MARIOLINA CAPPADONNA CORSO DI MATEMATICA Per il primo biennio Algebra 2 EDITORE ULRICO HOEPLI MILANO INDICE Presentazione 1 IX Calcolo letterale (2ª parte) 1 Frazioni algebriche 1.1 Monomi frazionari 1.2 Elevamento a potenza, avente per esponente un numero relativo, di un monomio 1.3 Frazioni algebriche 2 2 2 algebriche 1 Radicali 44 1.1 Radicali numerici e letterali 1.2 Condizioni di esistenza di un 44 radicale letterale Operazioni con i radicali Espressioni irrazionali Razionalizzazione del denominatore di una frazione Radicali quadratici doppi 44 45 56 3 5 1.3 1.4 1.5 8 1.6 2 Operazioni con le frazioni I radicali 56 59 2.1 Minimo comune multiplo di più monomi interi 8 2.2 Minimo comune multiplo di più polinomi 9 2 Semplici equazioni numeriche di primo grado contenenti coefficienti irrazionali 60 2.3 Operazioni con le frazioni algebriche 10 2.4 Espressioni contenenti frazioni algebriche 14 3 Semplici sistemi di equazioni numeriche di primo grado contenenti coefficienti irrazionali 60 ESERCIZI ESERCIZI Sapere Saper fare Riepilogativi 15 17 29 Sapere Saper fare Riepilogativi 62 63 89 RECUPERO 32 RECUPERO 99 INDICE 3 Equazioni di secondo grado in una sola incognita 1 Equazioni numeriche intere di secondo grado 124 1.1 Equazioni numeriche intere di secondo grado monomie 125 1.2 Equazioni numeriche intere 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 di secondo grado pure Equazioni numeriche intere di secondo grado spurie Equazioni numeriche intere di secondo grado complete Formula risolutiva ridotta di un’equazione numerica intera completa di secondo grado Relazioni tra i coefficienti e le soluzioni di un’equazione numerica intera di secondo grado determinata in R Scomposizione di un trinomio completo di secondo grado 3 Regola di Cartesio binomie 1.5 Equazioni numeriche intere trinomie 1.6 Equazioni reciproche 128 RECUPERO 199 131 5 Equazioni frazionarie 1 Equazioni numeriche 132 frazionarie 206 1.1 Principi di equivalenza e loro 133 conseguenze 1.2 Risoluzione di un’equazione numerica frazionaria 206 207 135 136 2 Equazioni di quarto grado reciproche di prima specie 140 143 161 RECUPERO 168 RECUPERO Equazioni di grado superiore al secondo 6 209 212 213 222 224 Sistemi di equazioni 1 Sistemi di equazioni di 1 Equazioni di grado 180 secondo grado 230 1.1 Sistemi numerici interi 1.1 Equazioni numeriche intere di grado superiore al secondo 1.2 Equazioni numeriche intere di grado superiore al secondo riconducibili a più equazioni di grado inferiore mediante scomposizione 184 185 127 Sapere Saper fare Riepilogativi superiore al secondo 182 187 188 197 ESERCIZI Sapere Saper fare Riepilogativi 4 182 Sapere Saper fare Riepilogativi ESERCIZI IV monomie 1.4 Equazioni numeriche intere ESERCIZI 125 2 Problemi di secondo grado in una sola incognita 1.3 Equazioni numeriche intere 180 di secondo grado in due incognite 1.2 Sistemi simmetrici 230 233 2 Sistemi numerici interi di 180 grado superiore al secondo 234 INDICE 3 Sistemi numerici frazionari 237 ESERCIZI Sapere Saper fare Riepilogativi 239 240 257 RECUPERO 266 ESERCIZI Sapere Saper fare Riepilogativi 314 315 324 RECUPERO 327 9 7 Disequazioni numeriche intere di primo grado Disequazioni frazionarie 1 Disequazioni numeriche frazionarie 1 Disuguaglianze e loro proprietà 2 Disequazioni 276 ESERCIZI 277 Sapere Saper fare Riepilogativi 340 341 347 RECUPERO 348 2.1 Classificazione delle 2.2 2.3 2.4 2.5 disequazioni Risoluzione di una disequazione Disequazioni equivalenti e principi di equivalenza delle disequazioni Grado di una disequazione Ricerca delle soluzioni di una disequazione numerica intera di primo grado in una sola incognita 277 278 10 278 279 280 Sapere Saper fare Riepilogativi 286 288 297 RECUPERO 298 Disequazioni numeriche intere di grado superiore al primo 1 Disequazioni numeriche intere di secondo grado Sistemi di disequazioni 1 Sistemi di disequazioni nella stessa incognita 354 ESERCIZI ESERCIZI 8 336 304 Sapere Saper fare Riepilogativi 359 359 368 RECUPERO 371 11 Semplici equazioni e disequazioni con valore assoluto 1 Equazioni con valore assoluto in una sola incognita 376 2 Disequazioni con valore assoluto in una sola incognita 377 ESERCIZI 2 Disequazioni di grado superiore al primo risolvibili con il metodo della scomposizione 311 Sapere Saper fare Riepilogativi 379 379 381 V INDICE 12 Semplici equazioni e disequazioni letterali 1 Equazioni letterali 13 384 1 Cenni di calcolo delle probabilità 1.1 Equazioni letterali in una sola incognita 1.2 Risoluzione di un’equazione letterale intera di primo grado in una sola incognita 1.3 Risoluzione di un’equazione letterale intera di secondo grado in una sola incognita 1.4 Risoluzione di un’equazione letterale frazionaria in una sola incognita 2 Disequazioni letterali 384 384 386 390 391 2.1 Disequazioni letterali in una 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Introduzione Operazioni logiche fra eventi Frequenza di un evento Probabilità di un evento Differenza tra frequenza e probabilità 1.6 Teoremi sul calcolo delle probabilità 2 Cenni di statistica 2.1 Introduzione 2.2 Rappresentazioni grafiche 410 410 410 