Давайте решим неравенство \(\sqrt{x} + 8 < x + 2\), шаг за шагом.
Шаг 1: Переносим все слагаемые в одну часть
Мы начнем с того, чтобы перенести все слагаемые с \(x\) на одну сторону неравенства. Для этого вычтем \(x\) и 2 из обеих сторон:
\[ \sqrt{x} + 8 - x - 2 < 0 \]
Это упростится до:
\[ \sqrt{x} - x + 6 < 0 \]
Шаг 2: Перепишем неравенство
Теперь мы можем записать неравенство так:
\[ \sqrt{x} < x - 6 \]
Шаг 3: Определим область определения
Так как у нас есть выражение \(\sqrt{x}\), \(x\) должно быть неотрицательным. То есть:
\[ x \geq 0 \]
Шаг 4: Решим квадратное неравенство
Теперь решим неравенство \(\sqrt{x} < x - 6\). Для этого сначала найдем значения \(x\), когда \(\sqrt{x} = x - 6\):
- Квадратируем обе стороны (помним, что при этом нужно быть осторожными и учесть область определения):
\[ x = (x - 6)^2 \]
- Раскроем скобки:
\[ x = x^2 - 12x + 36 \]
- Переносим все в одну сторону:
\[ 0 = x^2 - 13x + 36 \]
- Применим формулу решения квадратного уравнения \(x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}\), где \(a = 1\), \(b = -13\), \(c = 36\):
\[ D = (-13)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 36 = 169 - 144 = 25 \]
Теперь находим корни:
\[ x = \frac{13 \pm \sqrt{25}}{2} = \frac{13 \pm 5}{2} \]
Это ведет нас к двум решениям:
\[ x_1 = \frac{18}{2} = 9, \quad x_2 = \frac{8}{2} = 4 \]
Шаг 5: Определим промежутки
Теперь мы имеем корни \(x = 4\) и \(x = 9\). Эти значения делят числовую прямую на три интервала:
- \( (-\infty, 4) \)
- \( (4, 9) \)
- \( (9, +\infty) \)
Шаг 6: Проверка знака на каждом интервале
Теперь проверьте знак неравенства \(\sqrt{x} < x - 6\) на каждом из интервалов, подставив тестовые значения:
Для интервала \( (-\infty, 4) \): например, \(x = 0\): \[ \sqrt{0} < 0 - 6 \implies 0 < -6 \quad \text{(ложно)} \]
Для интервала \( (4, 9) \): например, \(x = 5\): \[ \sqrt{5} < 5 - 6 \implies \sqrt{5} < -1 \quad \text{(ложно)} \]
Для интервала \( (9, +\infty) \): например, \(x = 10\): \[ \sqrt{10} < 10 - 6 \implies \sqrt{10} < 4 \quad \text{(истинно, так как } \sqrt{10} \approx 3.16\text{)} \]
Шаг 7: Запись результата
Таким образом, неравенство выполняется только в интервале:
\[ x > 9 \]
Заключение
Решение неравенства \(\sqrt{x} + 8 < x + 2\) — это \(x > 9\).