9.4 Inecuaciones Fraccionarias e Irracionales 5to...
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434 Álgebra 435Und. 9 Inecuaciones
9.4.1. Inecuación fraccionaria
9.4.1A. Definición
Sean P(x) y Q(x) son polinomios cuyos grados son mayor o igual que 0 y 1, respectivamente, tal que Q(x) ≠ 0, se denomina inecuación fraccionaria a toda desigualdad que presenta alguna de las siguientes formas.
PQ
PQ
PQ
PQ
( )( )
; ( )( )
; ( )( )
; ( )( )
xx
xx
xx
xx
< ≤ > ≥0 0 0 0
9.4.1B. Resolución de la Inecuación
Para resolver una inecuación fraccionaria se procede de un modo similar a lo expuesto en el ítem 9.3.3B, estableciendo en los primeros pasos una ligera variación. Veamos:
1er Paso.- Al trasladar todos los términos de la inecuación al primer miembro se debe obtener una fracción donde el numerador y denominador deben ser polinomios con coeficiente prin-cipal positivo.
2do Paso.- Se factoriza totalmente a cada término de la fracción, es decir, a los polinomios del numerador y denominador.
3ero Paso.- Se determinan los puntos de corte por parte del denominador lo cual se consigue igualando a cero cada uno de sus factores. Se trazan redondeles en blanco en la RN para cada punto encontrado.
La razón de activo, RA, de un negocio se defi-ne como el cociente de sus activos circulantes (efectivo, inventario de mercaderías y cuentas por cobrar), a sus pasivos circulantes PC, (prés-tamos a corto plazo e impuestos). En cierto mo-mento del año 2007 la compañía Ace Sports Equipment, solicitó un préstamo de x millones de dólares, para lo cual la entidad financiera planteó que la razón de activo fuera:
RA ACPC
= xx
→ ++ ≥408
2 5, ;
expresión llamada desigualdad fraccionaria.
9.4 Inecuaciones Fraccionariase Irracionales
4to Paso.- Se determinan los puntos de corte por parte del numerador lo cual se consigue igualando a cero cada uno de sus factores. Se trazan redondeles en la RN para cada punto encontrado en blanco o en negro, según la relación de desigualdad sea estricta () o doble (≥, ≤) respectivamente.
5to Paso.- Se anotan los signos (+) y (–) de los intervalos definidos por los puntos de corte del numerador y de derecha a izquierda.
6to Paso.- La solución estará dada por las zonas (+) o (–) según la relación de desigualdad sea (>, ≥) o ( 0 (< 0), donde P(x) y Q(x) son polinomios con coeficientes principales positivos, como
por ejemplo:
4 13
0 3 12
0 4 3 02
2
2
7 33x
x xx xx x
x x−+
> − ++
< − + >; ( ) ( )( )
;
-
436 Álgebra 437Und. 9 Inecuaciones
C3. Descripción del método
El método está constituido de los siguientes pasos:
1er Paso.- Expresar la desigualdad racional P( )Q( )
xx
> 0 (< 0), con los polinomios P(x) y Q(x) fac-torizados.
2do Paso.- Se determinan todas las raíces reales de ambos polinomios y se marcan con peque-ños redondeles en la recta numérica real. Las raíces reales se encuentran igualando a cero cada uno de los factores de P(x) y Q(x).
3er Paso.- Comenzando sobre la recta, de derecha a izquierda, se traza una curva que pasará por todos los puntos marcados, teniendo en cuenta que al pasar por una raíz de multiplicidad* impar la curva cruza la recta, mientras que al hacerlo por una de multiplicidad par la curva se queda, o «rebota», por el mismo lado de la recta.
4to Paso.- Se eligen los intervalos de acuerdo con el sentido de la desigualdad:
i) P( )Q( )
xx
> 0 , se consideran los intervalos ubicados sobre la recta.
ii) P( )Q( )
xx
< 0 , se consideran los intervalos ubicados debajo de la recta.
La unión de todos estos intervalos es el conjunto solución de la desigualdad dada.
* La multiplicidad, es el término referido a las veces que una raíz está contenida en el conjunto solución. Este número viene dado por el grado del factor en el que se encuentra la raíz.