413 414 415 416 419 419 419 ESERCIZI sola incognita 391 2.2 Risoluzione di una disequazione letterale intera di primo grado in una sola incognita 391 Sapere Saper fare Riepilogativi 425 427 437 ESERCIZI Esercizi per le prove PISA 443 Sapere Saper fare Riepilogativi VI Cenni di probabilità e statistica 393 394 405 PRESENTAZIONE Il libro di testo è uno strumento didattico principalmente rivolto agli studenti ma, contemporaneamente, deve rispondere in modo completo alle richieste di tipo metodologico del docente che intende usarlo. Questo Corso di matematica tiene conto sia delle segnalazioni e delle informazioni pervenute nel corso degli anni da studenti e docenti di matematica, sia dell’esperienza didattica maturata nella quotidianità dell’insegnamento. L’impostazione metodologica dell’opera presenta sfaccettature particolari e innovative. Aspetti originali sono ravvisabili nell’anticipazione, rispetto alla loro trattazione approfondita, di alcuni concetti o temi, sia perché utilizzati come strumenti propedeutici di quelli successivi, sia al fine di facilitare il loro apprendimento (come, per esempio, risolvere semplici equazioni di primo grado già dal capitolo dei numeri naturali), nel ricorso a schemi, grafici, figure geometriche o tabelle per risolvere esercizi proposti, nell’utilizzo dei numeri “sotto il segno di radice” sin dal primo capitolo sui numeri, nell’utilizzo di concetti e nelle trattazioni di temi spesso dimenticati dai libri della scuola media superiore (per esempio le operazioni con i numeri decimali, i problemi contenenti cambiamenti di unità di misura, le percentuali, gli sconti, le formule inverse). Tutto questo tenendo sempre ben presente che è lo studente il soggetto al centro del lavoro di tutti i giorni e che l’obiettivo principale e costante deve essere il creare successi didattici. Il Corso di matematica è suddiviso in tre volumi: Algebra 1, Algebra 2 e Geometria ed è rivolto agli studenti del primo biennio dei licei e degli istituti tecnici. I tre volumi percorrono infatti tutti i temi di matematica previsti dalle linee ministeriali per i primi due anni. Le nozioni sono presentate con linguaggio chiaro e conciso, tuttavia rigoroso come richiede la disciplina, e sono sempre accompagnate da esempi esplicativi. VII PRESENTAZIONE Nei due volumi di algebra, dopo la trattazione di alcuni argomenti già noti agli studenti, viene dato ampio spazio agli insiemi numerici, al linguaggio algebrico, alle applicazioni in ambito algebrico, non solo prettamente orientate in ambito matematico, ma anche verso contesti più generali. All’interno dei due volumi vengono infatti proposti problemi di Matematica pratica, problemi e compiti che ogni studente può incontrare nella vita di tutti i giorni e in cui è necessario applicare principi e ragionamenti matematici. Essi hanno l’obiettivo di disabituare i giovani a risolvere solo problemi di tipologia classica (dato x, calcola y) e puntano a sviluppare la capacità degli studenti di utilizzare le loro conoscenze per affrontare compiti e prove di vita quotidiana. unpo’ diaiuto Marco ha ricevuto un sacchetto con 495 caramelle, 110 al limone e 385 all’arancia. Marco non riesce a dividere le caramelle in più sacchetti in modo che tutti i sacchetti contengano la stessa composizione di caramelle al limone e all’arancia e, inoltre, che tutte le caramelle vengano utilizzate. Qual è la soluzione del problema di Marco? CAPITOLO 1 ESERCIZI Richiami di insiemistica Il problema è risolvibile mediante l’applicazione del MCD. Il numero di sacchetti deve essere un divisore comune di 110 e di 385: 110 = 2 · 5 · 11 385 = 5 · 7 · 11 per cui MCD(110, 385) = 5 · 11 = 55. Ciascuno dei 55 sacchetti dovrà contenere 495 : 55 = 9 caramelle in tutto. Il dirigente scolastico e i suoi stretti collaboratori si riuniscono ogni 14 giorni, i docenti ogni 16 giorni e il personale non docente ogni 24 giorni. Se oggi le tre categorie si sono riunite, tra quanto si riuniranno nello stesso giorno? Il problema si risolve con l’aiuto del mcm infatti, la risposta al quesito è il più piccolo multiplo comune tra 14, 16 e 24, ossia: mcm(14, 16, 24) = 336 Risolvere i seguenti problemi con l’ausilio del MCD e del mcm Matematica PRATICA 262 Una lavanderia possiede tre lavabiancheria. Una deve essere revisionata tra 30 giorni, un’altra tra 15 giorni e la terza tra 20 giorni. Oggi sono state revisionate tutte e tre. Tra quanto tempo ricapiterà la revisione contemporanea? 263 Quattro colleghi di lavoro si recano nella filiale della loro azienda con le seguenti modalità: • il primo ogni cinque giorni; • il secondo ogni quindici giorni; • il terzo ogni venti giorni; • il quarto ogni venticinque giorni. Oggi si sono ritrovati tutti insieme nella filiale. Tra quanto tempo si ritroveranno ancora tutti e quattro nella filiale? 