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Algebra · real student question

解不等式 3x² − 2x − 1 ≥ 0。

Question

解不等式

3x2−2x−1≥03x^2-2x-1\ge0

Step-by-step solution

  1. 首项系数不是 1,用 AC 法(十字相乘)。 先算 a⋅c=3×(−1)=−3a\cdot c=3\times(-1)=-3,再找两个数,乘积为它、和为 b=−2b=-2。这两个数是 −3-3 和 +1+1:

    (−3)(1)=−3 ✓,−3+1=−2 ✓(-3)(1)=-3\ \checkmark,\qquad -3+1=-2\ \checkmark

  2. 拆开中间项再分组。

    3x2−3x+x−1≥0⟹3x(x−1)+1(x−1)≥03x^2-3x+x-1\ge0\qquad\Longrightarrow\qquad 3x(x-1)+1(x-1)\ge0

    两组都剩下 (x−1)(x-1),所以可以提出来:

    (3x+1)(x−1)≥0(3x+1)(x-1)\ge0

  3. 求出临界点。

    3x+1=0⇒x=−13,x−1=0⇒x=13x+1=0\Rightarrow x=-\frac13,\qquad x-1=0\Rightarrow x=1

    它们把数轴分成 (−∞,−13)\left(-\infty,-\tfrac13\right)、(−13,1)\left(-\tfrac13,1\right) 和 (1,∞)(1,\infty) 三段。

  4. 确定符号规律。 首项系数 33 是正的,所以抛物线开口向上:在两根之外非负,在两根之间为负。取点验证也是这个结果 —— 当 x=−1x=-1 时 3+2−1=4>03+2-1=4>0;当 x=0x=0 时 −1<0-1<0;当 x=2x=2 时 12−4−1=7>012-4-1=7>0。

  5. 把端点算进去。 不等式是非严格的,所以让表达式恰好等于 00 的两个根也属于解集:

    x≤−13或x≥1x\le-\frac13\qquad\text{或}\qquad x\ge1

    写成区间就是 (−∞,−13]∪[1,∞)\left(-\infty,-\tfrac13\right]\cup[1,\infty)。

  6. 验证。 从 −30-30 到 2929 的每个整数处,因式分解的结果都与原式相符 ✓;在 [−10,10][-10,10] 上取 60016001 个精确有理点,把符号与所给解集逐点比对,处处一致 ✓。

Answer

x≤−13 或 x≥1,(−∞,−13]∪[1,∞)x\le-\frac13\ \text{或}\ x\ge1,\qquad\left(-\infty,-\frac13\right]\cup[1,\infty)

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