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Algebra · real student question

解 x² − 3x − 10 ≥ 0 与 x² − 1 ≤ 0,并求同时满足两者的 x 的取值。

Question

分别解下列两个不等式,再求出同时满足两者的所有 xx:

x2−3x−10≥0,x2−1≤0x^{2}-3x-10\ge 0,\qquad x^{2}-1\le 0

Step-by-step solution

  1. 先分解第一个二次式。 积为 −10-10、和为 −3-3 的两个数是 −5-5 和 +2+2:

    x2−3x−10=(x−5)(x+2)≥0x^{2}-3x-10=(x-5)(x+2)\ge 0

    临界点是 x=−2x=-2 和 x=5x=5。

  2. 从抛物线读出第一个解集。 首项系数为正,所以这条开口向上的抛物线在两根之外才不低于横轴(试 x=0x=0:−10<0-10<0,中间那段不满足):

    (−∞,−2]∪[5,∞)(-\infty,-2]\cup[5,\infty)

    两个端点都要取到,因为不等号不是严格的。

  3. 把第二个二次式按平方差分解。

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

    临界点是 x=−1x=-1 和 x=1x=1。

  4. 读出第二个解集。 开口向上的抛物线在两根之间才不高于横轴(试 x=0x=0:−1≤0-1\le 0 ✓):

    [−1,1][-1,1]

  5. 把两个集合求交集。 把它们画在同一条数轴上:第二个集合整个落在 (−2,5)(-2,5) 里,而这段区间恰恰是第一个集合排除掉的。严格地写,[−1,1]∩(−∞,−2]=∅[-1,1]\cap(-\infty,-2]=\varnothing 且 [−1,1]∩[5,∞)=∅[-1,1]\cap[5,\infty)=\varnothing,所以

    ((−∞,−2]∪[5,∞))∩[−1,1]=∅\left((-\infty,-2]\cup[5,\infty)\right)\cap[-1,1]=\varnothing

  6. 把两部分答案都写出来。 分开看:(−∞,−2]∪[5,∞)(-\infty,-2]\cup[5,\infty) 与 [−1,1][-1,1]。合起来看:不存在任何实数 xx 同时满足两者 —— 这个不等式组是矛盾的。每当两个二次不等式被同时提出来时,这一点都值得先查一查。

Answer

x2−3x−10≥0: (−∞,−2]∪[5,∞);x2−1≤0: [−1,1];同时满足:∅x^{2}-3x-10\ge 0:\ (-\infty,-2]\cup[5,\infty);\quad x^{2}-1\le 0:\ [-1,1];\quad \text{同时满足:} \varnothing

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