264 Una parte di corridoio cieco della casa di Giulia è un quadrilatero avente i lati lunghi rispettivamente 200 cm, 120 cm, 130 cm, 150 cm. Giulia vuole illuminarlo con dei faretti, in modo che all’inizio e alla fine di ogni lato del corridoio ce ne sia sempre uno e che, inoltre, la distanza tra due faretti consecutivi sia costante sui quattro lati e la più grande fra tutte le possibilità. A quale distanza deve installare i faretti? Quanti faretti saranno necessari? [10 cm; 60] 265 Paolo deve riporre in una cassettiera 15 paia di calzini neri, 25 paia di calzini grigi e 20 paia blu. Se li vuole riporre in modo da occupare il maggior numero possibile di cassetti e che in ognuno di essi vi siano tre tipi diversi di calzini e lo stesso numero di paia per colore, di quanti cassetti deve disporre? Quante paia di calzini di ciascun colore saranno riposti in ogni cassetto? [5; 3, 5, azioni elementari in N VIII La s dei ntoria umer i per Esercizi PISA e le prov erg Könisb ponti di n I sette o n Il tuon e luminoso al n Il segn o bi n Il cam ala n La sc ea n La TV eanno di Andr pl n Il com matematico o n Il mag n Il dado fica si n La clas orari n I fusi o colatin n Il cioc ulta n La m oni n I polig libero po n Il tem mpe n Le za ioni n I picc atica n L’età matem rifica di ve La n melle ra ca n Le nG li uo cono mini preis sce to nI siste vano i nu rici meri? nell mi di n n C ’antichit umerazio à uriosi ne tà su nI nomi i num dei g e in E rand ri i num n U uropa na c eri dei n onquista ostri n giorn umerica i In fondo ai volumi di algebra è presente la sezione Esercizi per le prove PISA, esercizi strutturati e costruiti secondo i criteri di indagine e valutazione su cui si basano le prove OCSE-PISA che hanno l’obiettivo di sviluppare la capacità degli studenti di misurare le proprie scelte e di prendere decisioni mediante l’applicazione, a contesti extrascolastici, di quanto viene da loro appreso a scuola. Il primo volume di algebra contiene anche una panoramica sull’evoluzione storica dei numeri, dall’antichità fino ai giorni nostri. CAPITOLO 1 1 Poligoni inscritti in una circonferenza 1.1 Poligoni inscritti in una circonferenza TEORIA Costruzioni geometriche DEFINIZIONE Un poligono avente tutti i vertici su una circonferenza prende il nome di poligono inscritto nella circonferenza. Una circonferenza che contiene un poligono in essa inscritto prende il nome di circonferenza circoscritta al poligono. E F ABCDEF è un D poligono (esagono) D C Il poligono ABCD inscritto nella circonferenza. O A O C B B (quadrilatero) non è inscritto nella circonferenza. A Se tutti i vertici di un poligono sono punti di una semicirconferenza e uno dei lati del poligono è il diametro della semicirconferenza, il poligono si dice inscritto nella semicirconferenza. D Il volume di geometria fornisce la trattazione completa della geometria euclidea (piana e solida) ed è corredato di molte figure esemplificative nonché di dimostrazioni guidate, al fine di accompagnare lo studente nell’applicazione dei teoremi appresi a casi concreti. Le dimostrazioni di teoremi presenti nel volume solo in forma enunciata sono fornite nella guida per il docente. VIII A C O B ABCD è un poligono (trapezio) inscritto in una semicirconferenza di diametro AB. DEFINIZIONE Un poligono è inscrittibile in una circonferenza quando esiste una circonferenza passante per tutti i suoi vertici. ■ Se gli assi dei lati di un poligono si intersecano in uno stesso punto allora il poligono è inscrittibile in una circonferenza. 1.2 Poligoni inscrittibili ■ Un triangolo qualsiasi è sempre inscrittibile. Il punto di intersezione degli assi dei lati di un poligono inscritto in una circonferenza è il centro della circonferenza circoscritta. Sia ABC un triangolo qualsiasi. Ipotesi: ABC è un triangolo qualsiasi. Tesi: ABC è inscrittibile. Dimostrazione: Il circocentro di un triangolo qualsiasi è equidistante dai tre vertici quindi la circonferenza avente per raggio tale distanza è circoscritta al triangolo. Tale circonferenza è unica poiché per tre punti non allineati (i VIII LO CAPITO letterale Calcolo(2ª parte) 1 preso: avrai ap SAPERE pitolo, mi esto ca e mono ne di qu te di du za Al termi quozien a poten nto izioni di fin me de eleva n le izione di fin de n la nario nomio o frazio di un mo ne di monomi izio merico n la defin icato di valore nu n il signif nomio frazionarioalgebrica mo ne un zio di fra izione di merico n la defin icato di valore nu n il signif frazione algebrica algebrica ne di una di frazio finizione de la n nomi ile più mo irriducib ne di mcm di omi più polin izio n la defin izione di mcm di zioni tra frazioni n la defin izione delle opera n la defin he algebric online Risorse grado di: FARE sarai in SAPER pitolo, esto ca zionario ne di qu mio fra da una Al termi un mono o frazionario ere osc mi n ricon ere un mono zione n distingu algebrica una fra di ne zio nio fra domi nare il zione n determi a una fra rico di algebric e nume merici e il valor valori nu n calcolar a per particolari e ric eb ter let alg a e algebric i alle su attribuit frazione a frazione are una un n semplificai minimi termini n ridurre a nomi più mo di m i algebric mc polinom nare il n determi nare il mcm di piùriche allo stesso n determi più frazioni algeb zioni n ridurre natore fra te più ricamen denomi are algeb n addizionhe riche ni algeb zio algebric fra riche are più n moltiplic due frazioni algebzione algebrica