Ejemplo 1.- Resolver: (x ) (x )x (x )7 3− +
+
-
438 Álgebra 439Und. 9 Inecuaciones
De este último esquema, los redondeles en blanco representan a los valores inadmisibles, de modo que no deben ser considerados en el conjunto solución de la inecuación dada. Por tanto:
C.S = 〈-∞; 2] ∪ [5; +∞〉 – {1}
9.4.2. Inecuaciones con radicales
Sean F(x) y H(x) dos expresiones racionales (polinomios o fracciones) y m ∈ N | m ≥ 2,
Una inecuación con radicales o inecuación irracional, es la desigualdad que presenta alguna de las siguientes formas:
F( ) > H( ) ; F( ) < H( ) ; F( ) H( ) F( ) m m m mx x x x x x x≥ ∨ ≤≤ H( )x
9.4.3. Resolución de una inecuación con radicales
Para resolver una inecuación irracional se debe tener en cuenta al índice que presenta el signo radical y al signo de relación.
9.4.3A. Si: F( )2n x > H x( )
La resolución considera dos casos, veamos:
Caso (A): F(x) ≥ 0 ∧ H(x) ≥ 0 ∧ F(x) > [H (x)]2n
Caso (B): F(x) ≥ 0 ∧ H(x) < 0
Siendo la solución de la inecuación, la unión de los dos casos.
9.4.3B. Si : F( ) H2n x < ( )x
La resolución plantea: F(x) ≥ 0 ∧ H(x) > 0 ∧ F(x) < [H(x)]2n
9.4.3C. Si : F( ) H2n 1 x+ > ( )x
La resolución plantea: F(x) > [H(x)]2n + 1
9.4.3D. Si : Fn ( ) ( )x x2 1+ <
La resolución plantea: F(x) < [H(x)]2n + 1
Observación.- Para resolver una inecuación irracional de índice impar no existe ninguna res-tricción, basta elevar ambos miembros de la inecuación a un exponente que elimine el signo radical y a continuación proceder a resolver la nueva inecuación obtenida, teniendo en cuenta los diversos criterios de resolución vistos hasta aquí.
Prob. 01.- Resolver: 2 11
1xx
−+
>
A)〈-∞;-2〉∪〈1;∞〉 B)〈-∞;-1〉∪〈3;∞〉 C)〈-∞;-1/2〉∪〈1;∞〉
D)〈-∞;1〉∪〈2;∞〉 E)〈-∞;-1〉∪〈2;∞〉
Trasladando todos los términos al primer miembro tenemos:
2 11 1 0
21 0
xx
xx
−+ − > →
−+ >
Como el numerador y denominador son polinomios que verifican el 2º paso, se procede a determinar los puntos de corte. Veamos:
x – 2 = 0 ; x + 1 = 0 → ptos: 2 y -1
En la recta numérica:
De donde se consigue: x ∈ 〈–∞; -1〉 ∪ 〈2; ∞〉 Rpta. E
Nota. Obsérvese que -1 debe ser extremo abierto porque anula el denominador. Asimismo, 2 es un cero del numerador y es abierto porque la desigualdad es estricta (>).
Prob. 02.-Resolver: 21
31
52x x x− + +
+ <
A)〈-2;0〉∪〈1/3;∞〉 B)〈-2;-1〉∪〈3;∞〉 C)〈-3;-2〉∪〈1/2;2〉
D)〈-2;-1〉∪〈-1/3;1〉 E)〈-1;1〉∪〈2;3〉
Trasladando todos los términos al 1er miembro, se tiene: 2 13
15
2 0x x x− + + − + <
2 1 2 3 1 2 5 1 11 1 2 0
( )( ) ( )( ) ( )( )( )( )( )
x x x x x xx x x
+ + + − + − − +− + + <
2 3 2 3 2 5 11 1 2 0
2 2 2( ) ( ) ( )( )( )( )
x x x x xx x x
+ + + + − − −− + +
-
440 Álgebra 441Und. 9 Inecuaciones
Efectuando obtenemos: 3 3 11 1 2 0( )
( )( )( )x
x x x+
− + + <
Observar que: 3 > 0, luego: 3 11 1 2 0x
x x x+
− + + , se tiene:
{x2 – x – 2 ≥ 0 ∧ 2 > 0} ∧ {x2 – x – 2 < 22}
Es decir: {x2 – x – 2 ≥ 0 ∧ 2 > 0} ∧ {x2 – x – 6 < 0}
De donde tenemos: {(x – 2)(x + 1) ≥ 0 ∧ 2 > 0 } ∧ {(x – 3)(x + 2) < 0}
Para la 1ra condición se determinan los puntos de corte: -1 y 2
Para la 2da condición se determinan los puntos de corte: -2 y 3
-
442 Álgebra 443Und. 9 Inecuaciones
Elaborando un gráfico para cada solución, diremos que la solución final es la que se obtiene al intersectar los intervalos solución de cada condición. Veamos:
Finalmente la intersección viene dada por:
\ x ∈ 〈-2; -1] ∪ [2; 3〉 Rpta. C
Prob. 06.- Resolver: x33 1− > −x 1
A)〈-∞;-1〉∪〈2;∞〉 B)〈-∞;0〉∪〈1;∞〉 C)〈-∞;-2〉∪〈3;∞〉
D)〈-∞;0〉∪〈1;∞〉 E)〈-∞;0〉∪〈3;∞〉
Teniendo en cuenta el algoritmo de resolución de una inecuación irracional del tipo F Hn ( ) ( )x x2 1+ > , se tiene:
La inecuación dada es: x x33 1 1− > −
Elevando al cubo tenemos: x3 – 1 > x3 – 3x2 + 3x – 1
Reduciendo conseguimos: 3x2 – 3x > 0
Factorizando obtenemos: 3x(x – 1) > 0
Observar que: 3 > 0
Luego: x(x – 1) > 0
Los puntos de corte son: 0 y 1
En la recta numérica:
De donde se consigue: x ∈ 〈-∞; 0〉 ∪ 〈1; ∞〉 Rpta. B
Prob. 07.- Resolver: 2 1 3x − >
A)〈5;∞〉 B)〈-∞;5〉∪〈8;∞〉 C)〈-∞;-5〉∪〈5;∞〉
D)〈-∞;3〉∪〈5;∞〉 E)〈3;∞〉
La inecuación dada corresponde al primer caso expuesto en la teoría, luego para su resolu-ción se planteará lo siguiente:
Caso (A): 2x – 1 ≥ 0 ∧ 3 ≥ 0 ∧ 2x – 1 > 9
x ≥ 1/2 ∧ R ∧ x > 5
De donde intersectando conseguimos: x > 5 ↔ x ∈ 〈5; ∞〉
Caso (B): 2x – 1 ≥ 0 ∧ 3 < 0
x ≥ 1 ∧ ∅ (Absurdo)
De donde intersectando conseguimos: x ∈ ∅
Finalmente la solución de la inecuación viene dada por la unión de los casos (A) y (B), veamos: x ∈ 〈5; ∞〉 ∪ ∅ \ x ∈ 〈5; ∞〉 Rpta. A
Prob. 08.- Resolver: 2 3 1x x+ > +
A)[-2;5〉∪〈6;∞〉 B)〈-∞;-3/2〉 C)〈-∞;-2〉∪[4;∞〉
D)〈-∞;3〉∪〈5;∞〉 E)[-3/2; 2 〉
De acuerdo con lo expuesto en el primer caso del ítem 9.4.3A. para resolver la inecuación dada se procede de la siguiente manera:
Caso (A): {2x + 3 ≥ 0 ∧ x + 1 ≥ 0} ∧ {2x + 3 > x2 + 2x + 1}
{2x + 3 ≥ 0 ∧ x + 1 ≥ 0} ∧ {x2 – 2 < 0}
{2x + 3 ≥ 0 ∧ x + 1 ≥ 0} ∧ {(x + 2 )(x – 2 ) < 0}
En la recta numérica:
La intersección viene dada por:
-
444 Álgebra 445Und. 9 Inecuaciones
De donde se obtiene que: x ∈[- ; 1 2
Caso (B): 2x + 3 ≥ 0 ∧ x + 1 < 0
Intersectando en la recta numérica se tiene:
x ∈ [-3/2; -1〉
Finalmente la solución de la inecuación viene dada por la unión de las soluciones obtenidas en los casos (A) y (B), es decir:
x ∈[ ∪[- ; -3/2; -1 2 1 \ x ∈∈-3/2; 2 Rpta. E
Prob. 09.- Resolver: 2 1− ≤ +x x
A)〈1;5] B)〈-∞;-3〉 ∪ 〈4;∞〉 C)[-1/2;6〉 ∪ 〈7;∞〉
D)[-1;1/2] E)〈-1;2]∪ 〈3;∞〉
Para resolver la inecuación planteada será suficiente hacer cumplir simultáneamente la condición de existencia a cada radical para luego elevar ambos miembros de la inecuación al cuadrado, veamos:
2 1− ≥ +x x → 2 – x ≥ 0 ∧ x + 1 ≥ 0 ∧ 2 – x ≥ x + 1
x – 2 ≤ 0 ∧ x + 1 ≥ 0 ∧ 2x – 1 ≤ 0
De donde tenemos: x ≤ 2 ∧ x ≥ -1 ∧ x ≤ 1/2
\ x ∈ [–1; 1/2] Rpta. D
Prob. 10.- Determinarelmínimovalorde f ( )x x x= − + +2 2 2 2 ;x ∈R
A)1 B)2 C)3 D)4 E) 3
Una inspección minuciosa del radicando, sugiere plantear que:
(x – 1)2 ≥ 0; ∀ x ∈ R x2 – 2x + 1 ≥ 0
Sumando 1: x2 – 2x + 2 ≥ 1
Extrayendo raíz cuadrada: x x2 2 2 1− + ≥
Sumando 2 conseguimos: x x2 2 2 2 1 2− + + ≥ +
f(x) ≥ 3
\ f(x) mínimo = 3 Rpta. C
Prob. 11.- Resolver: − − +−
∧ − 0 ∧ x2 – 9 < 0
x2 – x – 2 > 0 ∧ x2 – 9 < 0
Factorizando cada polinomio del primer miembro:
(x – 2)(x + 1) > 0 ∧ (x + 3)(x – 3) < 0
En la recta real: ∩
de la intersección: -3 < x < -1 ∨ 2 < x < 3 \ CS = 〈-3; -1〉 ∪ 〈2; 3〉 Rpta. D
Prob. 12.- Resolver xx
−+
>41
015
7,darcomorespuestaelcomplementodesuconjuntosolución.
