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Análisis Matemático (72) · Unidad 1 — Números reales

Inecuaciones: lineales, con producto y con cociente

Una inecuación se resuelve como una ecuación hasta que aparece un número negativo multiplicando, que da vuelta el sentido. Con productos y cocientes se miran los signos: se pasa todo a un miembro, se arma una sola fracción y nunca se multiplica por algo que tiene x.

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La explicación

Para qué sirve

¿Para qué cantidades la ganancia es positiva? ¿Para qué precios la demanda no se hace negativa? ¿Qué valores de k hacen converger una serie? Todas son inecuaciones, y la respuesta es un conjunto. Esta práctica entrena las tres familias que vuelven toda la materia: lineales, productos y cocientes.

Las reglas de las desigualdades

a < b → a + c < b + c
a < b y c > 0 → a·c < b·c
a < b y c < 0 → a·c > b·c

Sumar o restar cualquier cosa no cambia nada. Multiplicar o dividir por un positivo, tampoco. Multiplicar o dividir por un negativo da vuelta el sentido: de 2 < 5 se pasa a −2 > −5. Es la única diferencia con una ecuación, y es la que más puntos cuesta.

7 − 2x ≥ 13 → −2x ≥ 6 → x ≤ −3

La doble desigualdad y la «ó»

En −3 ≤ 2x + 1 < 9 se opera en los tres miembros a la vez: −4 ≤ 2x < 8 y −2 ≤ x < 4, o sea [−2, 4). Una «ó» entre dos condiciones se resuelve por separado y se unen: «2x < −6 ó x − 1 ≥ 2» da x < −3 ó x ≥ 3, que es (−∞, −3) ∪ [3, +∞).

Productos: la regla de los signos

Un producto es positivo cuando los dos factores tienen el mismo signo, y negativo cuando tienen signos distintos. La forma ordenada de verlo es la tabla de signos:

1. Dejá un producto de un lado y el 0 del otro. Si es una cuadrática, factorizala primero.
2. Marcá en la recta los ceros de cada factor: parten la recta en tramos.
3. En cada tramo, el signo de cada factor es fijo: probá un número de adentro.
4. Multiplicá los signos y quedate con los tramos que pide la desigualdad. Los ceros entran si es ≤ o ≥.

Por ejemplo, (x − 2)(x + 3) > 6 no se resuelve igualando cada factor a 6: se pasa el 6, x² + x − 12 > 0, se factoriza, (x + 4)(x − 3) > 0, y recién ahí se miran los signos.

Cocientes: todo a un miembro y una sola fracción

Con x en el denominador la tentación es multiplicar para sacarlo. No se puede: no sabés si lo que multiplica es positivo o negativo, así que no sabés si hay que dar vuelta la desigualdad. El camino seguro:

1. Pasá todo a un miembro, para que del otro quede 0.
2. Armá una sola fracción, con común denominador.
3. Ceros del numerador y del denominador en la recta, y tabla de signos como en un producto (el cociente tiene el mismo signo que el producto).
4. El cero del denominador nunca entra en la solución, aunque la desigualdad sea ≤ o ≥.

Un ejemplo de por qué no se multiplica: en 5/x > 2, multiplicar por x da 5 > 2x, o sea x < 5/2, que incluiría a x = −1. Pero 5/(−1) = −5 no es mayor que 2. El error viene de haber multiplicado por un x que puede ser negativo.

El control que conviene hacer siempre

Probá un número de cada tramo en la inecuación original: uno que según vos está en la solución tiene que cumplirla, y uno de afuera no. Y probá los extremos: el que anula un denominador no se puede ni reemplazar.

Un ejercicio resuelto, paso a paso

Escribir como intervalo o unión de intervalos el conjunto {x ∈ ℝ : (x + 7)/(x − 1) ≤ 3}.

1. Todo a un miembro. No se multiplica por x − 1: se resta 3.

(x + 7)/(x − 1) − 3 ≤ 0

2. Una sola fracción. Con denominador x − 1, el 3 es 3(x − 1)/(x − 1):

(x + 7 − 3x + 3)/(x − 1) ≤ 0
(10 − 2x)/(x − 1) ≤ 0

3. Ceros y signos. El numerador se anula en x = 5 y el denominador en x = 1. Un número de cada tramo:

x = 0: (+)/(−) = −  ✔
x = 3: (+)/(+) = +
x = 6: (−)/(+) = −  ✔

4. Se lee. Los tramos negativos, más el cero del numerador (la desigualdad es ≤), sin el del denominador:

(−∞, 1) ∪ [5, +∞)

Control en la original: con x = 0, 7/(−1) = −7 ≤ 3 ✔; con x = 3, 10/2 = 5, que no es ≤ 3 ✔ (queda afuera); con x = 5, 12/4 = 3 ≤ 3 ✔.

Dónde se pierde el punto: multiplicar por x − 1 de entrada. Sale x + 7 ≤ 3x − 3, o sea x ≥ 5, y se pierde toda la semirrecta (−∞, 1), donde x − 1 es negativo y la desigualdad se daba vuelta.

Y uno del nivel del parcial

Escribir como intervalo o unión de intervalos: a) {x ∈ ℝ : (3 − x)(2x + 1) ≥ 0} ; b) {x ∈ ℝ : (x − 2)(x + 3) > 6}.

a) Ya es un producto contra cero. Los ceros son x = 3 y x = −1/2. En los tres tramos:

x = −1: (3 − x) > 0, (2x + 1) < 0 → −
x = 0: los dos positivos → +
x = 4: (3 − x) < 0, (2x + 1) > 0 → −

Se queda con el tramo positivo y, como es ≥, con los dos ceros: [−1/2, 3].

b) No es un producto contra cero, así que no se puede leer así. Se pasa el 6 y se desarrolla:

x² + x − 6 − 6 > 0 → x² + x − 12 > 0
(x + 4)(x − 3) > 0

Ahora sí: los ceros son −4 y 3; el producto es positivo afuera de ellos (con x = 0 da −12, negativo; con x = 5 da 18, positivo). Como es estricta, los ceros no entran:

(−∞, −4) ∪ (3, +∞)

Control: con x = 4, (2)(7) = 14 > 6 ✔; con x = 0, (−2)(3) = −6, que no es mayor que 6 ✔.

Dónde se pierde el punto: en b), resolver «x − 2 > 6 ó x + 3 > 6» como si fuera un producto contra cero. Eso da x > 3 ó x > 8 y se pierde la semirrecta de la izquierda, donde los dos factores son negativos y el producto es grande y positivo.

Dónde se cae la mayoría

Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.

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