n dividere a potenza una fra nenti frazioni n elevare e espressioni conte n calcolar he algebric torio con Labora torio con Labora ZI ESERCI Ogni volume è suddiviso in capitoli a loro volta strutturati in paragrafi e sottoparagrafi. Nella pagina di apertura sono elencate le conoscenze (sapere) e le competenze (saper fare) che lo studio degli argomenti permetterà di acquisire. In basso sono indicate le attività di laboratorio e di esercizi e/o approfondimenti disponibili online, collegate al capitolo stesso. PRESENTAZIONE CLIL Math DERIVE EXCEL Ogni nuovo concetto e ciascuna delle proprietà introdotte sono inoltre corredati di una serie di esempi chiarificatori nei quali ogni passaggio è spiegato in modo articolato e puntuale. All’interno di molti paragrafi dei volumi di algebra sono presenti i Casi particolari che accompagnano gli studenti nell’immediata applicazione a casi specifici, spesso a loro già noti, delle nozioni teoriche apprese. O 1 TEORIA di Richiami ca insiemisti uso di sario far nsare be neces emi Gli insi sareb iente pe e . per farlo è suffic di insiem e perché per assimilarlo nco di nomi ecc e ncetto e di insiem un ele o finiti, a 1.1 Il co dare una definizion e è quindi intuitivo esempi tti ben de di ogge ssibile di insiem i numeri Non è po imi. Il concetto , a una raccolta armadio, nti on . ti in un suoi sin zione di eleme a classe contenu lle nti di un gli abiti a una co classe, gli stude a stessa cio, i nomi de un di i uc nn in un ast i: gli alu ti iem nu ins tti conte Sono e i loro , gli ogge , B, C, ...) naturali abeto (A dell’alf boli ge: x iuscole e i sim e si leg lettere ma insiemi ive: x ∈Y : x ∉Y e si i nte con scr Gl si me 2 Y, lita ive . 1. scr no so b, c, ...) insieme di Y, si nti. L’ini si indica un certo scole (a, o eleme a classe elemento Gli insiem n lettere minu gli elementi di n è un ntengon all no co i x co sso de e insiem amme elementi re che x è uno icare ch per ind n tutti gli di uno studente ica sieme Y; Per ind me Y. No anno ene all’in rtiene all’insie gella di fine apparti menti. pa non appa ti della vo di ele legge: x voti insufficien un insieme pri lo ∅. i è de il simbo sieme esempio, ica con ieme iva, per e si ind ne, l’ins success e vuoto ha termi nti si dic nteggio ONE ede eleme re e il co ssi ernta po co n DEFINIZI no e, vicev e no ieme B e si posso to. ieme ch ins li. In ins iem un ua ins Un di • nti di un ono ug e infini B si dic che eleme elementi ti, si dic sono an di A, allora A e : A ≠ B. • Se gli finito; altrimen ieme A ive nti ene e ins nti scr me dic un si si e B co menti di sono anche ele sono uguali, nto di B ora si B ti gli ele e B non che eleme rtiene ad A, all : A • Se tut gli elementi di iemi A di A è an legge n appa due ins sa, tutti ⊂ B e si elemento di uno) che no = B. Se A ni A li: og li: bo simbo e B, se nere più B. In sim eiemi A può conte o dell’insieme due ins A può ess nto (ne pri sia che • Dati un eleme ttoinsieme pro di B, os almeno so B. proprio e A è un è contenuto in ttoinsieme im dice ch un so B, A e A. è in en A o B. e nti co de ch re con è inclus no legge: B B si inten coincide A che si boli che indica Con A ⊆ insieme di B o ma: B tto i o da sim tto. nella for re un so da insiem z} ⊂ Y è corre B anche o ieme ⊂ uit A ins e seg y, di la relazion preceduto e ere X ⊂ Y o {x, dei il nome e re e nd ive iem pre e scr e pre l’ins sem Scriv l’insiem turali; con Z meri È possibil ⊂ deve essere ⊂ N è errato. e dei nu numeri, 1 lo ri na no solo Il simbo rivere x ⊂ Y o R l’insiem ro. Gli insiedei nume ieme so Sc nsieme razionali e con dello ze insiemi. menti di un ins si indica l’i ti ri va me pri i nu ma aN ele o merici, Se gli la letter Q l’insieme de iemi nu o. Con n esempi numeric eri relativi, co no gli stessi ins essivi. . int ica succ naturali numeri e R 0 ind ti nei capitoli i numeri degli , Z 0, Q 0 dia ieme de insieme reali. N 0 i saranno stu dell’ins ll’ o de pri o ric pri e pro mi nume ieme pro ttoinsiem sottoins pari è so A è un i numeri classe I ieme de . nti della I A. • L’ins è corretto gli stude a dalla z} ⊂ Y ieme de ola frequentat o {x, y, Y • L’ins ⊂ scu X lla . Scrivere alunni de N è errato Yo1⊂ ⊂ x Scrivere ⊂ CAPITOL IX CASI PARTI COLA RI vuoto: me vuoto è univer ∅ ⊂ A, ∀ considerat A ogni, sale e il cu ≠ ∅ (dov o sottoinsi n Ogn per tutti). i significat e il simboloeme proprio i insi o sarà di ∀ eme CAPI studia , che pren qualsiasi è sotto TOLO al de to ne 1.3 R insiem l pros il nome tro insiem e impr appre e di simo oprio capito quantific non senta Un in di se atore lo, si sieme zione stesso le pu gg ò esse • elen :A⊆ di un e per TEOR re rapp A. ca insie RichiamIA resent A = {0 zione, scri me ato m vend , 1, 2, insiem i di o uno ediant istica • prop 3, 4, e: di se 5}; riet guito za i su à caratte all’al oi elem ristica, tro i ri natu suoi specif elem rali m enti: X = enti tr {n ∈N icando tr • rapp inori a a o du 0 du re ugua e pare li a 50 ≤ n ≤ 50}, e parentes le qu sentazione ntesi ali si i gr (dove pe graffe racchi grafica, co la ba r esempio, affe la pr : udon rra op o gli n i diagram si legg rappresent rietà ch elem e ca e