Ilustracja do zestawu: Nierówności kwadratowe metodą paraboli

Matematyka

Nierówności kwadratowe metodą paraboli

Zestaw wyjaśnia, jak rozwiązywać nierówności kwadratowe przez analizę wykresu paraboli. Uczysz się wyznaczać miejsca zerowe, uwzględniać znak współczynnika przy x2x^2 oraz poprawnie zapisywać zbiory rozwiązań w postaci przedziałów.

Szkoła średnia10 fiszek18 pytań w 2 etapachnotatka

Podcast

Ładuję…

Quizy w tym zestawie

18 pytań w 2 etapach

Odblokujesz je po dodaniu zestawu.

  1. Etap 1

    5 fiszek · 9 pytań

  2. Etap 2

    5 fiszek · 9 pytań

  3. Powtórka z całości

    15 pytań ze wszystkich etapów, po ukończeniu etapów

Karty pracy

Ćwiczenia do wydruku na ten temat

Równania i nierówności kwadratoweSzkoła średnia, klasy 1-2

Otwórz kartę pracy

Funkcja kwadratowa - postać ogólna, kanoniczna i iloczynowaSzkoła średnia, klasy 1-2

Otwórz kartę pracy

Lekcje z kursów Odrabiamy

Obejrzyj albo posłuchaj o tym temacie

Nierówności kwadratoweWideo, 16 min · Kurs Maturalny - Matematyka podstawowa 2027

Obejrzyj lekcję

1.Nierówność kwadratowa

Nierówność postaci ax2+bx+c>0ax^2+bx+c>0, ax2+bx+c≥0ax^2+bx+c\geq 0, ax2+bx+c<0ax^2+bx+c<0 lub ax2+bx+c≤0ax^2+bx+c\leq 0, gdzie a≠0a\ne 0.

2.Metoda paraboli

Sposób rozwiązywania nierówności kwadratowej polegający na zbadaniu znaku funkcji kwadratowej na podstawie jej miejsc zerowych i kierunku ramion paraboli.

3.Współczynnik aa

Współczynnik stojący przy x2x^2 w funkcji f(x)=ax2+bx+cf(x)=ax^2+bx+c. Gdy a>0a>0, ramiona paraboli są skierowane w górę, a gdy a<0a<0 - w dół.

4.Miejsce zerowe funkcji kwadratowej

Liczba xx, dla której f(x)=0f(x)=0. Graficznie jest to punkt przecięcia wykresu paraboli z osią xx.

5.Wyróżnik trójmianu kwadratowego

Liczba Δ=b2−4ac\Delta=b^2-4ac dla trójmianu ax2+bx+cax^2+bx+c. Jej znak decyduje o liczbie miejsc zerowych: dwa dla Δ>0\Delta>0, jedno dla Δ=0\Delta=0, brak dla Δ<0\Delta<0.

6.Nierówność ostra

Nierówność zawierająca znak >> albo <<. Miejsca zerowe nie należą wtedy do zbioru rozwiązań, ponieważ w tych punktach wartość wyrażenia wynosi 00.

7.Nierówność nieostra

Nierówność zawierająca znak ≥\geq albo ≤\leq. Miejsca zerowe należą wtedy do zbioru rozwiązań.

8.Znak trójmianu przy dwóch pierwiastkach

Jeśli x1<x2x_1<x_2, to dla a>0a>0 trójmian jest dodatni poza przedziałem [x1,x2][x_1,x_2] i ujemny między pierwiastkami. Dla a<0a<0 jest odwrotnie.

9.Przypadek Δ<0\Delta<0

Funkcja kwadratowa nie ma miejsc zerowych, więc zachowuje stały znak: dodatni dla a>0a>0 albo ujemny dla a<0a<0.

10.Zbiór rozwiązań nierówności

Zbiór wszystkich liczb rzeczywistych spełniających nierówność. Zapisuje się go najczęściej za pomocą przedziałów, np. (−∞,2)∪(5,∞)(-\infty,2)\cup(5,\infty).

Notatka

Istota nierówności kwadratowej

Nierówność kwadratowa zawiera trójmian postaci ax2+bx+cax^2+bx+c, gdzie a≠0a\ne 0. Może mieć postać ax2+bx+c>0ax^2+bx+c>0, ax2+bx+c≥0ax^2+bx+c\geq 0, ax2+bx+c<0ax^2+bx+c<0 albo ax2+bx+c≤0ax^2+bx+c\leq 0. Jej rozwiązaniem nie jest zwykle pojedyncza liczba, lecz zbiór liczb rzeczywistych zapisany jako przedział lub suma przedziałów.

Metoda paraboli polega na interpretacji wyrażenia jako funkcji f(x)=ax2+bx+cf(x)=ax^2+bx+c. Trzeba ustalić, dla jakich argumentów wykres funkcji znajduje się nad osią xx, na osi albo pod osią. Nad osią zachodzi f(x)>0f(x)>0, na osi f(x)=0f(x)=0, a pod osią f(x)<0f(x)<0.

Ważne

Zanim zaczniesz obliczenia, sprowadź nierówność do postaci, w której po jednej stronie jest trójmian, a po drugiej 00.

