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Algebra · real student question

解不等式 (x + 1)(x + 3) ≥ (x − 2)(x − 4)。

Question

解不等式

(x+1)(x+3)≥(x−2)(x−4)(x+1)(x+3)\ge (x-2)(x-4)

Step-by-step solution

  1. 先展开,再判断这到底是哪一类不等式。 两边各是一个乘积,看着像要列符号表的二次不等式,但不展开就无法确定。也不要图省事直接比较因式——用 (x+1)≥(x−2)(x+1)\ge(x-2) 和 (x+3)≥(x−4)(x+3)\ge(x-4) 来论证是另一回事,而且是错的。

  2. 两边分别用十字相乘(FOIL)展开。

    (x+1)(x+3)=x2+4x+3(x+1)(x+3)=x^2+4x+3

    (x−2)(x−4)=x2−6x+8(x-2)(x-4)=x^2-6x+8

    于是不等式变成

    x2+4x+3≥x2−6x+8x^2+4x+3\ge x^2-6x+8

  3. 两边同时减去 x2x^2——这是全题的关键一步。 两边的二次项完全相同,直接抵消,不等式就退化成一次的:

    4x+3≥−6x+84x+3\ge -6x+8

    不用符号表,不用找零点,也不用画抛物线:二次的外表只是个假象。

  4. 合并同类项,把 xx 解出来。 两边加 6x6x、减 33,再除以正数 1010:

    10x+3≥8 ⟹ 10x≥5 ⟹ x≥1210x+3\ge 8\ \Longrightarrow\ 10x\ge 5\ \Longrightarrow\ x\ge\frac12

    因为 10>010>0,≥\ge 的方向保持不变;又因为原不等式是非严格的,端点要取到。

  5. 写出答案并验一下端点。 解集是 [12,∞)\left[\tfrac12,\infty\right)。取 x=12x=\tfrac12:左边 =32⋅72=214=\tfrac32\cdot\tfrac72=\tfrac{21}{4},右边 =(−32)(−72)=214=\left(-\tfrac32\right)\left(-\tfrac72\right)=\tfrac{21}{4} —— 两边相等,所以 12\tfrac12 属于解集。再取 x=0x=0:左边 =3=3,右边 =8=8,而 3≥83\ge 8 不成立,说明小于 12\tfrac12 的值确实都不满足。

Answer

x≥12,即 [12,∞)x\ge\frac{1}{2},\quad\text{即 }\left[\frac{1}{2},\infty\right)

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