Кратко: метод интервалов помогает решить неравенства вида
\[
F(x)>0,\quad F(x)<0,\quad F(x)\ge 0,\quad F(x)\le 0.
\]
Нужно найти точки, где выражение равно нулю или не существует, разделить ими числовую прямую и определить знак выражения на каждом промежутке.
Алгоритм для заданий ЦТ и ЦЭ
1. Перенеси всё в одну часть
Например: \[ \frac{x^2-x-2}{x-3}\le 0. \]
2. Разложи выражение на множители
\[ x^2-x-2=(x-2)(x+1), \] поэтому \[ \frac{(x-2)(x+1)}{x-3}\le 0. \]
3. Найди важные точки
Это:
- нули числителя: \[ x-2=0\Rightarrow x=2,\qquad x+1=0\Rightarrow x=-1; \]
- нули знаменателя: \[ x-3=0\Rightarrow x=3. \]
Точка \(x=3\) не входит в область определения.
Расставим точки по порядку: \[ -1,\quad 2,\quad 3. \]
Они делят прямую на интервалы: \[ (-\infty,-1),\quad (-1,2),\quad (2,3),\quad (3,+\infty). \]
4. Определи знаки на интервалах
Можно взять по одной точке:
\[ \begin{array}{c|ccccccc} x&(-\infty,-1)&-1&(-1,2)&2&(2,3)&3&(3,+\infty)\\ \hline F(x)&-&0&+&0&-&\text{не существует}&+ \end{array} \]
Нужно выбрать промежутки, где выражение меньше или равно нулю:
- отрицательные промежутки;
- нули числителя \(x=-1\) и \(x=2\);
- точку \(x=3\) включать нельзя.
Ответ: \[ \boxed{x\in(-\infty,-1]\cup[2,3)}. \]
Как быстро расставлять знаки
Если множитель имеет нечётную степень, при переходе через его корень знак меняется:
\[ (x-a),\ (x-a)^3,\ (x-a)^5. \]
Если степень чётная, знак не меняется:
\[ (x-a)^2,\ (x-a)^4. \]
Например, в выражении \[ (x-4)^2(x+1) \] при переходе через \(x=4\) знак не изменится, потому что множитель \((x-4)^2\) всегда неотрицателен.
Какие точки включать в ответ
- При \(>\) и \(<\) нули числителя не включаются.
- При \(\ge\) и \(\le\) нули числителя включаются.
- Нули знаменателя никогда не включаются.
Например: \[ \frac{(x-1)(x+2)}{x-3}\ge 0. \]
Точки \(x=1\) и \(x=-2\) можно включить, а \(x=3\) — нельзя.
Частые ошибки
- Включают в ответ ноль знаменателя.
- Забывают область определения.
- При сокращении теряют запрещённую точку: \[ \frac{x-1}{x-1}\ge0 \] имеет решение \(x\ne1\), а не все действительные числа.
- При \(\le\) или \(\ge\) забывают включить нули числителя.
- Неверно считают знак при корне чётной кратности.
Главная идея: знак выражения может измениться только в точке, где числитель равен нулю или знаменатель равен нулю. Поэтому мы разбиваем прямую этими точками и проверяем знак на каждом интервале.
