Часть 2, задание 3: Неравенство

Содержание

О задании 3 на ДВИ

Третье задание ДВИ МГУ — это задача на решение неравенства. Как правило, оно оценивается как задача базового или среднего уровня сложности, но это не значит, что оно простое. В отличие от ЕГЭ, здесь редко встречаются стандартные логарифмические неравенства, которые решаются в один шаг.

На ДВИ проверяется твоё умение аккуратно работать с областью допустимых значений (ОДЗ), применять равносильные переходы, грамотно раскрывать модули и не терять изолированные решения.

Какие темы встречаются

В третьем номере банк ДВИ опирается на следующие типы неравенств:

  • Рациональные: дроби с многочленами высоких степеней.
  • Иррациональные: корни, в том числе вложенные друг в друга или умноженные на многочлен.
  • Показательные и логарифмические: чаще всего с переменным основанием, что требует аккуратного разбора случаев или метода рационализации.
  • Неравенства с модулем: модули могут находиться как в алгебраических выражениях, так и внутри логарифмов.

Иногда типы комбинируются: например, логарифм, аргумент которого содержит корень, или дробь с модулями и показательными функциями.

Главные формулы и равносильные переходы

Чтобы не запутаться в ОДЗ и не приобрести посторонних решений, на ДВИ принято использовать равносильные переходы (системы и совокупности). Это избавляет от необходимости отдельно выписывать сложное ОДЗ, если оно автоматически учитывается в системе. Все эти переходы собраны в справочнике (раздел «Неравенства и модули») — здесь мы приводим их в рабочем виде для № 3.

Общий алгоритм решения

Примеры решения задач

Разберём по одному характерному примеру на каждый заявленный тип неравенства, начиная с самого частого на ДВИ — дробно-рационального.

Пример 1. Дробно-рациональное неравенство

Реши неравенство: x2−5x+6x2−9⩾0\dfrac{x^2 - 5x + 6}{x^2 - 9} \geqslant 0.

Перейдём к показательно-логарифмическому неравенству, которое требует метода рационализации и очень точной работы с корнями многочлена.

Пример 2. Логарифм с переменным основанием

Реши неравенство: log⁡x(2x2−3x+1)⩽2\log_x(2x^2 - 3x + 1) \leqslant 2.

Разберем классическое иррациональное неравенство. Здесь важно не возводить слепо в квадрат, а использовать две системы.

Пример 3. Иррациональное неравенство

Реши неравенство: 2x2−3x−5>x−1\sqrt{2x^2 - 3x - 5} > x - 1.

Когда под обоими знаками неравенства стоят корни, не нужно гадать о знаке правой части — достаточно сравнить подкоренные выражения, не забыв ОДЗ.

Пример 4. Корень против корня

Реши неравенство: x2−x−2⩽x+1\sqrt{x^2 - x - 2} \leqslant \sqrt{x + 1}.

Теперь покажем показательное неравенство с переменным основанием — рационализация работает по тому же множителю (a−1)(a-1), что и для логарифмов.

Пример 5. Показательное неравенство с переменным основанием

Реши неравенство: x x+1>x 3x^{\,x+1} > x^{\,3}.

Если в неравенство один и тот же блок входит несколько раз — это сигнал к замене переменной. Покажем технику на логарифмическом неравенстве, квадратном относительно нового выражения.

Пример 6. Замена переменной

Реши неравенство: log⁡22x−3log⁡2x+2⩽0\log_2^2 x - 3\log_2 x + 2 \leqslant 0.

Наконец, модуль. Когда модулей несколько и под ними разные выражения, надёжнее всего метод интервалов по точкам смены знака.

Пример 7. Неравенство с модулем (метод интервалов)

Реши неравенство: ∣x−1∣+∣x+2∣⩽5|x - 1| + |x + 2| \leqslant 5.

Частые ошибки

Стратегия на экзамене

Оформление под рубрику ДВИ

ДВИ — письменный экзамен, оценка идёт по outcomes-рубрике «±»: важен не только верный ответ, но и полностью обоснованный ход решения. Ниже — эталон того, как должно выглядеть полное решение неравенства, и за что снимают «±».

Проверь себя
  1. Какой множитель заменяет разность логарифмов log⁡f(x)g(x)−log⁡f(x)h(x)\log_{f(x)} g(x) - \log_{f(x)} h(x) при рационализации (на ОДЗ)?
  2. Неравенство f(x)<g(x)\sqrt{f(x)} < g(x) равносильно системе. Какое условие на g(x)g(x) в неё входит?
  3. Чему равно решение неравенства (x−3)x+1⩽0(x-3)\sqrt{x+1} \leqslant 0?
  4. Основание логарифма равно 0,50{,}5. Что происходит со знаком неравенства при переходе от логарифмов к аргументам?