tale a enti de mi di Eul che); l’insieme ratterizero-V ll’insi dei nu enn ov eme. mevero con lin ee ch iuse en gom tro matita ma n L’ins ie 1 penn CASI a PARTI COLA RI pp tenuto resentar e, med in un iant altro, • dise si devo e i diagra gnare mmi no: le du all’al di Eul e lin tra; ero-V ee ch • dist enn, iuse, ribu che un corris gono ire nella pond insiem pa a entr enti e è co • dist ambi rte comun ai du ngli in ribu e e insi siemi; (quella “p emi, sieme, ire gli el iù inte l’una em al di rna”), intern fuori enti che ap a gli el della Se A emen linea partengono = {m ti che del so atita, sarà: appart ttoinsi solo all’in penn ena} ⊂ eme. sieme, B={ ma no matita n al so , penn ttoina, go mma, penn arello e }, la rappre sempio gom ma sentaz ione n Per ra matita penn a penn arello A B IX IX PRESENTAZIONE I testi propongono un elevato numero di esercizi, articolati secondo la scansione dei capitoli, dei paragrafi e dei sottoparagrafi. Gli esercizi sono suddivisi in tre tipologie: Sapere, Saper fare e Riepilogativi. ESERCIZI SAPERE COMPLETA . è ……………………………. 1 Un insieme ……….. …………………… si dice finito se . 2 Un insieme se ……………………………. si dice infinito . 3 Un insieme …………………. o uguali se ………… . dicon si mi ………………. 4 Due insie insieme se …………… altro un di …….. me …………………… è sottoinsie ………. e … 5 Un insieme …………………… mi insie in sotto . si distinguono mi …………………. insie ………… sotto I tuito 6 costi mi è l’insieme insie due tra . ………. …………………… 7 L’intersezione ieme costituito ……….. due insiemi è l’ins tuito …………………… 8 L’unione tra è l’insieme costi . ………………. tra due insiemi costituito …………… 9 La differenza me A è l’insieme . insie un di …………………. ntare costituito ………… 10 Il compleme ieme l’ins è mi insie cartesiano di due otto prod . Il ………. 11 unti se …………………… disgi o dicon si 12 Due insiemi Gli esercizi del Sapere (completa, rispondi, vero/falso, scelta multipla) sono prove di tipo cognitivo e possono essere svolti in classe, con la guida del docente, o in modo autonomo a casa. In entrambi i casi permettono allo studente di gestire attivamente il processo di apprendimento e l’acquisizione delle conoscenze, di memorizzare quanto appreso durante la spiegazione, di utilizzare correttamente il linguaggio matematico. tra due insiemi? RISPONDI prodotto cartesiano o? rappresentare il le all’insieme vuot 13 Come si può può essere ugua tra due insiemi renza diffe La 14 15 A – B ⊆ A? mi? insie gli tare ono rappresen a di Eulero-Venn? 16 Come si poss con un diagramm e rappresentato finito può esser 17 Un insieme ica di un insieme? cui terist carat due insiemi di la proprietà i di Eulero-Venn, 18 Che cos’è ante i diagramm resentano, medi 19 Come si rapp dell’altro? uno sottoinsieme VERO/FALSO altro insieme. me di qualsiasi e vuoto. vuoto è sottoinsie 20 L’insieme uguale all’insiem insiemi non è mai o unione tra due 21 L’insieme le all’insieme vuot insiemi è ugua le due tra siano carte prodotto è ugua 22 Il prodotto mi coinvolti nel insie degli solo se ciascuno a allor o. o, sieme vuot all’insieme vuot mi è uguale all’in uno dei due insie all’insieme vuoto. 23 Se almeno le sezione è ugua l’insieme inter V F V F V F V F X Gli esercizi del Saper fare (completa, scelta multipla, vero/falso, domande aperte) consentono di applicare le conoscenze acquisite nonché di verificare l’avanzamento del proprio processo formativo. Ogni gruppo di esercizi è introdotto da Un po’ di aiuto, una raccolta di esempi risolti e commentati, creata al fine di aiutare lo studente a gestire autonomamente la propria capacità risolutiva. Gli esercizi Riepilogativi sono collocati in fondo a ogni capitolo e offrono un concreto aiuto nel processo di consolidamento e di rafforzamento delle conoscenze nonché nell’acquisizione di una preparazione adeguata prima di una verifica sommativa. CAPITOLO 24 Qualsiasi siano gli insiemi A e B: A ∪ B = B ∪ A. V F 25 Qualsiasi siano gli insiemi A e B: A × B = B × A. V F 26 Qualsiasi siano gli insiemi A e B: A – B = B – A. V F 27 Qualsiasi siano gli insiemi A, B e C: A ∪ (B ∩ C) = (A ∪ B) ∩ (A ∪ C). V F 1 ESERCIZI Richiami di insiemistica SCELTA MULTIPLA 28 Se A ⊂ B ∧ A ≠ ∅ ⇒ a) A ∩ B = B c) A ∩ B ≠ ∅ b) A ∩ B = A d) A ∪ B = ∅ CAPITOLO 29 Dati tre insiemi A, B e C, allora A ∩ (B ∪ C) è uguale a: a) (A ∪ B) ∪ (A ∪ C) b) (A ∪ B) ∪ (A ∪ C) c) (A ∩ B) ∩ (A ∩ C) d) (A ∩ B) ∪ (A ∩ C) 1 ESERCIZI Richiami di insiemistica 30 Dato un insieme universo U, il complementare del complementare di un insieme A è uguale: a) all’insieme A b) all’insieme vuoto c) all’intersezione tra A e U d) all’unione tra A e U ati n di seguito indic (E4)16] sistemi di base [(11100100)2; enti numeri nei Esprimere i segu n = 2, 16 ) ; (1B5)16] 110101)2; (665 8 306 (228)10 307 (437)10 309 (52)10 310 (8C)16 1) 311 (1111110 2 312 (13000)5 SAPER FARE 1.2 Gli insiemi e i simboli 313 (125)6 314 (437)10 Inserire il simbolo mancante < , > o = tra le seguenti coppie di numeri: 45…65; 909…901; 488…478; 20…52; 10…2 ⋅ 5 Inserire il simbolo mancante n = 5, 10, 16 16 0) ; (3E8)16] n = 2, 3, 4, 10, (33220)4; (100 10 ; (1101001)3; ; (35)16] [(1111101000)2 [(110101)2; (53)10 2) ] n = 2, 10, 16 [(12311)4; (322 