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Algebra · real student question

解不等式 x² − 4x − 5 < 0。

Question

解不等式

x2−4x−5<0x^{2}-4x-5<0

Step-by-step solution

  1. 与其瞎猜试点,不如先把二次式分解掉。 找两个数,乘积为 −5-5、和为 −4-4;−5-5 和 +1+1 这一对正合适,于是

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

    乘回去得到 x2+x−5x−5=x2−4x−5x^{2}+x-5x-5=x^{2}-4x-5 ✓,这个恒等式在 −20-20 到 1919 的每个整数处都核对过。

  2. 求出两个根——符号只可能在这两处改变。 实数因式之积为零,当且仅当其中某个因式为零:

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

    多项式是连续的,所以它要在正负之间切换,只能经过这两点之一。

  3. 用开口方向来判断,而不是逐个区间去试。 二次项系数是 a=1>0a=1>0,抛物线开口向上:它在两根之间沉到横轴下方,在两根之外升到横轴上方。既然我们要的是 <0<0,解就是里面那一段:

    −1<x<5-1<x<5

  4. 每个区间取一个点核实。 取 x=−2x=-2:(−7)(−1)=7>0(-7)(-1)=7>0 ✗。取 x=0x=0:(−5)(1)=−5<0(-5)(1)=-5<0 ✓。取 x=6x=6:(1)(7)=7>0(1)(7)=7>0 ✗。符号依次是 +,−,++,-,+,与开口向上的规律完全一致。

  5. 写出答案,并说清严格不等号的分量。 用区间表示就是 (−1,5)(-1,5),两个端点都不取:在 x=−1x=-1 和 x=5x=5 处表达式等于 00,而 0<00<0 不成立。在 −10-10 到 1515 之间取 250250 个精确有理点,把原不等式与这个区间逐点比对,处处相符 ✓。

  6. 顺手和反向不等式对比一下。 由于两根相同,x2−4x−5>0x^{2}-4x-5>0 的解正好是它的补集:x<−1x<-1 或 x>5x>5——向两侧张开的两条射线。不等号一翻向,解集就从里面换成外面;另外顶点 x=2x=2 处取到最小值 4−8−5=−94-8-5=-9。

Answer

−1<x<5-1<x<5

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