KURS MATURALNY

Nierówności kwadratowe krok po kroku

Tego się dowiesz!

Nierówności kwadratowe, takie jak x² − 5x + 6 > 0, wyglądają podobnie do równań kwadratowych i rzeczywiście zaczyna się je rozwiązywać tak samo, od miejsc zerowych. Potem jednak potrzebny jest jeden dodatkowy krok, którego nie da się pominąć: szkic paraboli. To z niego odczytujemy odpowiedź. W tym wpisie pokazuję przepis w pięciu krokach, rozwiązuję przykłady dla wszystkich przypadków delty i znaku a, a każdy rysuję z zaznaczoną częścią paraboli, która spełnia nierówność.

1Skąd się bierze odpowiedź

Wyrażenie ax² + bx + c to funkcja kwadratowa, a jej wykres to parabola. Nierówność „> 0” pyta: dla jakich x parabola leży nad osią x? Nierówność „< 0” pyta: dla jakich x leży pod osią x? Granicami tych obszarów są miejsca zerowe, czyli punkty, w których parabola przecina oś.

Przepis w 5 krokach

1. Przenieś wszystko na jedną stronę, żeby po drugiej zostało 0.

2. Wyznacz miejsca zerowe (deltą albo szybszym sposobem).

3. Narysuj szkic paraboli: zaznacz miejsca zerowe na osi i ramiona w górę, gdy a > 0, albo w dół, gdy a < 0.

4. Odczytaj z rysunku, gdzie parabola jest nad osią (dla >, ≥) albo pod osią (dla <, ≤).

5. Zapisz odpowiedź jako przedział. Przy ≥ i ≤ miejsca zerowe należą do rozwiązania, przy > i < nie.

Szkic nie musi być dokładny. Wystarczą miejsca zerowe na osi i właściwy kierunek ramion. Wierzchołka nie trzeba liczyć.

2Przykłady krok po kroku

Przykładx2 − 5x + 6 > 0

Krok 1 i 2. Miejsca zerowe

Wszystko już jest po lewej stronie. Δ = 25 − 24 = 1, √Δ = 1, więc x1 = 5 − 12 = 2 i x2 = 5 + 12 = 3.

Krok 3. Szkic

a = 1 > 0, więc ramiona w górę. Parabola przecina oś w punktach 2 i 3. Na czerwono zaznaczone są fragmenty nad osią.

−1123456−1123456xy

Krok 4 i 5. Odczyt i zapis

Parabola jest nad osią na lewo od 2 i na prawo od 3. Nierówność jest ostra, więc 2 i 3 nie należą do rozwiązania.

wynik0235
Odpowiedźx ∈ (−∞; 2) ∪ (3; +∞)
Przykładx2 − 5x + 6 ≤ 0

Ta sama parabola, ale teraz pytamy, gdzie jest pod osią albo na niej. To odcinek między miejscami zerowymi, razem z końcami.

−1123456−1123456xy
Odpowiedźx ∈ ⟨2; 3⟩
Przykład−x2 + 2x + 3 ≥ 0

Tym razem a = −1 < 0, więc ramiona w dół. Δ = 4 + 12 = 16, √Δ = 4. x1 = −2 − 4−2 = 3, x2 = −2 + 4−2 = −1.

−3−2−112345−5−4−3−2−112345xy

Parabola z ramionami w dół jest nad osią między miejscami zerowymi. Nierówność nieostra, więc końce należą.

Odpowiedźx ∈ ⟨−1; 3⟩
Dlaczego kierunek ramion jest ważnyPrzy ujemnym a odpowiedź „odwraca się” w stosunku do a > 0: dla „> 0” wychodzi przedział między miejscami zerowymi, a nie na zewnątrz. Dlatego szkic jest konieczny. Nie da się zapamiętać jednej reguły „większe, więc na zewnątrz”, bo zależy to od znaku a.
Przykład2x2 < 3x + 2

Najpierw krok 1: przenosimy wszystko na lewo, 2x2 − 3x − 2 < 0. Δ = 9 + 16 = 25, √Δ = 5, więc x1 = 3 − 54 = −12 i x2 = 3 + 54 = 2. a = 2 > 0, ramiona w górę, a pod osią jest środek.

