Давайте подробнее разберем неравенство:
\[x^4 - 6x^3 + 9x^2 - 16 \geq 0\]
Шаг 1. Попробуем упростить выражение. Обратим внимание, что часть многочлена может быть приведена к квадрату.
Шаг 2. Исследуем часть \(x^4 - 6x^3 + 9x^2\).
Обратим внимание, что это могут быть члены квадрата. Попробуем записать это выражение в виде полного квадрата.
Рассмотрим выражение:
\((x^2 + px + q)^2 = x^4 + 2px^3 + (p^2 + 2q)x^2 + 2pqx + q^2\)
Нам нужна форма, сходная с нашей: \(x^4 - 6x^3 + 9x^2\).
Обратим внимание, что:
\(x^4 - 6x^3 + 9x^2 = (x^2 - 3x)^2\) если проверить.
Проведем проверку:
\((x^2 - 3x)^2 = x^4 - 6x^3 + 9x^2\)
Да, именно так и есть!
— это квадрат выражения \((x^2 - 3x)\).
Следовательно, исходное неравенство переписывается как:
\[(x^2 - 3x)^2 - 16 \geq 0\]
Шаг 3. Решим неравенство:
\[(x^2 - 3x)^2 \geq 16\]
Обозначим: \(y = x^2 - 3x\). Тогда:
\[y^2 \geq 16\]
или
\(|y| \geq 4\).
Или развернутая форма:
\[y \leq -4 \quad \text{или} \quad y \geq 4\]
Теперь возвращаемся к переменной \(x\):
- Первая часть:
\[x^2 - 3x \leq -4\] - Вторая часть:
\[x^2 - 3x \geq 4\]
Рассмотрим каждую неравенство отдельно.
1. Решение неравенства \(x^2 - 3x \leq -4\)
Перенесем все в левую сторону:
\[x^2 - 3x + 4 \leq 0\]
Рассмотрим квадратичное выражение:
\[x^2 - 3x + 4\]
Найдем дискриминант:
\(\Delta = (-3)^2 - 4 \times 1 \times 4 = 9 - 16 = -7\)
Дискриминант отрицателен, значит, квадратичная функция никогда не равна нулю, и поскольку коэффициент при \(x^2\) положителен, то выражение \(x^2 - 3x + 4\) всегда положительно.
Следовательно,:
\[x^2 - 3x + 4 > 0\] для всякого \(x\).
Это означает, что
\[x^2 - 3x \leq -4\] — не имеет решений, так как левая часть не может быть меньше или равна \(-4\).
2. Решение неравенства \(x^2 - 3x \geq 4\)
Перенесем:
\[x^2 - 3x - 4 \geq 0\]
Рассчитаем дискриминант этого квадратика:
\(\Delta = (-3)^2 - 4 \times 1 \times (-4) = 9 + 16 = 25\)
Корни равны:
\[
x = \frac{3 \pm \sqrt{25}}{2} = \frac{3 \pm 5}{2}
\]
То есть:
\[
x_1 = \frac{3 - 5}{2} = -1 \quad \text{и} \quad x_2 = \frac{3 + 5}{2} = 4
\]
Поскольку коэффициент при \(x^2\) положителен, парабола направлена вверх, и неравенство \(x^2 - 3x - 4 \geq 0\) выполняется при:
\[
x \leq -1 \quad \text{или} \quad x \geq 4
\]
Итог
- Первая часть — решений нет.
- Вторая часть — решения при \(x \leq -1\) или \(x \geq 4\).
Ответ:
\[
\boxed{
x \leq -1 \quad \text{или} \quad x \geq 4
}
\]
Это и есть решение исходного неравенства.