(x 1) > f(x 2). Siis saab seda funktsiooni rakendada mõlemale võrratuse poolele, mis ei muuda ebavõrdsuse märki.
Kui x 1< x 2 , то f(x 1) < f(x 2) .
Kui x 1 ≤ x 2, siis f(x 1) ≤ f(x 2) .
Kui x 1 ≥ x 2, siis f(x 1) ≥ f(x 2) .
Kui x 1 > x 2, siis f(x 1) > f(x 2).

10) Olgu f(x) monotoonselt kahanev funktsioon, st mis tahes x 1 > x 2 korral f(x 1)< f(x 2) . Тогда к обеим частям неравенства можно применить эту функцию, от чего знак неравенства изменится на противоположный.
Kui x 1< x 2 , то f(x 1) >f(x 2) .
Kui x 1 ≤ x 2, siis f(x 1) ≥ f(x 2) .
Kui x 1 ≥ x 2, siis f(x 1) ≤ f(x 2) .
Kui x 1 > x 2, siis f(x 1)< f(x 2) .

Ebavõrdsuse lahendamise meetodid

Võrratuste lahendamine intervallmeetodil

Intervallmeetod on rakendatav, kui ebavõrdsus sisaldab ühte muutujat, mida tähistame kui x, ja see on kujul:
f(x) > 0
kus f(x) on pidev funktsioon, millel on piiratud arv katkestuspunkte. Ebavõrdsuse märk võib olla ükskõik milline: >, ≥,<, ≤ .

Intervalli meetod on järgmine.

1) Leia funktsiooni f(x) definitsioonipiirkond ja märgi see intervallidega arvteljel.

2) Leia funktsiooni f(x) katkestuspunktid. Näiteks kui see on murd, siis leiame punktid, kus nimetaja muutub nulliks. Märgime need punktid arvteljel.

3) Lahenda võrrand
f(x) = 0.
Märgime selle võrrandi juured arvuteljel.

4) Selle tulemusena jagatakse arvutelg punktide kaupa intervallideks (segmentideks). Igas määratluspiirkonnas sisalduvas intervallis valime suvalise punkti ja arvutame selles punktis funktsiooni väärtuse. Kui see väärtus on suurem kui null, asetame segmendi (intervalli) kohale plussmärgi. Kui see väärtus on nullist väiksem, paneme segmendi (intervalli) kohale märgi “-”.

5) Kui ebavõrdsus on kujul: f(x) > 0, siis vali intervallid plussmärgiga. Ebavõrdsuse lahendus on kombineerida need intervallid, mis ei sisalda nende piire.
Kui võrratus on kujul: f(x) ≥ 0, siis lisame lahendusele punktid, kus f(x) = 0. See tähendab, et mõnel intervallil võivad olla suletud piirid (piir kuulub intervalli). teine ​​osa võib olla avatud piiridega (piir ei kuulu intervalli).
Samamoodi, kui ebavõrdsus on kujul: f(x)< 0 , то выбираем интервалы с знаком „-“ . Решением неравенства будет объединение этих интервалов, в которые не входят их границы.
Kui võrratus on kujul: f(x) ≤ 0, siis lisame lahendusele punktid, kus f(x) = 0.

Võrratuste lahendamine nende omaduste abil

Seda meetodit saab kasutada mis tahes keerukusega ebavõrdsuse korral. See seisneb ülaltoodud omaduste rakendamises, et vähendada ebavõrdsust lihtsamale kujule ja saada lahendus. On täiesti võimalik, et selle tulemuseks pole mitte ainult üks, vaid ebavõrdsuse süsteem. See on universaalne meetod. See kehtib igasuguse ebavõrdsuse kohta.

Viited:
I.N. Bronstein, K.A. Semendjajev, matemaatika käsiraamat inseneridele ja üliõpilastele, “Lan”, 2009.