Nierówności liniowe rozwiązuje się prawie tak samo jak równania. Prawie, bo jest jedna reguła, o której trzeba pamiętać, i to ona jest źródłem większości błędów. Drugą różnicą jest odpowiedź: rozwiązaniem nierówności nie jest jedna liczba, tylko cały zbiór liczb, zwykle przedział. W tym wpisie pokazuję zasady, rozwiązuję krok po kroku nierówności z nawiasami i ułamkami, każdą rysuję na osi liczbowej, a na końcu omawiam układy nierówności i zadanie tekstowe.
1Znaki nierówności i zapis rozwiązania
| Znak | Czytamy | Na osi | Przedział (przykład dla 4) |
|---|---|---|---|
| x < 4 | x mniejsze od 4 | puste kółko, w lewo | (−∞; 4) |
| x ≤ 4 | x mniejsze lub równe 4 | pełne kółko, w lewo | (−∞; 4⟩ |
| x > 4 | x większe od 4 | puste kółko, w prawo | (4; +∞) |
| x ≥ 4 | x większe lub równe 4 | pełne kółko, w prawo | ⟨4; +∞) |
Rozwiązanie można zapisać na trzy sposoby: jako prostą nierówność (x < 4), jako przedział (x ∈ (−∞; 4)) albo na osi liczbowej. Na maturze zwykle oczekuje się przedziału. Więcej o zapisie przedziałów jest we wpisie o działaniach na przedziałach.
2Zasady przekształceń
1. Dodać lub odjąć tę samą liczbę albo wyrażenie. Znak się nie zmienia.
2. Pomnożyć lub podzielić przez tę samą liczbę dodatnią. Znak się nie zmienia.
3. Pomnożyć lub podzielić przez tę samą liczbę ujemną. Znak się odwraca: < na >, ≤ na ≥ i odwrotnie.
Dlaczego znak się odwraca?
Weźmy prawdziwą nierówność 2 < 5. Pomnóżmy obie strony przez −1. Dostajemy −2 i −5. Na osi liczbowej −2 leży na prawo od −5, czyli −2 > −5. Mnożenie przez liczbę ujemną „odbija” liczby względem zera, a wtedy ich kolejność się odwraca. Gdybyśmy zostawili znak, dostalibyśmy fałsz: −2 < −5.
3Przykłady krok po kroku
Na pomarańczowym tle jest wyraz, z którym coś robimy, a na czerwono znak, który się odwraca.
Sprawdzenie dla x = −4, które powinno spełniać nierówność: 5 − 3 · (−4) = 5 + 12 = 17 ≥ 14. Zgadza się. A x = 0 nie powinno: 5 ≥ 14 to fałsz.
Można też uniknąć dzielenia przez liczbę ujemną, przenosząc x na drugą stronę: 5 − 14 ≥ 3x, czyli −9 ≥ 3x, czyli −3 ≥ x. To ten sam wynik zapisany od drugiej strony.
Nierówności liniowe mają w moim kursie „Matematyka od podstaw do matury” osobną lekcję, a zaraz przed nimi są przedziały i działania na nich. Potem ta sama technika wraca w nierównościach kwadratowych i z wartością bezwzględną. Wszystko krok po kroku, z rysunkami na osi.
Zobacz kurs na Udemy4Gdy x znika
Czasem po przekształceniach x znika z obu stron. Wtedy zostaje zdanie o liczbach, które jest albo prawdziwe, albo fałszywe.
Odejmujemy x od obu stron: 2 < 0. To fałsz, niezależnie od x. Nierówność nie ma rozwiązań.
3x − 3 − 2x > x − 10, czyli x − 3 > x − 10, czyli −3 > −10. To prawda dla każdego x, więc każda liczba rzeczywista spełnia nierówność.
5Najmniejsza i największa liczba całkowita
2x < 7, czyli x < 3,5. Liczby całkowite mniejsze od 3,5 to …, 1, 2, 3. Największa z nich to 3. Uważaj: 4 już nie spełnia nierówności, a 3,5 nie jest liczbą całkowitą.
Przy nierówności ostrej, na przykład x < 4, największą liczbą całkowitą jest 3, a przy nieostrej, x ≤ 4, już 4.
6Układ nierówności i nierówność podwójna
Układ nierówności to kilka nierówności, które muszą być spełnione jednocześnie. Rozwiązujemy każdą osobno, a wynikiem jest część wspólna rozwiązań.