5 n = 4, 5 [(23) ; (17)16] 10 317 (7BC)16 318 (19260)10 I simboli < e >, da sinistra verso destra, si leggono minore e maggiore, per cui: 45 < 65; 909 > 901; 488 > 478; 20 < 52; 10 = 2 · 5 [(31)10; (1F)16] 1) ; (310)4] [(110100)2; (122 3 (140)10] [(10001100)2; ; (FD)16] [(2003)5; (253)10 n = 2, 3, 4 n = 2, 10 1) ] ; (210112)3; (431 5 [(1001000101)2 ) ; (1980)16] [(11110111100 2 n = 10, 16 n = 2, 3, 5 315 (10111)2 316 (581)10 unpo’ diaiuto [(110 n = 2, 8, 16 n = 10, 16 308 (11111)2 n = 2, 10 ] ; (222102100)3 n = 2, 3, 16 1100)2; (4B3C)16 [(10010110011 PILOGATIVI ESERCIZI RIE 1 –1 … N 2 12 … N 3 {0, 1, 2} … N 4 {0, 1, 2} … {n ∈N ⎢0 ≤ n ≤ 4} 1 89 – 43 4 5 {n ∈N ⎢n < 6} … {0} 3 12 : 4 – 2 4·2–7 {n ∈N ⎢n < 5} … {0, 1, 2, 3, 4} 32 + 13 – 44 2 – 10 : 2 6 5 8 5–3·2 6 ero naturale ssioni è un num seguenti espre risultato delle Stabilire se il 2 43 – 89 Individuare la risposta giusta tra quelle proposte 79 Quattro è compreso tra uno e venti. 7 2·3–6 9 [10 – 10 : 10 – 11 80 Il triplo della somma di due con il suo successivo è minore del cubo di tre e maggiore del doppio di 5. 3 9] : (1 – 1) – 7)] 10 [4 · 5 – (12 12 3 :3·5–1 8 +5 27 + 16 vere o false mazioni sono seguenti affer Stabilire se le X 13 01 =0 14 00 = 1 18:9 = 22 9 15 218 : 2 = 2 e cinque. dodici con tre 5 è la somma di di tre 16 (12 + 3) – e tra il quadruplo + 1) è la sottrazion 17 34 – (2 · 3 tre. del doppio di di due. e il precedente quattro e il cubo e tra la metà di izion 3 . l’add è resto non nullo 18 4 : 2 + 2 é 21 : 2 = 10 con ibile per 2 perch 19 21 non è divis X X V F V F V F V F V F V F V F CAPITOLO di un numero Scomporre in fattori primi i seguenti num eri 57 125, 236, 825 Equazioni numeriche intere di primo grado 61 65 69 73 PRESENTAZIONE 58 2222, 242, 4356 59 4840, 1100 , 660 60 363 Per scomporre 225 in fattori prim unpo’ diaiuto i, si traccia una immediatamen te alla destra del linea verticale numero e, a destr si scrive il suo a della linea, più piccolo divis ore primo ovve Si divide 225 per ro 3: 225 3 3 e si scrive il quoziente sotto il dividendo: 225 3 Il procedimento si itera fino a quan 75 do il resto non diventa nullo: 225 3 75 3 25 5 5 5 1 Per cui: 225 = 2 2 3 ·5 480 62 252 63 3780 1250 66 900 64 132 67 3465 240 70 1800 68 30 030 71 540 20 790 74 48 510 72 1350 3.4-3.5 MCD e mcm Calcolare il MCD e il mcm dei seguenti grup pi di numeri 24, 48, 20 Si scompone ogni RECUPERO Algebra 1 e Algebra 2 contengono, alla fine di alcuni capitoli, delle sezioni di recupero. Ogni sezione di recupero segue la struttura dei capitoli cui si riferisce. È infatti corredata di un ripasso teorico, di esercizi del Sapere, del Saper fare e Riepilogativi e costituisce un valido strumento per colmare le lacune eventualmente createsi nella preparazione di base degli studenti. Le sezioni di recupero possono essere di grande aiuto anche per consolidare e rafforzare quanto già appreso. 3.1 Numeri prim i e numeri com 3.3 Scomposiz posti - 3.2 Crit ione eri di divisibilità in fattori prim i 7 RECUPERO unpo’ dia iuto numero in fatto ri primi: 24 = 23 · 3; 48 Per calcolare il = 24 · 3; 20 = 22 MCD, si devono ·5 moltiplicare i fatto no preso una sola ri primi comuni volta e col mino ai r esponente: numeri, ciascuMCD(24, 48, 20) Per calcolare il = 22 = 4 mcm, si devono moltiplicare i fatto numeri, ciascuno ri primi comuni preso una sola volta e col magg e non comuni ai ior esponente: mcm(24, 48, 20) = 24 · 3 · 5 = 240 75 25, 35, 15 76 14, 22, 28 78 25, 45, 60 77 12, 18, 48 79 16, 8, 128 81 12, 8, 24 80 18, 24, 36 82 10, 25, 55 84 20, 12, 36, 83 38, 19, 60 114 85 12, 48, 144, 1440 87 15, 30, 60, 86 21, 42, 45, 50 49, 77 88 18, 9, 45, 27, 36 XI Risorse online Nelle pagine web: www.hoeplieditore.it/4432-0 (per i volumi di algebra) e www.hoeplieditore.it/4431-3 (per il volume di geometria) i contenuti dei volumi sono integrati da: • laboratorio di matematica con Excel e con Derive per i capitoli di algebra; • due capitoli di geometria analitica di base, con laboratorio Excel-Derive; • ulteriori esercizi per ogni capitolo; • lezioni di ripasso di argomenti di Algebra 1, propedeutici al programma di Algebra 2; • esercizi di matematica in lingua inglese basati sull’approccio metodologico CLIL; • laboratorio di geometria con GeoGebra per i capitoli di geometria; • un excursus dei momenti significativi del pensiero matematico fino ai giorni nostri. Laboratorio con EXCEL Laboratorio con DERIVE ESERCIZI CLIL Math Laboratorio con GEOGEBRA In una sezione riservata al docente sono disponibili online per ogni capitolo ulteriori verifiche da somministrare in classe, con la possibilità di avere, tramite software di riordino, una ventina di prove differenti per ciascuna batteria di esercizi, nonché la traduzione dei quesiti e delle letture in inglese proposti nella sezione CLIL Math. Ciascuno dei tre volumi del Corso di matematica è corredato di una Guida per il docente contenente al suo interno tutti i risultati degli esercizi e dei problemi proposti nel testo. Nella guida relativa al volume di geometria sono fornite anche le dimostrazioni della maggior parte dei teoremi dei quali è presente nel