−2−1123−4−3−2−112345xy−½
Odpowiedźx ∈ (−½; 2)

Funkcja kwadratowa ma w moim kursie „Matematyka od podstaw do matury” jedną z najdłuższych serii lekcji, w tym osobną lekcję o nierównościach kwadratowych we wszystkich przypadkach delty i siedem zestawów zadań maturalnych. Wszystko krok po kroku, z rysunkami, tak jak tutaj.

Zobacz kurs na Udemy

3Gdy delta jest równa zero albo ujemna

Δ = 0: parabola dotyka osi w jednym punkcie

Przykładx2 − 4x + 4 > 0

Δ = 16 − 16 = 0, jedno miejsce zerowe x = 2. Albo szybciej: x² − 4x + 4 = (x − 2)². Parabola dotyka osi w 2, a poza tym punktem jest cała nad osią.

−112345−112345xy
NierównośćOdpowiedź
(x − 2)2 > 0ℝ \ {2}, wszystkie liczby oprócz 2
(x − 2)2 ≥ 0ℝ, każda liczba
(x − 2)2 < 0∅, kwadrat nigdy nie jest ujemny
(x − 2)2 ≤ 0{2}, tylko jedna liczba

Δ < 0: parabola nie przecina osi

Przykładx2 + 2x + 5 < 0

Δ = 4 − 20 = −16 < 0. Brak miejsc zerowych, a ramiona w górę, więc cała parabola leży nad osią. Nigdy nie jest pod osią.

−4−3−2−112−112345678xy
Odpowiedźx ∈ ∅. Dla nierówności x² + 2x + 5 > 0 odpowiedzią byłoby ℝ.

4Szybciej, bez delty

Gdy w nierówności brakuje b albo c, miejsca zerowe widać od razu.

NierównośćMiejsca zeroweOdpowiedź
x2 − 9 < 0(x − 3)(x + 3): −3 i 3(−3; 3)
x2 ≥ 5xx2 − 5x = x(x − 5): 0 i 5(−∞; 0⟩ ∪ ⟨5; +∞)
x2 + 4 > 0brak, bo x2 ≥ 0ℝ
(x − 1)(x + 4) ≤ 01 i −4, a = 1 > 0⟨−4; 1⟩
Uwaga na częsty błądx² > 9 to nie x > 3. Liczba −5 też spełnia nierówność, bo (−5)² = 25 > 9. Poprawnie: x² − 9 > 0, miejsca zerowe −3 i 3, ramiona w górę, więc x ∈ (−∞; −3) ∪ (3; +∞). Podobnie przy x² ≥ 5x nie wolno dzielić przez x, bo nie wiadomo, czy x jest dodatnie.

5Ściągawka: wszystkie przypadki dla a > 0

Δ > 0, miejsca x₁ < x₂Δ = 0, miejsce x₀Δ < 0
ax² + bx + c > 0(−∞; x₁) ∪ (x₂; +∞)ℝ \ {x₀}ℝ
ax² + bx + c ≥ 0(−∞; x₁⟩ ∪ ⟨x₂; +∞)ℝℝ
ax² + bx + c < 0(x₁; x₂)∅∅
ax² + bx + c ≤ 0⟨x₁; x₂⟩{x₀}∅

Dla a < 0 odpowiedzi dla „> 0” i „< 0” zamieniają się miejscami. Zamiast uczyć się tabeli na pamięć, lepiej za każdym razem narysować szkic: zajmuje kilka sekund i chroni przed pomyłką.

Na maturze podstawowej

Nierówność kwadratowa to jedno z najpewniejszych zadań na maturze podstawowej: prawie co roku pojawia się jako zadanie otwarte za 2 punkty albo jako zadanie zamknięte z wyborem przedziału. Za zadanie otwarte zwykle dostaje się punkt za poprawne miejsca zerowe i drugi punkt za poprawną odpowiedź. Szkic paraboli nie jest obowiązkowy, ale bardzo pomaga.

Zadanie w stylu maturalnym (zamknięte)Zbiorem rozwiązań nierówności x2 − 2x − 8 < 0 jest:

A. (−2; 4)
B. (−∞; −2) ∪ (4; +∞)
C. (−4; 2)
D. ⟨−2; 4⟩

Rozwiązanie: Δ = 4 + 32 = 36, miejsca zerowe 2 − 62 = −2 i 2 + 62 = 4. a > 0, ramiona w górę, pod osią jest środek, nierówność ostra. Odpowiedź A. B to odpowiedź dla „> 0”, C ma zamienione znaki miejsc zerowych, a D ma złe nawiasy.

