Чтобы решить неравенство \(-x^2 + \frac{2x}{x(x-4)(x-5)} \geq 0\), сначала нужно привести его к одному знаменателю.
- Приведем левую часть неравенства к общему знаменателю. Общий знаменатель равен \(x(x-4)(x-5)\). Изменим каждую часть неравенства:
\[ -x^2(x(x-4)(x-5)) + 2x \geq 0 \]
- Упростим выражение:
\[ -x^2 \cdot x \cdot (x-4)(x-5) + 2x \geq 0 \]
- Раскроем скобки:
\[ -x^3 + 4x^2 + 5x^2 - 20x + 2x \geq 0 \\ -x^3 + 9x^2 - 20x \geq 0 \]
Таким образом, мы имеем неравенство:
\[ -x^3 + 9x^2 - 20x \geq 0 \]
- Вытащим общий множитель:
\[ x(-x^2 + 9x - 20) \geq 0 \]
- Далее решим квадратное уравнение \(-x^2 + 9x - 20 = 0\). Для этого определим дискриминант:
\[ D = (9)^2 - 4(-1)(-20) = 81 - 80 = 1 \]
Находим корни:
\[ x_1 = \frac{-b + \sqrt{D}}{2a} = \frac{-9 + 1}{-2} = 4 \\ x_2 = \frac{-b - \sqrt{D}}{2a} = \frac{-9 - 1}{-2} = 5 \]
Теперь у нас есть важные точки: \(x = 0\), \(x = 4\) и \(x = 5\).
Теперь рассмотрим знаки выражения \(x(-x^2 + 9x - 20)\) на промежутках, определяемых этими точками:
- (-∞, 0),
- (0, 4),
- (4, 5),
- (5, +∞).
- Проверяем знак на каждом интервале:
- Для \(x < 0\): Значение будет положительным, так как \(x\) отрицательно, а выражение внутри скобок положительно (квадратное с отрицательным знаком перед ним).
- Для \(0 < x < 4\): \(x\) положительно, \(-x^2 + 9x - 20\) отрицательно. Результат отрицательный.
- Для \(4 < x < 5\): \(x\) положительно, \(-x^2 + 9x - 20\) положительно. Результат положительный.
- Для \(x > 5\): \(x\) положительно, \(-x^2 + 9x - 20\) отрицательно. Результат отрицательный.
- Таким образом, неравенство \(x(-x^2 + 9x - 20) \geq 0\) выполняется на интервалах:
- \((-\infty, 0]\) и \([4, 5]\).
- Итог. Решением неравенства \(-x^2 + \frac{2x}{x(x-4)(x-5)} \geq 0\) является:
\[ x \in (-\infty, 0] \cup [4, 5] \]