testo solo la forma enunciata. Nelle guide relative ai volumi di algebra il docente avrà a disposizione ulteriori verifiche di algebra per diversi capitoli. Alcune pagine descrivono le modalità di svolgimento e il tipo di preparazione richiesto per le prove OCSE-PISA. MARIOLINA CAPPADONNA XI CAPITOLO Disequazioni frazionarie SAPERE 9 SAPER FARE Al termine di questo capitolo, avrai appreso: la definizione di disequazione frazionaria i diversi tipi di disequazioni Al termine di questo capitolo, sarai in grado di: distinguere un’equazione da una disequazione distinguere una disuguaglianza numerica da una disequazione riconoscere e risolvere una disequazione numerica frazionaria Risorse online Laboratorio con EXCEL Laboratorio con DERIVE ESERCIZI CLIL Math CAPITOLO 9 TEORIA Disequazioni frazionarie 1 Disequazioni numeriche frazionarie Una disequazione numerica in una sola incognita si dice frazionaria se l’incognita compare in almeno uno dei denominatori presenti nella disequazione. Una disequazione frazionaria, dopo aver individuato il suo dominio, aver eseguito le eventuali operazioni in essa contenute, nel rispetto dei tre principi di equivalenza, e ridotto entrambi P( x ) >0 o entrambi i membri allo stesso denominatore, può essere ricondotta alla forma: Q( x ) P( x ) < 0. Q( x ) Risolvere una disequazione di questo tipo significa studiare il segno della frazione algebrica P( x ) e questo, com’è noto, è dato dal prodotto del segno del numeratore per il segno del Q( x ) denominatore. Per far ciò, è necessario seguire la seguente procedura: 1. studiare separatamente il segno del numeratore e il segno del denominatore; 2. schematizzare entrambi i segni e precisamente: • rappresentare sulla retta reale tutti i valori di x che annullano sia il numeratore, sia il denominatore; se nella disequazione è presente anche il simbolo di uguaglianza, si traccia un cerchio pieno in corrispondenza del valore che annulla il numeratore; in tutti gli altri casi, si traccia un cerchio vuoto; • tracciare due linee parallele alla retta reale, una corrispondente al segno del numeratore e l’altra a quello del denominatore, che sarà un tratto continuo, negli intervalli in cui ciascun termine della frazione assume segno positivo, e non continuo, negli intervalli in cui assume segno negativo; 3. applicare la regola del segno di un prodotto (procedendo con la moltiplicazione in “verticale”, rispetto al lettore), individuando così l’insieme S delle soluzioni. P( x ) > 0 , allora S è costituito dai valori Se la disequazione di partenza assume la forma Q( x ) reali corrispondenti agli intervalli in cui nella schematizzazione del segno del prodotto è presente il segno “+”; altrimenti è costituito da quelli corrispondenti agli intervalli in cui nella schematizzazione è presente il segno “−”. CASI PARTICOLARI P( x ) > 0 e nella schematizzazione dei Q( x ) segni è presente solo il segno negativo o, viceversa, se la disequazione assume la P( x ) < 0 e nella schematizzazione dei segni è presente solo il segno posiforma Q( x ) Se una disequazione assume la forma tivo, evidentemente l’insieme delle soluzioni è vuoto: S = ∅. Se nella schematizzazione dei segni è presente solo il segno indicato dal testo, nessun valore reale escluso, allora S = R. A prescindere dal verso della disequazione di partenza, quando si studiano separatamente il segno del numeratore e il segno del denominatore, al fine di utilizzare una procedura comune, si è soliti studiare solo il segno positivo, ponendo maggiore di 0 sia il numerato336 re, sia il denominatore. Se il verso della disequazione contiene anche il simbolo di uguaglianza, si pone maggiore o uguale a 0 solo il numeratore (il denominatore non può assumere valore nullo). Gli esempi che seguono esemplificano le considerazioni operate nel presente paragrafo. esempio CAPITOLO 9 TEORIA Disequazioni frazionarie Risolvere le seguenti disequazioni frazionarie: 4x − 8 >0 • 6x − 2 1 Il dominio della frazione algebrica è D = {∀ x ∈R | 6x − 2 ≠ 0} = {∀ x ∈R | x ≠ }. 3 Non ci sono operazioni da eseguire. Il segno della frazione dipende dal segno del suo numeratore e dal segno del suo denominatore, per cui è necessario studiarli separatamente. Si indichi con N il numeratore e con D il denominatore: Studio del segno di N. 4x − 8 > 0 ⇒ x > 2. N assume segno positivo se a x si attribuiscono valori maggiori di 2; N assume segno negativo se a x si attribuiscono valori minori di 2; N si annulla se x = 2. Studio del segno di D. 1 6x − 2 > 0 ⇒ x > . 3 Schematizzazione dei segni: Il cerchio è vuoto perché la disequazione iniziale non contiene il simbolo di uguaglianza 1 3 2 Segno di N Segno di D Segno della frazione + – + Se si esamina la schematizzazione dei segni, si deduce che l’insieme delle soluzioni ⎫ ⎛ ⎧ 1 1⎞ della disequazione di partenza è: S = ⎨∀x ∈ R x < ∨ x > 2 ⎬ = ⎜ − ∞, ⎟ ∪ ( 2, + ∞) . 