Algebra · real student question

解不等式 (x - 1)(x + 2)(x - 3) < 0,并把解集写成区间形式。

Question

解不等式

(x1)(x+2)(x3)<0(x-1)(x+2)(x-3)<0

并把解集写成区间形式。

Step-by-step solution

  1. 不要把乘积展开。 这个不等式已经是因式分解好的形式,而这恰恰是我们想要的样子。乘开后得到 x32x25x+6x^3-2x^2-5x+6,反而看不出任何符号信息。若干因式的乘积是正是负,取决于其中有多少个因式为负,所以保留因式形式,一个因式一个因式地看。

  2. 求出每个因式的零点。 令每个因式等于零,得

    x1=0x=1,x+2=0x=2,x3=0x=3x-1=0\Rightarrow x=1,\qquad x+2=0\Rightarrow x=-2,\qquad x-3=0\Rightarrow x=3

    只有在这些点处乘积才可能变号,因为连续函数要从负变到正,必须经过 00

  3. 2-21133 处把数轴分段。 三个零点把实数轴切成四个开区间:

    (,2),(2,1),(1,3),(3,+)(-\infty,-2),\quad (-2,1),\quad (1,3),\quad (3,+\infty)

    在每个区间内部乘积的符号保持不变,所以取一个测试点就能判定整个区间。

  4. 每个区间取一个点检验。 记录每个因式的符号,而不是具体数值:

    区间测试点 xxx+2x+2x1x-1x3x-3乘积
    (,2)(-\infty,-2)3-3----
    (2,1)(-2,1)00++--++
    (1,3)(1,3)22++++--
    (3,+)(3,+\infty)44++++++++

    三个负数相乘得负,两个负数相乘得正:规则就这么简单。

  5. 注意符号的交替规律。 因为每个因式都是一次的(每个根都是单根),所以每经过一个零点符号就翻转一次。从最右边(那里所有因式都为正)出发向左走,符号依次是 +,,+,+,-,+,-。只要知道最右端区间的符号,其余的不用检验也能填出来——上面那张表只是一次复核。

  6. 收集乘积为负的区间,并排除端点。 乘积在 (,2)(-\infty,-2)(1,3)(1,3) 上为负。不等号是严格的,所以 x=2x=-2x=1x=1x=3x=3(在这些点乘积等于 00,而不是小于 00)都要舍去:

    (,2)(1,3)\boxed{(-\infty,-2)\cup(1,3)}

    随手验算:x=3x=-3(4)(1)(6)=24<0(-4)(-1)(-6)=-24<0x=2x=2(1)(4)(1)=4<0(1)(4)(-1)=-4<0,而 x=0x=0(1)(2)(3)=6>0(-1)(2)(-3)=6>0,与预测一致。

Answer

(,2)(1,3)(-\infty,-2)\cup(1,3)

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