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Algebra · real student question

解不等式 (x − 1) / ((x − 3)(x − 2)) ≤ 0,並用區間表示解。

Question

解不等式

x−1(x−3)(x−2)≤0\frac{x-1}{(x-3)(x-2)} \le 0

Step-by-step solution

  1. 要找的是臨界點,不是公分母。 這個式子本來就是一個已經分解好的分式,所以正負號只可能在某個因式為零處改變:分子零點 x=1x = 1,分母零點 x=2x = 2 與 x=3x = 3。千萬不要兩邊同乘 (x−3)(x−2)(x-3)(x-2)——它的正負號未知,不等號方向就靠不住了。

  2. 把數線分成四段。 三個臨界點把 R\mathbb{R} 切成 (−∞,1)(-\infty,1)、(1,2)(1,2)、(2,3)(2,3) 與 (3,∞)(3,\infty)。在每一段內部三個因式的正負號都固定,整個分式的正負號也就固定——每段取一個試驗值就夠了。

  3. 每段取一點代入。

    區間取點 xx值正負
    (−∞,1)(-\infty,1)00−1(−3)(−2)=−16\tfrac{-1}{(-3)(-2)} = -\tfrac16負
    (1,2)(1,2)1.51.50.5(−1.5)(−0.5)=+23\tfrac{0.5}{(-1.5)(-0.5)} = +\tfrac23正
    (2,3)(2,3)2.52.51.5(−0.5)(0.5)=−6\tfrac{1.5}{(-0.5)(0.5)} = -6負
    (3,∞)(3,\infty)3.53.52.5(0.5)(1.5)=+103\tfrac{2.5}{(0.5)(1.5)} = +\tfrac{10}{3}正
  4. 每個端點單獨判斷。 不等號是 ≤\le,所以分子的零點是允許的:在 x=1x = 1 處值為 00,滿足 ≤0\le 0,因此 x=1x=1 要包含。而分母的零點永遠不允許——在 x=2x = 2 與 x=3x = 3 處式子沒有意義,所以無論不等號朝哪個方向,這兩個點都必須排除。

  5. 拼出解。 把正負號為負的區間收集起來,再補上那個閉端點:

    (−∞, 1]  ∪  (2, 3)(-\infty,\,1] \;\cup\; (2,\,3)

  6. 對照常見的干擾選項檢查。 符號運算軟體給出的正是 (−∞,1]∪(2,3)(-\infty,1] \cup (2,3) ✓。而 [1,2)∪[3,∞)[1,2) \cup [3,\infty) 取的是正負號為正的區間,還錯誤地把一個極點取成了閉端點;[1,2]∪(3,∞)[1,2] \cup (3,\infty) 把 x=2x=2 取成閉端點,可是式子在那裡根本不存在。

Answer

(−∞, 1]∪(2, 3)(-\infty,\,1] \cup (2,\,3)

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