Algebra · real student question

Resolver la desigualdad (|x − 2| − x) / (x² − 4) ≤ 0 y dar la solución en notación de intervalos.

Question

Resolver la desigualdad

x2xx240\frac{|x-2|-x}{x^2-4}\le 0

y escribir el conjunto solución en notación de intervalos.

Step-by-step solution

  1. Excluir los puntos donde la expresión no está definida. Una fracción solo está definida cuando su denominador es distinto de cero. Aquí x24=(x2)(x+2)x^2-4=(x-2)(x+2), así que

    x2yx2.x\ne 2\quad\text{y}\quad x\ne -2.

    Estos dos puntos nunca pueden pertenecer al conjunto solución, sin importar lo que haga el numerador: un signo \le jamás rescata a un denominador nulo.

  2. Separar el valor absoluto en su punto de quiebre. x2|x-2| cambia de fórmula en x=2x=2: vale x2x-2 cuando x2x\ge 2 y 2x2-x cuando x<2x<2. Como toda la desigualdad se comporta distinto a cada lado, conviene resolverla por separado en cada caso y luego unir los resultados. Se hace algebraicamente y no probando números sueltos, para que no se escape nada entre los puntos de prueba.

  3. Caso 1: x>2x>2. Aquí x2=x2|x-2|=x-2, de modo que el numerador se reduce a una constante:

    (x2)xx24=2x24.\frac{(x-2)-x}{x^2-4}=\frac{-2}{x^2-4}.

    Para x>2x>2 el denominador x24x^2-4 es positivo, así que la fracción es negativa para todo valor de ese tipo. Toda la semirrecta (2,+)(2,+\infty) cumple la desigualdad (con x=2x=2 excluido por el paso 1).

  4. Caso 2: x<2x<2. Aquí x2=2x|x-2|=2-x, por lo que el numerador es 22x=2(1x)2-2x=2(1-x) y

    2(1x)(x2)(x+2)0.\frac{2(1-x)}{(x-2)(x+2)}\le 0.

    El numerador se anula en x=1x=1 y es positivo para x<1x<1; el factor x2x-2 es negativo en todo este caso; el factor x+2x+2 cambia de signo en x=2x=-2.

  5. Armar la tabla de signos del Caso 2. Se parte la recta en los valores críticos 2-2 y 11:

    intervalo2(1x)2(1-x)x2x-2x+2x+2fracción
    x<2x<-2++--++
    2<x<1-2<x<1++-++-
    1<x<21<x<2--++++

    Solo 2<x<1-2<x<1 hace negativa la fracción. En x=1x=1 el numerador vale 00 mientras que el denominador es 30-3\ne 0, de modo que la fracción vale 00 — y 000\le 0 es verdadero, así que x=1x=1 sí se incluye.

  6. Unir los dos casos. Combinando (2,1](-2,1] del Caso 2 con (2,+)(2,+\infty) del Caso 1:

    (2,1]  (2,+).(-2,\,1]\ \cup\ (2,\,+\infty).

    Una verificación rápida lo confirma: en x=0x=0 el valor es 0.5-0.5 (verdadero), en x=1.5x=1.5 es +0.571+0.571 (falso), en x=3x=3 es 0.4-0.4 (verdadero) y en x=2.5x=-2.5 es +3.11+3.11 (falso).

Answer

x(2,1](2,+)x\in(-2,\,1]\cup(2,\,+\infty)

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