Pierwsza: 2x > 4, czyli x > 2. Druga: x ≤ 6. Rysujemy obie na osi i bierzemy to, co jest zamalowane w obu wierszach:
Nierówność podwójna to skrót układu. Te same działania wykonujemy na wszystkich trzech częściach naraz: odejmujemy 3, czyli −4 < 2x ≤ 4, i dzielimy przez 2, czyli −2 < x ≤ 2.
7Zadanie tekstowe
Niech x to liczba minut. Koszt A to 30 + 0,1x, a koszt B to 0,25x. Szukamy x, dla których A jest tańszy:
Sprawdzenie dla 200 minut: A kosztuje 30 + 20 = 50 zł, a B też 0,25 · 200 = 50 zł. Przy 200 minutach koszty są równe, a powyżej abonament A jest tańszy.
Nierówności liniowe pojawiają się na maturze w zadaniach zamkniętych, w których trzeba wskazać zbiór rozwiązań, często zaznaczony na osi liczbowej, oraz jako część innych zadań: przy dziedzinie, w układach nierówności czy przy szukaniu liczb całkowitych. Autorzy zadań bardzo chętnie wpisują do odpowiedzi przedział z nieodwróconym znakiem.
A. (−∞; −2⟩
B. ⟨−2; +∞)
C. (−∞; −2)
D. ⟨2; +∞)
Odpowiedź A. Odpowiedź B to wynik bez odwrócenia znaku, C ma zły nawias (nierówność jest nieostra), a D powstaje z błędu przy odejmowaniu.
Liczby naturalne mniejsze od 3 to 0, 1 i 2. Odpowiedź: 0, 1, 2. W polskiej szkole do liczb naturalnych zalicza się zwykle 0, ale jeśli w treści zadania jest mowa o liczbach naturalnych dodatnich, odpowiedzią są tylko 1 i 2.
8Najczęstsze błędy
Pierwszy błąd to brak odwrócenia znaku przy mnożeniu lub dzieleniu przez liczbę ujemną. Drugi to odwracanie znaku przy dodawaniu lub odejmowaniu, choć wtedy znak się nie zmienia. Trzeci to zły nawias w odpowiedzi: przy ≤ i ≥ koniec należy do przedziału, przy < i > nie. Czwarty to błędy z minusem przed nawiasem i przy mnożeniu przez wspólny mianownik, tak samo jak w równaniach. Piąty to w układzie nierówności branie sumy rozwiązań zamiast części wspólnej.
9Sprawdź się
Rozwiąż samodzielnie, a potem kliknij, żeby zobaczyć rozwiązanie.
1. Rozwiąż 3x − 5 > 7
x > 4, czyli (4; +∞)
2. Rozwiąż −2x ≤ 8
x ≥ −4, czyli ⟨−4; +∞)
3. Rozwiąż 4 − x < 2x + 1
3 < 3x, x > 1
4. Rozwiąż 2(x − 3) ≥ 5x
−6 ≥ 3x, x ≤ −2
5. Rozwiąż x/2 − 1 < x/3
· 6: 3x − 6 < 2x, x < 6
6. Rozwiąż 5(x + 1) > 5x
5 > 0, prawda, x ∈ ℝ
7. Najmniejsza liczba całkowita spełniająca 2x + 7 > 0
x > −3,5, więc −3
8. Układ: x − 2 ≥ 0 i 3x < 15
x ≥ 2 i x < 5, czyli ⟨2; 5)
W kursie wideo „Matematyka od podstaw do matury” nierówności liniowe są omówione razem z przedziałami, równaniami i układami równań, a potem wracają jako nierówności kwadratowe, z wartością bezwzględną i w funkcjach. Każdy dział ma lekcje z teorią i zadania maturalne rozwiązywane krok po kroku. Oglądasz w swoim tempie i wracasz do lekcji, kiedy potrzebujesz.
Przejdź do kursu na UdemyPowiązane tematy
- Cały dział: Wyrażenia algebraiczne i równaniaNauka Matematyki: Wzory Skróconego Mnożenia w Szkole Podstawowej i Liceum Dużo Przykładów
- WcześniejRównania liniowe krok po kroku
- DalejUkłady równań liniowych – trzy metody krok po kroku
- Przyda się teżSuma, część wspólna i różnica przedziałów
Kurs wideo krok po krokuMatematyka od podstaw do matury