Rozwiązywanie nierówności z wartością bezwzględną

Dla \$a\ge 0\$ mamy.

Równania

\[\begin{aligned} |x|&=a \ \text{wtedy i tylko wtedy, gdy} \ x=a \ \text{lub} \ x= -a \\ |x|&=|y| \ \text{wtedy i tylko wtedy, gdy} \ x=y \ \text{lub} \ x= -y \\ \end{aligned}\]

Nierówności

\[\begin{aligned} |x|&\le a \ \text{wtedy i tylko wtedy, gdy} \ x\le a \ \text{oraz} \ x\ge -a \\ |x|&\ge a \ \text{wtedy i tylko wtedy, gdy} \ x\ge a \ \text{lub} \ x\le -a \\ \end{aligned}\]

Uwaga. Gdy powyższe nierówności są nieostre (\$< \$ lub \$> \$) to są spełnione dla \$a>0\$.

Rozwiąż równanie \$ |x+7|=11 \$

Korzystając z pierwszej własności zamieniamy równanie \$|x+7|=11\$ na równanie równoważne.

\[\begin{aligned} x+7=11 \qquad &\text{lub} \qquad x+7=-11 \end{aligned}\]

Rozwiązujemy dwa równania liniowe.

\[ \begin{aligned} x + 7 &= 11 &\quad &\text{lub} &\quad x + 7 &= -11 \\ x &= 4 &\quad & &\quad x &= -18 \end{aligned} \]
Rozwiąż nierówność \$ |x|>3 \$

Korzystając z czwartej własności zamieniamy nierówność \$|x|>3\$ na nierówność równoważną.

\[\begin{aligned} x>3 \qquad &\text{lub} \qquad x< -3 \end{aligned}\]

Rozwiązanie: \$\displaystyle{ x\in(-\infty; -3) \cup (3;\infty) }\$

Rozwiąż nierówność \$ |-x+1|< 2 \$

Korzystając z trzeciej własności zamieniamy nierówność \$|-x+1|< 2 \$ na nierówność równoważną.

\[\begin{aligned} -x+1&< 2 & &\quad &\text{oraz} &\qquad &-x+1 &> -2 \\ -x &< 1 & &\quad &\text{oraz} &\qquad &-x &> -3 \\ x&> -1 & &\quad &\text{oraz} &\quad &x &< 3 \end{aligned}\]

Rozwiązanie: \$\displaystyle{ x\in(-1;3) }\$

Rozwiąż nierówność \$ |x-5|< 9-x \$
\[\begin{aligned} x-5&< 9-x &\quad &\text{oraz} &\quad x-5&> -(9-x) \\ 2x&< 14 &\quad &\text{oraz} &\quad x-5&> -9+x \\ x&< 7 &\quad &\text{oraz} &\quad -5&>-9 \\ & & &\text{oraz} &\quad x&\in\mathbb{R} \end{aligned}\]

Rozwiązanie: \$\displaystyle{ x\in(-\infty; 7) }\$

Rozwiąż nierówność \$ |2x+1| \le x+3 \$
\[\begin{aligned} 2x+1 &\le x+3 \qquad &&\text{oraz} &\qquad 2x+1&\ge -(x+3) \\ x&\le 2 \qquad &&\text{oraz} &\qquad 2x+1&\ge -x-3 \\ & &&\text{oraz} &\qquad 4x&\ge -4 \\ & &&\text{oraz} &\qquad x&\ge -1 \end{aligned}\]

Rozwiązanie: \$\displaystyle{ x\in[-1; 2] }\$

Rozwiąż nierówność \$ | x-5| \ge x+11 \$
\[\begin{aligned} x-5 &\ge x+11 \qquad &&\text{lub} &\qquad x-5 &\le -(x+11) \\ -5&\ge 11 \qquad &&\text{lub} &\qquad x-5&\le -x-11 \\ x&\in \emptyset \qquad &&\text{lub} &\qquad 2x&\le -6 \\ & &&\text{lub} &\qquad x&\le -3 \end{aligned}\]

Rozwiązanie: \$\displaystyle{ x\in (-\infty; -3] }\$