jueves, 8 de diciembre de 2016

Inecuaciones de segundo grado con una incógnita.


Se llama inecuación de segundo grado con una incógnita a cualquiera de las desigualdades:


La solución de una inecuación de este tipo depende de las soluciones de la ecuación de segundo grado   a x2 + b x + c = 0.

Así, para resolver estas inecuaciones (vamos a estudiar en particular  ax2 + b x +c £ 0) podemos distinguir los casos siguientes:

Caso a) La ecuación a x2 + b x + c = 0 tiene dos soluciones reales distintas x1  y  x2  (supongamos que x1 > x2).

En este caso, la inecuación  a x2 + b x + c £ 0 , utilizando la factorización del polinomio; se puede expresar de la forma a (x - x1) (x - x2) £ 0. 

El producto de los tres factores debe ser negativo o cero y esto sólo ocurre en cada una de las situaciones siguientes:


Al ser x1 > x2, la situación 1 no se verifica para ningún valor de x, y la situación 2 la cumplen los valores  x Î [x2, x1]. 

Por el mismo motivo, la situación 3 la verifican los valores x Î [x1,+¥) y la situación 4 los valores  x Î (-¥, x2].

Así, resumiendo, la solución de la inecuación será:

Si a > 0, todos los x Î [x2, x1]

Si a < 0, todos los x Î(-¥, x2] È [x1,+¥) 

Ejemplo:

Vamos a resolver la inecuación 2x2-12x+16 £ 0.

Las soluciones de la ecuación 2x2 – 12x + 16 = 0 son x1 = 4 y x2 = 2, y el coeficiente de x2 es a = 2, que es positivo.

Por tanto, la solución de la inecuación la forman todos los  x Î [x2, x1] = [2, 4].

Caso b) La ecuación ax2 + bx + c = 0 tiene dos soluciones reales iguales.

Aquí, la inecuación  a x2 + b x + c £ 0 puede expresarse de la forma a(x - x1)2 £ 0, siendo x1 la solución de la ecuación mencionada.

Como (x - x1)2 es siempre positivo o cero, la inecuación sólo se verifica para x = x1 si a > 0 y para todo número real x si a < 0.

En resumen, la solución de la inecuación está formada:

Por todos los números reales cuando a < 0.

Por x = x1 cuando a > 0.

Ejemplo:

Resolvamos x2 + 6x +9 £ 0.

La ecuación x2 + 6x + 9 = 0 tiene dos soluciones iguales a x1 = -3. 

El coeficiente de x2 es a = 1, que es positivo y, por tanto, la solución de la inecuación está formada únicamente por el valor x = -3.

Caso c) La ecuación ax2 + bx + c = 0 no tiene soluciones reales.

En este caso, ax2 + bx +c es positivo para todo valor real de x si a > 0 y es negativo, también para cualquier valor real de x, si a < 0. 

Por tanto, la solución de la inecuación  ax2 + b x + c £ 0 será:

El conjunto de todos los números reales si a < 0.

El conjunto vacío si a > 0.

Ejemplo:

Como la ecuación x2 + 1 = 0 no tiene soluciones reales y, el coeficiente de x2 es a = 1 (siendo el coeficiente a > 0), la solución de la inecuación x2 + 1 ³ 0 es R y la solución de x2 + 1 £ 0 es el conjunto vacío.

Para cualquiera de las otras inecuaciones de segundo grado (con los signos ³ ,> ,<) hay que hacer un estudio similar al efectuado.

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