ติดตรงนี้? แก้มันด้วย AI
Algebra · real student question

จงแก้อสมการ x คูณ log ฐาน 1/3 ของ (1/2 - x) มากกว่าหรือเท่ากับ ค่าสัมบูรณ์ของ x

Question

จงแก้อสมการ

xlog⁡13 ⁣(12−x) ≥ ∣x∣x\log_{\frac13}\!\left(\frac12-x\right)\ \ge\ |x|

Step-by-step solution

  1. ตรึงโดเมนก่อนจะแตะอสมการ ลอการิทึมต้องการอาร์กิวเมนต์ที่เป็นบวกเข้ม

    12−x>0⟺x<12\frac12-x>0\quad\Longleftrightarrow\quad x<\frac12

    ทุกอย่างต่อจากนี้ค้นหาอยู่ภายใน (−∞,12)\left(-\infty,\tfrac12\right) ผู้เข้าชิงตัวใดที่อยู่นอกช่วงนี้ถูกตัดทิ้งโดยอัตโนมัติ

  2. แยกกรณีตามเครื่องหมายของ xx เพราะทั้ง ∣x∣|x| และทิศทางของอสมการขึ้นกับมัน เขียน L=log⁡1/3 ⁣(12−x)L=\log_{1/3}\!\left(\tfrac12-x\right) อสมการคือ xL≥∣x∣xL\ge|x| การหารด้วย xx เป็นก้าวที่เป็นธรรมชาติ แต่เครื่องหมายของ xx ตัดสินทั้งว่า ∣x∣|x| จะกลายเป็นอะไร และ ว่าอสมการจะกลับด้านหรือไม่ จึงต้องจัดการสามกรณีคือ x>0x>0, x=0x=0, x<0x<0 แยกกัน

  3. กรณี x>0x>0 ในกรณีนี้ ∣x∣=x|x|=x และการหารด้วยจำนวนบวก xx ไม่เปลี่ยนทิศทาง

    L≥1L\ge 1

    ฐาน 13\tfrac13 น้อยกว่า 11 ดังนั้น log⁡1/3\log_{1/3} เป็นฟังก์ชัน ลด อสมการ log⁡1/3t≥1\log_{1/3}t\ge 1 จึงกลับด้านเป็น 0<t≤(13)1=130<t\le\left(\tfrac13\right)^{1}=\tfrac13 ดังนั้น

    0<12−x≤13⟺16≤x<120<\frac12-x\le\frac13\quad\Longleftrightarrow\quad \frac16\le x<\frac12

    เมื่อรวมกับ x>0x>0 จะได้ [16,12)\left[\tfrac16,\tfrac12\right)

  4. กรณี x<0x<0 คราวนี้ ∣x∣=−x|x|=-x และการหาร xL≥−xxL\ge-x ด้วยจำนวน ลบ xx ทำให้อสมการกลับด้าน

    L≤−1L\le -1

    ใช้ข้อเท็จจริงว่า log⁡1/3\log_{1/3} เป็นฟังก์ชันลดอีกครั้ง log⁡1/3t≤−1\log_{1/3}t\le-1 กลายเป็น t≥(13)−1=3t\ge\left(\tfrac13\right)^{-1}=3

    12−x≥3⟺x≤−52\frac12-x\ge3\quad\Longleftrightarrow\quad x\le-\frac52

    ค่า xx เช่นนี้เป็นลบและอยู่ในโดเมนทั้งหมด รังสีทั้งเส้น (−∞,−52]\left(-\infty,-\tfrac52\right] จึงใช้ได้

  5. กรณี x=0x=0 ห้ามข้าม แทนค่าตรง ๆ ได้ 0⋅L=00\cdot L=0 และ ∣0∣=0|0|=0 อสมการจึงอ่านได้ว่า 0≥00\ge0 ซึ่งเป็นจริง จุดโดด x=0x=0 จึงเป็นคำตอบจริง แม้จะไม่ได้อยู่ในช่วงใดเลย และเป็นจุดที่การหารด้วย xx อย่างไม่ระวังจะทำหล่นหายไปพอดี

  6. ประกอบคำตอบและสุ่มตรวจ เซตคำตอบคือ

    x∈(−∞,−52]∪{0}∪[16,12)x\in\left(-\infty,-\frac52\right]\cup\{0\}\cup\left[\frac16,\frac12\right)

    ตรวจจุดขอบทั้งสอง ที่ x=−52x=-\tfrac52 ได้ 12−x=3\tfrac12-x=3 และ log⁡1/33=−1\log_{1/3}3=-1 ข้างซ้ายจึงเป็น (−52)(−1)=52=∣x∣(-\tfrac52)(-1)=\tfrac52=|x| เท่ากันพอดี ที่ x=16x=\tfrac16 ได้ 12−x=13\tfrac12-x=\tfrac13 และ log⁡1/313=1\log_{1/3}\tfrac13=1 ข้างซ้ายจึงเป็น 16=∣x∣\tfrac16=|x| เท่ากันอีกครั้ง ส่วนค่าทดสอบในโซนที่ถูกตัดออก เช่น x=−1x=-1 ให้ (−1)log⁡1/332≈0.369(-1)\log_{1/3}\tfrac32\approx0.369 ซึ่งน้อยกว่า ∣x∣=1|x|=1 จึงถูกตัดออกอย่างถูกต้อง

Answer

x∈(−∞,−52]∪{0}∪[16,12)x\in\left(-\infty,-\frac{5}{2}\right]\cup\{0\}\cup\left[\frac{1}{6},\frac{1}{2}\right)

Need to solve a different problem like this? Open the solver →