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Algebra · real student question

解不等式 (2x − 1)(x + 1)/(x² + x + 2) ≤ 0。

Question

解不等式

(2x−1)(x+1)x2+x+2≤0.\frac{(2x-1)(x+1)}{x^{2}+x+2}\le 0.

Step-by-step solution

  1. 先审视分母。 对 x2+x+2x^{2}+x+2,判别式是

    Δ=12−4(1)(2)=1−8=−7<0,\Delta=1^{2}-4(1)(2)=1-8=-7<0,

    而首项系数为正,所以这条抛物线永远不与横轴相交:

    x2+x+2>0对每个实数 x 都成立。x^{2}+x+2>0\quad\text{对每个实数 }x\text{ 都成立。}

    单凭这一个事实,大部分活就干完了——没有需要排除的点,分数线下方也不会带来任何符号变化。

  2. 化归为多项式不等式。 两边同乘一个严格为正的量不会改变不等号,所以

    (2x−1)(x+1)x2+x+2≤0  ⟺  (2x−1)(x+1)≤0.\frac{(2x-1)(x+1)}{x^{2}+x+2}\le0\iff(2x-1)(x+1)\le0.

    如果分母可能变号,这个等价就不成立了——这正是第 1 步必须放在最前面的原因。

  3. 找出临界点。 令每个因式为零:

    2x−1=0⇒x=12,x+1=0⇒x=−1.2x-1=0\Rightarrow x=\tfrac12,\qquad x+1=0\Rightarrow x=-1.

    这两点都让分子为零而分母不为零,所以整个分式在那里等于 00——这满足 ≤0\le0,也就意味着两个端点都要算进解集。

  4. 读出二次式的符号。 乘积 (2x−1)(x+1)(2x-1)(x+1) 是一条开口向上的抛物线,所以它在两根之间为负、在两根之外为正。取点验证:x=−2x=-2 时 (−5)(−1)=5>0(-5)(-1)=5>0;x=0x=0 时 (−1)(1)=−1<0(-1)(1)=-1<0;x=1x=1 时 (1)(2)=2>0(1)(2)=2>0。

  5. 写出解集。 把为负的区间和两个零点合起来:

    x∈[−1, 12].x\in\left[-1,\ \tfrac12\right].

    对原分式抽查:x=−2x=-2 时是 54>0\tfrac{5}{4}>0(不在解集)✓,x=0x=0 时是 −12<0-\tfrac12<0(在解集)✓,x=12x=\tfrac12 时是 00(在解集)✓,x=1x=1 时是 12>0\tfrac12>0(不在解集)✓。

Answer

x∈[−1, 12]x\in\left[-1,\ \frac{1}{2}\right]

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