2. Riepilogo generale / 2

Equazioni e disequazioni con modulo

Le soluzioni di un'equazione con modulo sono, per
f:A→ℝ
|f(x)|=k

k < 0 ↠ impossibile
k = 0 ↠ f(x) = 0
k > 0 ↠ |f(x)|-k = 0

Esempio

f:A→ℝ
f(x)=|x^2-5| = 1
abs(x^2-5)
Il segno (positivo dentro il valore assoluto) indica che la parabola è rivolta verso l'alto; il Δ = +20 indica che esistono due soluzioni; però il valore assoluto fa raddoppiare ulteriormente le soluzioni, che diventano quattro perché il termine dopo l'uguale è ≠ 0.

Disequazioni

Le soluzioni delle disequazioni è "interna" al valore assoluto se la disequazione ha segno minore, "esterna" con segno maggiore.
abs(2x-3)

Nel grafico della funzione di esempio, la disequazione ha come soluzioni:

≤⇒-1≤2x-3≤1≥⇒2x-3≤-1⋃2x-3≥1

Equazioni e disequazioni razionali

Esempio

f:ℝ\{2}→ℝ

|x+1x-2|≥5

 

I passaggi per la soluzione sono:

|x+1x-2|≥5

Determino il segno:

-1 2
x+1 - + +
x-2 - - +
Segno + - +

devo risolvere per

x+1x-2≥5

x+1fractx-2gt0

con dominio (-∞, -1] ⋃ (2, +∞) e anche per

-x+1x-2≥5

-x+1fractx-2gt0
con dominio [-1, 2)

Nota: nel punto (-1, 0) è indifferente considerare un caso o l'altro, perché in entrambi i casi x+1=0. Viceversa x=2 è escluso in partenza da entrambi i domini.

x+1x-2≥5con dominio (-∞, -1] ⋃ (2, +∞)

Moltiplico 5 per x-2/x-2 e semplifico:

x+1x-2≥5x-10x-2 x+1≥5x-10 -4x+11≥0Inverto segno e verso di tutto:

4x-11≤0 x≤114

-x+1x-2≥5Moltiplico 5 per x-2/x-2 e semplifico:

|x+1x-2|≥5x-10x-2 |x+1|≥5x-10 -x-1≥5x-10 -x-5x-1+10≥0 -6x+9≥0Inverto segno e verso di tutto:

6x-9≤0 x=96=32


Alla fine, quindi, x è compreso tra 3/2 e 11/4, escluso 2, poiché l'abbiamo escluso dal dominio dall'inizio.
risultato

x∈32114\2

Equazioni di secondo grado

Le equazioni di secondo grado, solitamente rappresentate da

ax2+bx+c

oppure da

a0+a1x+a2x2

possono essere rappresentate in forma semplificata come equazione basata sul vertice della parabola (p,q) nella maniera seguente, se il moltiplicatore dell'incognita di grado 2 è 1 (in pratica, la parabola non è "stretta" o "larga"):

y=x-p2+q

-q corrisponde di fatto al discriminante, poiché con -q<0 non ci sono soluzioni con -q c'è una sola soluzione x passante per l'asse e>0 ci sono due soluzioni (cioè il vertice è < 0): ±√(q)+p

Come ottenere p e q:

p=-b2a q=4ac-b24a

Equazione con vertice e molt. incognita di grado 2 ≠ 1

Radicali

Le radici si comportano in maniera differente se l'esponente è pari o dispari.
Nel primo caso la base DEVE essere positiva, in quanto (in ℝ) non esiste alcun numero che elevato a una potenza pari dia -1 come risultato.
Nel secondo caso la base può essere positiva o negativa, nel qual caso il risultato sarà negativo.

Basi ed esponenti
Esponente PARI Esponente DISPARI
Base POS o zero Risultato ± n Risultato ≥ 0
Base NEG Non possibile Risultato < 0

Mettere a fattor comune radici diverse

Basta mettere sotto radice MCM tra le due radici. Esempio:

fx3=gx4


fx412=gx312


fx4=gx3

Altro esempio:

x3+23-1=x


Passo -1 dall'altro lato

x3+23=x+1


Elevo tutto alla terza

x3+233=x+13


Semplifico il primo termine

x3+2=x+13

Altro esempio:

2x-1=x-1


Il primo termine deve dare un risultato positivo, quindi x-1≥0, cioè x≥1.
Il termine sotto radice deve essere positivo, quindi 2x-1≥0, quindi x≥1/2.
Sviluppo l'uguaglianza:

2x-1=x-12


2x-1=x2-2x+1


x2-2x-2x+1+1=0


x2-4x+2=0


soluzioni=4±16-82=2±2


Ma siccome 2-√2 < 1, l'unica soluzione nel codominio è 2+√2.


Altro esempio: elevare alla n-esima potenza:

fxn=gx


Se n è dispari, posso elevare tutto alla n e via:

fx=gxn


Se n è pari, prima di elevare tutto alla n devo porre:

fx≥0gx≥0

e poi elevo:

fx=gxn


Disequazioni con radici:

fx>gxn


Se n è pari, devo porre entrambe le funzioni ≥ 0, poiché né il radicando né il risultato di una radice pari possono essere negativi; in ogni caso pongo:

fx>gx


Cambio di verso:

fx<gxn


Se n è pari, devo porre:

fx<0gx≥0⋃fx>0fxn≤gx

La seconda implica automaticamente che g(x) sia > 0.


Risolviamo questo:

x-1>5-2x

Poniamo subito le condizioni di esistenza:

(1)5-2x≥0⇒x≤52(2)x-1>0⇒x>1


Con le dovute premesse possiamo elevare:

x-12>5-2x


...e sviluppare:

x2-2x+1>5-2x


x2-4>0


x-2x+2>0


Otteniamo (3) x<-2 ⋃ (4) x>2, ma per (1) dobbiamo escludere il risultato negativo. Inoltre (4) comprende (1), quindi le condizioni da soddisfare sono:

  • x>1, perché altrimenti la radice del secondo termine dovrebbe essere negativa
  • x>2, perché con x≤2 la disequazione non sarebbe soddisfatta
  • x≤5/2, perché con un x più grande ci sarebbe un numero negativo sotto radice

Si può verificare graficamente il significato delle tre proposizioni qui:
x-1gt;sqrt(5-2x)

zoom:
x-1gt;sqrt(5-2x)-ris

Il risultato quindi è che la disequazione è soddisfatta nell'intervallo (2, 2.5]


Esercizio: risolvere:

x-1<x+3


Condizioni di esistenza:

x+3≥0⇒x≥-3x-1<0⇒x<1⋃x-1≥0⇒x≥1x-12<x+3⇒x2-2x+1<x+3⇒x2-3x-2<0

Sviluppando l'ultima disequazione di II grado:

3±9+82


Il risultato quindi:

  • Non esiste al di sotto di -3 (per -3 invece esiste)
  • È vero per l'intervallo [-3,+1]⋃[(-3-√17)/2, (-3+√17)/2), ma siccome +1<(-3-√17)/2 possiamo dire che è vero per [-3, (-3+√17)/2)
  • È falso per valori maggiori o uguali a (-3+√17)/2

Logaritmi

log(2;x)
Logaritmo in base 2 di x. Sono evidenziati i punti in cui log è intero

Proprietà comuni dei logaritmi

  • Loga1=0
  • Loga(xy)=Loga(x)+Loga(y)
  • Loga(x/y)=Loga(x)-Loga(y)
  • Logaxy=y·Loga(x)
  • Loga(1/x)=Loga(x)-1=-1·Loga(x)