Zadanie w stylu maturalnym (otwarte)Rozwiąż nierówność 3x2 − 2x − 1 ≥ 0.

Rozwiązanie: Δ = 4 + 12 = 16, √Δ = 4. x1 = 2 − 46 = −13, x2 = 2 + 46 = 1. a = 3 > 0, ramiona w górę, nad osią są części zewnętrzne, nierówność nieostra.

−112−2−11234xy−⅓

Odpowiedź: x ∈ (−∞; −⅓⟩ ∪ ⟨1; +∞). Zapisz obliczenie delty i miejsc zerowych, a odpowiedź podaj jako przedział albo sumę przedziałów.

6Najczęstsze błędy

Pierwszy błąd to pominięcie szkicu i zgadywanie, czy odpowiedź jest „w środku”, czy „na zewnątrz”, zwłaszcza przy ujemnym a. Drugi to nieprzeniesienie wszystkiego na jedną stronę przed liczeniem delty, na przykład liczenie dla 2x² − 3x = 2 bez −2. Trzeci to złe nawiasy na końcach. Czwarty to „pierwiastkowanie” nierówności: x² > 9 zamieniane na x > 3. Piąty to dzielenie przez x albo przez wyrażenie z x. Szósty to przy Δ < 0 odpowiedź „brak rozwiązań” bez sprawdzenia kierunku ramion, choć może to być ℝ.

7Sprawdź się

Rozwiąż samodzielnie, a potem kliknij, żeby zobaczyć rozwiązanie.

1. Rozwiąż x² − 7x + 10 < 0

miejsca zerowe 2 i 5, środek: (2; 5)

2. Rozwiąż x² + x − 6 ≥ 0

−3 i 2, zewnątrz: (−∞; −3⟩ ∪ ⟨2; +∞)

3. Rozwiąż −x² + 4 > 0

ramiona w dół, −2 i 2: (−2; 2)

4. Rozwiąż x² ≤ 3x

x(x − 3) ≤ 0: ⟨0; 3⟩

5. Rozwiąż x² + 6x + 9 ≤ 0

(x + 3)² ≤ 0: tylko {−3}

6. Rozwiąż 2x² + x + 1 > 0

Δ = −7, ramiona w górę: ℝ

7. Rozwiąż x² > 16

(−∞; −4) ∪ (4; +∞)

Funkcja kwadratowa i cała matura krok po kroku

W kursie wideo „Matematyka od podstaw do matury” funkcja kwadratowa jest rozpisana na kolejne lekcje: wzory z tablic, współczynniki, miejsca zerowe, postać kanoniczna, nierówności kwadratowe we wszystkich przypadkach i siedem zestawów zadań maturalnych. Dalej są wielomiany, ciągi, geometria, statystyka i prawdopodobieństwo. Oglądasz w swoim tempie i wracasz do lekcji, kiedy potrzebujesz.

Przejdź do kursu na Udemy
Facebook
Pinterest
Twitter
LinkedIn

KURS MATURALNY

Uczysz się do matury z matematyki?

Jeśli ten wpis Ci pomógł, ale masz w głowie:

„okej, ten temat ogarniam… ale co z całą resztą?”

to właśnie po to stworzyłam mój kurs maturalny.

Nie musisz skakać po przypadkowych filmach, wpisach i zadaniach ani zastanawiać się, czego uczyć się najpierw.

W kursie przechodzimy przez wszystko krok po kroku:

Najpierw Narzędziownia – czyli podstawy, na których najczęściej wykładają się zadania: ułamki, potęgi, pierwiastki, procenty, logarytmy i inne rzeczy, które „niby były”, ale jakoś nie chcą zostać w głowie.

Potem zadania maturalne – dział po dziale, dokładnie w takim stylu, jaki spotkasz na maturze.

Na końcu arkusze CKE – żebyś nie tylko znał/a teorię, ale umiał/a faktycznie usiąść do arkusza i liczyć.

Ty liczysz. Ja pilnuję, żeby to miało kolejność. 😎

Schemat jest prosty i brutalnie skuteczny:

zrozumienie → praktyka → powtórka → utrwalenie.

Zaczynasz od zera

3–4 miesiące

Masz już podstawy

4–6 tygodni