A)〈-1;4〉 B)〈-4;1〉 C)[-4;1] D)〈-∞;-1〉 ∪ 〈4; ∞〉 E)[-1;4]
-
446 Álgebra 447Und. 9 Inecuaciones
La inecuación dada es: xx
−+
>41
015
7
Fácilmente podemos reconocer que en R el signo de x − 415 es el mismo que el de x – 4, asimismo que el signo de x + 17 es el mismo que el de x + 1.
Ahora la inecuación se puede reescribir así: xx−+ >
41 0
En la recta real: → CS = 〈-∞; -1〉 ∪ 〈4; ∞〉
\ (CS)' = [-1; 4] Rpta. E
Prob. 13-Determinarelconjuntosolucióndelainecuación: x xx
< −−16
1
A)〈1;4〉 B)〈1;4〉 C)〈0;5〉 D)〈2;4〉 E)〈3;4]
De acuerdo con la teoría, se cumple que: x xx
x xx
≥ ∧ −−
≥ ∧ < −−
0 161
0 161
por -1
x xx
x xx
≥ ∧ −−
≤ ∧ − −−
-
448 Álgebra 449Und. 9 Inecuaciones
01.-Resolver: 41
1xx +
>
A)〈-∞;-1〉∪〈1/3;∞〉
B)〈-1;1/3〉
C)〈-∞;1〉∪〈4/3;∞〉
D)〈-∞;-2〉∪〈2/3;∞〉
E)〈-∞;-1〉∪〈1/2;∞〉
02.- Resolver: 21
41x x+
≥−
A)〈-3;1〉∪〈1;∞〉 B)〈-∞;-3]∪〈-1;1〉
C)〈-3;1〉 D)〈-3;-1]∪〈1;2〉
E)〈-∞;-3]∪〈-1;1〉
03.- Resolver: 21
3 1x x x− + >
A)〈0;1/2〉∪〈1;∞〉
B)〈-∞;0〉∪〈1/2;1〉
C)〈-∞;1〉
D)〈1/2;1〉∪〈1;∞〉
E)〈0;1/4〉∪〈1/2;∞〉
04.- Resolver: x xx x
2
22
20− −
+ −≤
luegoindicarlacantidaddenúmerosenteros«x»queverifiquenlainecuación.
A)1 B)2 C)3
D)4 E)Infinitos
05.-Resolver: 32
4x −
>
A)〈2;11/4〉 B)[2;11/4〉 C)〈2;11/4]
D)∅ E)R
06.-Resolver: x x xx x
5 3
4 23
3 11+ +
+ +≤
A)〈3;6〉 B)〈-∞;1] C)〈-1;2〉
D)〈0;1〉 E)〈0;3]
07.- Indicarunintervalosoluciónde:xx
xx
++
> ++
34
12
A)[-4;-2〉 B)〈-4;-2〉 C)[-3;-2〉
D)〈-∞;-4〉 E)〈-3;-5〉
08.- Resolver: 4 3 2 7− > −xx x
A)〈1/2;0〉 B)∅ C)〈0;∞〉
D)R E)〈-∞;-1/2〉∪〈0;∞〉
09.- Silaexpresión: xx x x−
− + − −12
18
12
es no negativa, ¿cuál es el intervalo al cualpertenece«x»?
