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Matemática (61) · Unidad 1 — Números reales

Inecuaciones lineales y conjuntos por condiciones

Una inecuación lineal se despeja como una ecuación, con una sola regla nueva: multiplicar o dividir por un negativo da vuelta la desigualdad. Y a veces la x se cancela: entonces la respuesta es todo ℝ o nada.

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La explicación

En qué se diferencia de una ecuación

La ecuación 2x + 1 = 7 tiene una solución. La inecuación 2x + 1 > 7 tiene infinitas: todos los x mayores que 3. Por eso la respuesta de una inecuación es un conjunto, y se escribe como intervalo: (3 ; +∞).

Lo que se puede hacer y lo que da vuelta

La tercera se ve con números: −2 < 5, pero multiplicando por −1 queda 2 y −5, y 2 > −5. Multiplicar por un negativo refleja la recta, y lo que estaba a la izquierda pasa a la derecha. Ojo: se da vuelta sólo si el número por el que multiplicás es negativo. En 4x < −8 se divide por 4, positivo: x < −2, sin dar vuelta nada.

El procedimiento

1. Si hay fracciones, multiplicá los dos miembros por el denominador común (es positivo: no da vuelta nada).
2. Distribuí y juntá las x de un lado y los números del otro.
3. Te queda a·x < b (o con ≤, >, ≥). Dividí por a, y si a es negativo, da vuelta.
4. Escribí la solución como intervalo.

Un ejemplo con fracciones: (x − 1)/4 + x > (3x + 2)/2. Por 4: x − 1 + 4x > 2(3x + 2), o sea 5x − 1 > 6x + 4, y pasando las x a la derecha, −5 > x: (−∞ ; −5). El truco del paso 2: pasar las x al lado donde quedan con coeficiente positivo, y así no hay que dar vuelta nada.

Cuando la x se cancela: ∅ o ℝ

Si al juntar las x el coeficiente da 0, la inecuación se vuelve una afirmación sin x, y hay dos posibilidades:

4x + 1 < 4x − 3 → 1 < −3 falso → ∅
2(x − 1) ≤ 2x + 3 → −2 ≤ 3 verdadero → ℝ

Falsa, no la cumple ningún número; verdadera, la cumple cualquiera. No es «x = 0»: la x desapareció y la respuesta es un conjunto.

Inecuaciones dobles

En −5 ≤ 3x + 4 < 10 todo lo que se hace se hace a los tres miembros: restando 4, −9 ≤ 3x < 6; dividiendo por 3, −3 ≤ x < 2. Si hay que dividir por un negativo, se dan vuelta las dos desigualdades, y el resultado hay que reescribirlo de menor a mayor.

Conjuntos armados con condiciones

Cuando un conjunto se define con dos inecuaciones unidas por ∩, ∪ o −, se resuelve cada una por separado, se escribe cada solución como intervalo y recién después se opera. Y si además se interseca con ℤ, al final se listan los enteros:

{x / 1 − 3x ≥ 10} = (−∞ ; −3]
{x / −3 < 2x + 3 ≤ 9} = (−3 ; 3]
intersección: ∅  ·  unión: (−∞ ; 3]

La intersección da vacía por un solo punto: el −3 está en el primero y no en el segundo.

El control que conviene hacer siempre

Elegí un número de adentro de tu intervalo y reemplazalo en la inecuación original: tiene que dar verdadero. Uno de afuera tiene que dar falso. Y el extremo, aparte: con ≤ o ≥ tiene que dar igualdad. Si te olvidaste de dar vuelta la desigualdad, el control te lo muestra en diez segundos, porque te va a quedar exactamente el conjunto contrario.

Un ejercicio resuelto, paso a paso

Resolver (2x + 1)/3 − x ≤ (x − 5)/2 y escribir la solución como intervalo.

Planteo: hay fracciones con denominadores 3 y 2; se multiplica todo por 6, que es positivo y no cambia la desigualdad.

2(2x + 1) − 6x ≤ 3(x − 5)
4x + 2 − 6x ≤ 3x − 15
−2x + 2 ≤ 3x − 15

Juntar las x del lado donde quedan positivas (a la derecha):

2 + 15 ≤ 3x + 2x
17 ≤ 5x  →  x ≥ 17/5

Solución: [17/5 ; +∞). El extremo entra porque la desigualdad es ≤.

Control: con x = 5 (adentro): (11/3) − 5 = −4/3 ≤ 0 = (5 − 5)/2 ✔. Con x = 0 (afuera): 1/3 ≤ −5/2 es falso ✔. En el extremo, x = 17/5: el primer miembro da (39/5)/3 − 17/5 = 13/5 − 17/5 = −4/5 y el segundo (17/5 − 25/5)/2 = −4/5: igualdad ✔

Dónde se pierde el punto: multiplicar por 6 sólo las fracciones y no el −x del medio. Queda 2(2x + 1) − x ≤ 3(x − 5), que es otra inecuación.

Y uno del nivel del parcial

Sean A = {x ∈ ℝ / 3 − 2x > 7} y B = {x ∈ ℝ / −5 ≤ 3x + 1 < 10}. Hallar A ∩ B, A ∪ B, B − A y ℤ ∩ B.

A: 3 − 2x > 7 → −2x > 4 → dividiendo por −2 se da vuelta: x < −2. A = (−∞ ; −2).

B: a los tres miembros, restar 1 y dividir por 3 (positivo):

−6 ≤ 3x < 9 → −2 ≤ x < 3
B = [−2 ; 3)

A ∩ B = ∅. A son los menores que −2 y B empieza en −2 incluido: no comparten ningún número. Por un solo punto, pero ninguno.

A ∪ B = (−∞ ; 3). Los dos pedazos se tocan en el −2 (que está en B), así que la unión es un solo intervalo.

B − A = B = [−2 ; 3), porque no comparten nada: no hay qué sacar.

ℤ ∩ B = {−2, −1, 0, 1, 2}: el −2 entra por el corchete y el 3 no.

Control: x = −2 en A: 3 + 4 = 7 > 7 es falso, así que −2 ∉ A ✔; en B: −5 ≤ −5 < 10 ✔.

Dónde se pierde el punto: no dar vuelta al dividir por −2 y escribir A = (−2 ; +∞). Con eso la intersección daría (−2 ; 3), y todo el ejercicio sale al revés.

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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