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Algebra · real student question

解不等式 x² − 4x − 5 > 0,并用区间表示解集。

Question

解不等式

x2−4x−5>0x^2-4x-5>0

并用区间表示解集。

Step-by-step solution

  1. 先让一边为零,再因式分解。 这个不等式右边已经是 00 了,所以直接分解二次式。需要找两个数,乘积为 −5-5、和为 −4-4:正是 −5-5 和 +1+1,于是

    x2−4x−5=(x−5)(x+1)x^2-4x-5=(x-5)(x+1)

    不等式化为 (x−5)(x+1)>0(x-5)(x+1)>0。

  2. 找临界点 —— 也就是各因式的零点。 令每个因式为零:

    x−5=0⇒x=5,x+1=0⇒x=−1x-5=0\Rightarrow x=5,\qquad x+1=0\Rightarrow x=-1

    只有这两处表达式才可能变号,因为乘积变号的位置恰好就是某个因式变号的位置。

  3. 用它们把数轴分成三个区间。

    (−∞,−1),(−1,5),(5,∞)(-\infty,-1),\qquad (-1,5),\qquad (5,\infty)

    在每个区间内部 (x−5)(x+1)(x-5)(x+1) 的符号都是固定的,所以每个区间取一个试验值就够了。

  4. 每个区间取一点代入。

    x=−2: (−7)(−1)=7>0✓x=-2:\ (-7)(-1)=7>0\quad\checkmark

    x=0: (−5)(1)=−5<0×x=0:\ (-5)(1)=-5<0\quad\times

    x=6: (1)(7)=7>0✓x=6:\ (1)(7)=7>0\quad\checkmark

    正—负—正这个规律,正是一条开口向上、有两个不同实根的抛物线该有的样子。

  5. 写出解集,注意要排除两个根。 不等式是严格的(>0>0,不是 ≥0\ge 0),所以让表达式等于零的 x=−1x=-1 和 x=5x=5 不包含在内:

    x<−1  或  x>5,(−∞,−1)∪(5,∞)x<-1\ \text{ 或 }\ x>5,\qquad (-\infty,-1)\cup(5,\infty)

    注意这里是并集:解集是两条互不相连的射线,而不是一个区间,所以不能写成 −1>x>5-1>x>5 这样的连写不等式。

Answer

(−∞,−1)∪(5,∞)(-\infty,-1)\cup(5,\infty)

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