Miejsca zerowe i wyróżnik

Granice przedziałów rozwiązań wyznaczają miejsca zerowe funkcji, czyli rozwiązania równania ax2+bx+c=0ax^2+bx+c=0. Można je obliczyć za pomocą wyróżnika Δ=b2−4ac\Delta=b^2-4ac oraz wzoru x1=−b−Δ2ax_1=\frac{-b-\sqrt{\Delta}}{2a}, x2=−b+Δ2ax_2=\frac{-b+\sqrt{\Delta}}{2a}, gdy Δ≥0\Delta\geq 0.

Znak wyróżnika Δ\Delta wskazuje liczbę punktów przecięcia paraboli z osią xx:

  • gdy Δ>0\Delta>0, istnieją dwa różne miejsca zerowe x1<x2x_1<x_2;
  • gdy Δ=0\Delta=0, istnieje jedno miejsce zerowe x0x_0;
  • gdy Δ<0\Delta<0, funkcja nie ma miejsc zerowych.

Przy dwóch miejscach zerowych warto czasem rozłożyć trójmian na iloczyn, na przykład x2−9=(x−3)(x+3)x^2-9=(x-3)(x+3). Nie jest to jednak konieczne: najważniejsze są wartości miejsc zerowych i znak współczynnika aa.

Kierunek ramion a znak funkcji

O znaku funkcji decyduje położenie paraboli, a przede wszystkim znak współczynnika aa. Jeżeli a>0a>0, ramiona paraboli są skierowane w górę. Przy dwóch miejscach zerowych funkcja jest dodatnia na zewnątrz, a ujemna między nimi.

Jeżeli a<0a<0, ramiona są skierowane w dół. Wtedy przy dwóch miejscach zerowych funkcja jest dodatnia między nimi, a ujemna na zewnątrz.

Zapamiętaj

Dla a>0a>0 znak trójmianu jest „plus, minus, plus”, a dla a<0a<0 - „minus, plus, minus”, gdy argument rośnie od −∞-\infty do ∞\infty.

Nie wolno mechanicznie wybierać przedziału między pierwiastkami. Wybór zależy jednocześnie od znaku nierówności oraz od tego, czy parabola ma ramiona skierowane w górę czy w dół.

Przypadki z jednym lub bez miejsc zerowych

Gdy Δ=0\Delta=0, parabola styka się z osią xx w jednym punkcie x0x_0. Jeżeli a>0a>0, to f(x)≥0f(x)\geq 0 dla wszystkich liczb rzeczywistych, a f(x)<0f(x)<0 nie ma rozwiązań. Dla a<0a<0 sytuacja jest odwrotna: f(x)≤0f(x)\leq 0 dla każdego xx.

Gdy Δ<0\Delta<0, parabola w ogóle nie przecina osi xx. Funkcja zachowuje więc jeden znak dla wszystkich argumentów: jest dodatnia, gdy a>0a>0, albo ujemna, gdy a<0a<0. To pozwala szybko rozstrzygnąć, czy rozwiązaniem jest R\mathbb{R}, czy zbiór pusty ∅\varnothing.

Przykład

Dla x2+2x+5x^2+2x+5 mamy Δ=−16\Delta=-16 i a>0a>0, więc x2+2x+5>0x^2+2x+5>0 dla każdego x∈Rx\in\mathbb{R}.

Końce przedziałów i zapis odpowiedzi

Znaki ostre >> oraz << nie obejmują miejsc zerowych, ponieważ w tych punktach wartość trójmianu jest równa 00. Stosuje się wtedy nawiasy okrągłe, na przykład (1,3)(1,3).

Znaki nieostre ≥\geq oraz ≤\leq obejmują miejsca zerowe. Zapisujemy wtedy nawiasy kwadratowe, na przykład [1,3][1,3]. Jeżeli rozwiązania leżą po obu stronach przedziału, używamy sumy zbiorów, np. (−∞,1]∪[3,∞)(-\infty,1]\cup[3,\infty).

Symboli −∞-\infty i ∞\infty nigdy nie obejmuje się nawiasem kwadratowym, ponieważ nie są liczbami należącymi do przedziału.

Schemat rozwiązywania i przykład

Stosuj stały schemat:

  • sprowadź nierówność do postaci ax2+bx+c  znak  0ax^2+bx+c\;\text{znak}\;0;
  • wyznacz miejsca zerowe lub zbadaj znak Δ\Delta;
  • ustal kierunek ramion na podstawie znaku aa;
  • wybierz obszary, w których funkcja ma wymagany znak;
  • dołącz albo wyklucz miejsca zerowe zgodnie ze znakiem nierówności.

Rozważmy −x2+4x−3>0-x^2+4x-3>0. Miejsca zerowe to 11 i 33, zaś a=−1a=-1, więc ramiona są skierowane w dół. Parabola leży nad osią xx między miejscami zerowymi. Ponieważ nierówność jest ostra, rozwiązaniem jest (1,3)(1,3).

W zadaniach maturalnych szczególnie kontroluj dwa błędy: pomijanie znaku aa oraz dołączanie miejsc zerowych mimo znaku >> albo <<.

Sprawdzian do druku

Arkusz PDF z kluczem, punktacją i oceną

Sprawdzam sprawdzian…

Znasz kogoś z klasy, komu się przyda? Podziel się zestawem

WhatsApp

Podobne zestawy

Zobacz wszystkie fiszki z matematyki