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Algebra · real student question

解不等式 (2x − 1)/3 − 4/(x + 2) > (x − 3)/6 + 1。

Question

解不等式 2x−13−4x+2>x−36+1\dfrac{2x-1}{3}-\dfrac{4}{x+2} > \dfrac{x-3}{6}+1。

Step-by-step solution

  1. 先看定義域,同時定下策略。 x+2≠0x+2 \neq 0,所以 x≠−2x \neq -2。因為未知數出現在分母裡,唯一穩妥的辦法是把所有項移到同一邊、對單一分式列符號表,而不是兩邊同乘去分母。

  2. 先把三個多項式部分通分到分母 6 上。 暫時把 4x+2\tfrac{4}{x+2} 那一項放一邊,2x−13−x−36−1=2(2x−1)−(x−3)−66=4x−2−x+3−66=3x−56.\frac{2x-1}{3}-\frac{x-3}{6}-1 = \frac{2(2x-1)-(x-3)-6}{6} = \frac{4x-2-x+3-6}{6} = \frac{3x-5}{6}.

  3. 把不等式收成一個分式。 現在它是 3x−56−4x+2>0\dfrac{3x-5}{6}-\dfrac{4}{x+2}>0。取公分母 6(x+2)6(x+2):(3x−5)(x+2)−246(x+2)>0.\frac{(3x-5)(x+2)-24}{6(x+2)} > 0. 分子展開:3x2+6x−5x−10−24=3x2+x−343x^2+6x-5x-10-24 = 3x^2+x-34;又因為 6>06>0,這個正因子可以直接去掉:3x2+x−34x+2>0.\frac{3x^2+x-34}{x+2} > 0.

  4. 求分子的兩個根。 3x2+x−343x^2+x-34 在整數範圍內分解不了(那兩個數需要積為 −102-102、和為 11),所以改用公式解:x=−1±1+4086=−1±4096≈−3.5373 與 3.2040.x = \frac{-1 \pm \sqrt{1+408}}{6} = \frac{-1\pm\sqrt{409}}{6} \approx -3.5373 \ \text{與}\ 3.2040.

  5. 在三個臨界值上列符號表。 由小到大依序是:−1−4096≈−3.5373\tfrac{-1-\sqrt{409}}{6} \approx -3.5373,接著是 −2-2,再接著是 −1+4096≈3.2040\tfrac{-1+\sqrt{409}}{6} \approx 3.2040。開口向上的拋物線在兩根之外為正、兩根之間為負,而 x+2x+2 在 −2-2 處變號。於是四個區間上的正負號依序是 −, +, −, +-,\,+,\,-,\,+。

  6. 讀出兩個取正的區間並檢驗。 x∈(−1−4096, −2)∪(−1+4096, ∞).x \in \left(\frac{-1-\sqrt{409}}{6},\ -2\right) \cup \left(\frac{-1+\sqrt{409}}{6},\ \infty\right). 代回原不等式:x=−3x=-3 時左減右 =+1.667>0=+1.667>0(在解裡);x=−1x=-1 時為 −5.333-5.333(不在);x=3x=3 時為 −0.133-0.133(不在,就差一點沒越過邊界 3.20403.2040);x=3.5x=3.5 時為 +0.189+0.189(在)。所有端點都要排除,因為不等號是嚴格的,而 x=−2x=-2 又不在定義域內。

Answer

x∈(−1−4096, −2)∪(−1+4096, ∞)≈(−3.5373, −2)∪(3.2040, ∞)x \in \left(\frac{-1-\sqrt{409}}{6},\ -2\right) \cup \left(\frac{-1+\sqrt{409}}{6},\ \infty\right) \approx (-3.5373,\ -2)\cup(3.2040,\ \infty)

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