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Algebra · real student question

Resolver la desigualdad encadenada (x + 1)(x + 2) >= (x + 3)(x + 4) >= (x + 5)(x + 6) y escribir el conjunto solución como un intervalo.

Question

Resolver la desigualdad encadenada

(x+1)(x+2) ≥ (x+3)(x+4) ≥ (x+5)(x+6)(x+1)(x+2)\ \ge\ (x+3)(x+4)\ \ge\ (x+5)(x+6)

y escribir el conjunto solución como un intervalo.

Step-by-step solution

  1. Separar la cadena en dos desigualdades. Un enunciado de la forma A≥B≥CA\ge B\ge C abrevia dos condiciones que deben cumplirse al mismo tiempo:

    (I)(x+1)(x+2)≥(x+3)(x+4),(II)(x+3)(x+4)≥(x+5)(x+6)\text{(I)}\quad (x+1)(x+2)\ge(x+3)(x+4),\qquad \text{(II)}\quad (x+3)(x+4)\ge(x+5)(x+6)

    La respuesta final es la intersección de los dos conjuntos solución, no su unión. Resulta tentador comparar directamente las expresiones de los extremos (x+1)(x+2)(x+1)(x+2) y (x+5)(x+6)(x+5)(x+6), pero esa sería una condición más débil y daría un conjunto solución equivocado (demasiado grande).

  2. Desarrollar ambos lados de (I) y observar cómo se cancelan los términos cuadráticos. Al multiplicar,

    x2+3x+2 ≥ x2+7x+12x^2+3x+2\ \ge\ x^2+7x+12

    Ambos lados tienen exactamente el mismo término principal x2x^2, así que restar x2x^2 en los dos miembros es válido y deja una desigualdad lineal:

    3x+2 ≥ 7x+123x+2\ \ge\ 7x+12

    Esta cancelación es el corazón del problema: como los productos de factores desplazados consecutivos tienen todos coeficiente principal 11, no hace falta ninguna tabla de signos ni análisis de la parábola.

  3. Resolver la desigualdad lineal (I). Se agrupan las xx en un mismo lado:

    3x+2≥7x+12 ⟹ −10≥4x ⟹ x≤−104=−523x+2\ge 7x+12\ \Longrightarrow\ -10\ge 4x\ \Longrightarrow\ x\le-\frac{10}{4}=-\frac{5}{2}

    Dividir entre el número positivo 44 no invierte el sentido de la desigualdad; la dirección solo se invierte al dividir o multiplicar por un número negativo. Leer −52≥x-\tfrac52\ge x de derecha a izquierda da x≤−52x\le-\tfrac52.

  4. Repetir el procedimiento con (II). Al desarrollar,

    x2+7x+12 ≥ x2+11x+30 ⟹ 7x+12 ≥ 11x+30x^2+7x+12\ \ge\ x^2+11x+30\ \Longrightarrow\ 7x+12\ \ge\ 11x+30

    −18 ≥ 4x ⟹ x≤−184=−92-18\ \ge\ 4x\ \Longrightarrow\ x\le-\frac{18}{4}=-\frac{9}{2}

  5. Intersecar las dos condiciones. Se necesita x≤−52x\le-\tfrac52 y x≤−92x\le-\tfrac92 a la vez. Como −92=−4.5-\tfrac92=-4.5 queda a la izquierda de −52=−2.5-\tfrac52=-2.5, la segunda condición es la más estricta e implica automáticamente la primera:

    x≤−92⟺x∈(−∞, −92]x\le-\frac{9}{2}\quad\Longleftrightarrow\quad x\in\left(-\infty,\,-\frac{9}{2}\right]

  6. Probar un valor dentro y otro fuera. En x=−5x=-5: (−4)(−3)=12(-4)(-3)=12, (−2)(−1)=2(-2)(-1)=2, (0)(1)=0(0)(1)=0, y se cumple 12≥2≥012\ge2\ge0. ✓ En x=−4x=-4 (que satisface (I) pero no (II)): (−3)(−2)=6(-3)(-2)=6, (−1)(0)=0(-1)(0)=0, (1)(2)=2(1)(2)=2, y 0≥20\ge2 es falso. ✗ Esto confirma que intersecar en lugar de unir era lo correcto, y que el extremo x=−92x=-\tfrac92 se incluye porque ambas desigualdades admiten la igualdad.

Answer

x≤−92,es decir, x∈(−∞, −92]x\le-\frac{9}{2},\qquad \text{es decir, } x\in\left(-\infty,\,-\tfrac{9}{2}\right]

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