A)〈-∞;-2〉∪〈-1;1〉∪〈3;∞〉
B)〈-∞;-2]∪〈-1;1〉∪[3;∞〉
C)〈-∞;-1〉∪〈1;∞〉
D)〈∞;-2]∪〈-1;3〉–{1}
E)[-2;-1〉∪〈1;3〉
9.4. InecuacionesFraccionarias e Irracionales
Práctica10.- Resolver: 2 1 1x − >
A)x≥1/2 B)x>1 C)x≥2
D)x>3 E)x>0
11.-Resolver: x2 1 4− > -
A)〈-1;1〉 B)〈-∞;0〉
C)〈-∞;-1〉∪〈1;∞〉 D)〈1;∞〉
E)〈-∞;-1]∪[1;∞〉
12.- Resolver: x x x2 12− − >
A)R B)∅ C)〈-∞;0]
D)〈-∞;-3] E)〈-∞;-3〉
13.-Resolver: 3 2 2x + <
A)[-2/3;2/3] B)[-2/3;2/3〉
C)〈-2/3;2/3〉 D)〈-2/3;2/3]
E)〈-∞;2/3〉
14.- Resolver x x2 5 4 2− + < , para luegoindicarlacantidaddenúmerosenterospositi-vos«x»queverificanlainecuación.
A)1 B)2 C)3
D)4 E)5
15.- Resolver: x x2 2 5− − < -
A)〈-1;2〉 B)〈-2;1〉
C)〈-∞;-1]∪[2;∞〉 D)∅
E)〈-∞;-2]∪[1;∞〉
16.-Resolver: x x33 8 2+ ≤ +
A)[-2;0] B)[-2;0〉
C)〈-∞;-2]∪[0;∞〉 D)〈-∞;-2〉∪〈0;∞〉
E)〈-∞;-1]∪[1;∞〉
17.- ¿Cuántosnúmerosenteros«x»verifican
lasiguienteinecuación: x x33 7 1− < − ?
A)1 B)2 C)3
D)4 E)5
18.- Resolver: x x− ≤ −4 11
A)[4;11] B)[15/2;11] C)[4;15/2]
D)[2;15/2] E)∅
19.- Resolver: xx
−+
>32
0
A)R–[-2;3] B)R–[2;3]
C)R–[-3;2] D)R–[1;5]
E)R–[2;9]
20.- Alresolver: x xx x
2
22 34 3
3− +− +
> - ,seobtiene:
A)R–
B)R–∪〈2;3〉
C)〈-∞;-1〉∪〈3/2;2〉
D)R–〈1;3〉
E)〈-∞;1〉∪〈3/2;2〉∪〈3;∞〉
21.- Resolver: x x xx
4 6 7
117 1 2
10+
( ) +( ) +( )−( )
≤
A)∅ B)R C)[-3;-1〉
D)[-3;1〉 E)[-2;1〉
22.- Unintervalosoluciónde:
xx n
x
x n
nx n
n−
≤−
++
>8 2 02
2 2; es:
A)〈-n;n〉 B)〈n;3n〉 C)[3n;∞〉
D)〈n;3n] E)[3n;∞〉
-
450 Álgebra
23.-Resolver: xx
xx
−+ ≤
+−
22
11
A)x ∈〈-2;0〉∪〈1;∞〉
B)x∈〈-2;1〉
C)x∈〈-1;1〉∪〈2;∞〉
D)x∈〈-1;0〉∪〈1;∞〉
E)x∈∅
24.-Si:0>b>a,resolver: ax bbx a
++ ≥ -1
A)x∈〈-∞;-a/b〉∪[-1;∞〉
B)x∈〈1;a/b〉
C)x∈〈-∞;0〉∪〈1;a/b〉
D)x∈〈-∞;-a/b〉∪〈1;∞〉
E)R
25.-Dado: M |= ∈ − ≤{ }x x 2 9 4 ,indiqueelcardinalde«M».
A)4 B)2 C)3
D)6 E)8
26.-Al resolver: 2 52− − >x x - indicar elproductodelmenorconelmayorentero«x».
A)-2 B)1 C)3
D)0 E)-3
27.- Resolver: xx
−−
− + ≥
A)x<-1/4∪x>1/3
B)x>1/5∪x<3/4
C)x>-2/3∪x<1
D)x>-5/3∪x<1
E)x>1
30.-Determinarelintervaloformadoporlosvalores de «x» que satisfacen la siguienteinecuación:
2 2 4 22 4
1x x xx x− − −− −
>( )
A)〈4;∞〉 B)〈2;∞〉 C)〈-2;4〉
D)〈2;4〉 E)〈0;∞〉
..
..
..
ABF
()x y+n
Claves:
20E
19A
18C
17B
16C
15D
14B
13B
12D
11E
10B
09B
08E
07D
06B
05A
04B
03A
02B
01A
21E
28D
27E
26A
25D
24A
23A
22D
29E
30A