3 3⎠ ⎭ ⎝ ⎩ • 5x − 1 ≤0 x 2 − 25 Il dominio della frazione algebrica è l’insieme: D = {∀ x ∈R | x2 − 25 ≠ 0} = {∀ x ∈R | x ≠ ± 5} Non ci sono operazioni da eseguire. Studio del segno di N. 1 5x − 1 ≥ 0 ⇒ x ≥ 5 Studio del segno di D. x2 − 25 > 0 ⇒ x < −5 ∨ x > 5 337 CAPITOLO 9 Schematizzazione dei segni: 1 5 –5 TEORIA Disequazioni frazionarie 5 Segno di N Segno di D Segno della frazione – + – + L’insieme delle soluzioni è quindi dato da: ⎡1 ⎞ ⎢ , 5⎟ ⎣5 ⎠ (la parentesi è tonda in corrispondenza dei valori esclusi dal dominio; è quadra in corrispondenza del valore che annulla il numeratore e che non è escluso dal dominio). S = {∀ x ∈R | x < −5 ∨ • 1 ≤ x < 5} = ( − ∞, −5) ∪ 5 2 x 2 − 3x + 1 >0 3x 2 − 5x + 2 Il dominio della frazione algebrica è l’insieme: D = {∀ x ∈R | 3x2 − 5x + 2 ≠ 0} = {∀ x ∈R | x ≠ 2 , x ≠ 1}. 3 Non ci sono operazioni da eseguire. Studio del segno di N. 1 2x2 − 3x + 1 > 0 ⇒ x < ∨ x > 1 2 Studio del segno di D. 2 ∨ x >1 3 Schematizzazione dei segni: 3x2 − 5x + 2 > 0 ⇒ x < 1 2 2 3 1 Segno di N Segno di D Segno della frazione + – + + ⎫ ⎛ ⎧ ⎛2 ⎞ 1 2 1⎞ S = ⎨∀x ∈ R x < ∨ < x < 1 ∨ x > 1⎬ = ⎜ − ∞, ⎟ ∪ ⎜ , 1⎟ ∪ (1, + ∞) 2 3 2⎠ ⎝3 ⎠ ⎩ ⎭ ⎝ • 3+ x x +x 2 + 3− x x − 2x + 1 2 ≤0 P( x ) ≤ 0 . Se si scompongono i È necessario ricondurre la disequazione alla forma Q ( x ) denominatori, si ottiene: 338 CAPITOLO 9 3+ x 3− x + ≤ 0 . D = {∀ x ∈R | x ≠ 0, x ≠ −1, x ≠ 1}. x ( x + 1) ( x − 1)2 (3 + x )( x − 1)2 + x ( x + 1)(3 − x ) x ( x + 1)( x − 1)2 3x 2 − 2 x + 3 ≤ 0 ⇒ ... ⇒ x ( x + 1)( x − 1)2 TEORIA ≤0 Disequazioni frazionarie Studio del segno di N. 3x2 − 2x + 3 ≥ 0. ∆ < 0. Il trinomio non si annulla mai ed è positivo ∀ x ∈R. Studio del segno di D. x(x + 1)(x − 1)2 > 0. Per studiare il segno del polinomio, non conviene eseguire le moltiplicazioni, ma avvalersi della scomposizione già presente studiando il segno di ciascun fattore: 1° fattore: x > 0 2° fattore: x + 1 > 0 ⇒ x > −1 3° fattore: (x − 1)2 > 0 ⇒ ∀ x ∈R | x ≠ 1 (per x = 1 il binomio x − 1 si annulla). –1 0 1 Segno di x Segno di x + 1 Segno di (x – 1)2 Segno del denominatore + – + + Il denominatore è quindi positivo ∀ x ∈R | x < −1 ∨ 0 < x < 1 ∨ x > 1, mentre è negativo ∀ x ∈R | −1 < x < 0. Ora è possibile schematizzare il segno di N e di D per individuare il segno della frazione e trovare, così, l’insieme delle soluzioni della disequazione di partenza: –1 0 1 Segno di N Segno di D Segno della frazione + – + + S = {∀ x ∈R | −1 < x < 0} = (−1, 0). 339 Esercizi SAPERE COMPLETA 1 Una disequazione numerica in una sola incognita si dice frazionaria se ……………………….. 2 Risolvere la disequazione 3 L’insieme delle soluzioni di una disequazione frazionaria, se nella schematizzazione del prodotto dei segni è presente solo il segno indicato dal testo, nessun valore reale escluso, è uguale a …………………………….. P( x ) > 0 significa …………………………….. Q( x ) SCELTA MULTIPLA 4 Una disequazione numerica in una sola incognita si dice frazionaria se: a) l’incognita compare in tutti i denominatori presenti nella disequazione b) l’incognita compare in almeno uno dei denominatori presenti nella disequazione c) l’incognita non compare in nessun denominatore presente nella disequazione d) l’incognita compare in almeno uno dei numeratori presenti nella disequazione 5 L’insieme delle soluzioni di una disequazione frazionaria verificata da tutti i valori reali è: a) (−∞, +∞) b) (−∞, 0) ∪ (0, +∞) c) (−∞, 1) ∪ (1, +∞) d) (−∞, 2) ∪ (2, +∞) 6 L’insieme delle soluzioni di una disequazione frazionaria verificata da nessun valore reale è: a) (−∞, +∞) b) (−∞, 0) ∪ (0, +∞) c) ∅ d) R 7 L’insieme delle soluzioni di una disequazione frazionaria verificata da tutti i valori reali escluso il numero 1 è: a) [−∞, 1] ∪ [1, +∞] b) [−∞, 1) ∪ (1, +∞] c) (−∞, 1) ∪ (1, +∞) d) (−∞, 1] ∪ [1, +∞) VERO/FALSO P( x ) coincide con il segno di P(x). Q( x ) 8 Il segno di 9 Nella schematizzazione dei segni, un tratto continuo corrisponde al segno negativo. 10 Se nella schematizzazione dei segni è presente solo il segno opposto a quello indicato dal testo allora S = ∅. 340 V F V F V F CAPITOLO 9 SAPER FARE unpo’ diaiuto x −1 <0 x+2 Studio del segno del numeratore N (si ricorda che si è stabilito di porre sia N, sia D maggiori di 0): x − 1 > 0 ⇒ x > 1 Studio del segno del denominatore D: x + 2 > 0 ⇒ x > −2 Schematizzazione dei segni: –2 ESERCIZI Disequazioni frazionarie 1 Segno di N Segno di D Segno della frazione + – + Dalla schematizzazione dei segni, si deduce che l’insieme delle soluzioni della disequazione di partenza è uguale all’insieme: S = {∀ x ∈R | −2 < x < 1} = (−2, 1). Risolvere in R o in un suo sottoinsieme le seguenti disequazioni frazionarie (la cui risoluzione è riconducibile alla risoluzione di disequazioni di primo grado) 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 1 >0 x 5 0< x x−3 >0 x−4 x+2 ≤0 x 2x − 3 <0 14 x − 7 9 x − 18 ≤0 x−2 1 < −2 x 2 >1 x −1 x−3 >6 x x+2 ≥2 6− x 5x − 25 ≤2 6 x − 12 [x > 0] 2 [x > 0] 4 [x < 3 ∨ x > 4] 6 [−2 ≤ x < 0] 8 ⎡1 3⎤ ⎢⎣ < x < ⎥⎦ 2 2 10 [S = ∅] 12 ⎡ 1 ⎤ ⎢⎣ − < x < 0 ⎥⎦ 2 14 [1 < x < 3] 16 ⎡ 3 ⎤ ⎢⎣ − < x < 0 ⎥⎦ 5 ⎡ 10 ⎤ ⎢⎣ ≤ x < 6 ⎥⎦ 3 ⎡ ⎤ 1 ⎢⎣ x ≤ − ∨ x > 2 ⎥⎦ 7 18 20 22 3 >0 x 10 ≥0 x x +5 <0 x+6 x ≥0 x−7 − 5x − 10 >0 7 x − 21 1 >1 x 1 ≥5 x 2x < −2 x +1 x −1 ≤1 2− x 5x − 8 > −1 2 − 6x 5x ≥1 x+2 [x < 0] [x > 0] [−6 < x < −5] [x ≤ 0 ∨ x > 7] [x < 2 ∨ x > 3] [0 < x < 1] ⎡ 1⎤ ⎢⎣0 < x ≤ ⎥⎦ 5 ⎡ 1⎤ ⎢⎣ −1 < x < − ⎥⎦ 2 ⎡ ⎤ 3 ⎢⎣ x ≤ ∨ x > 2 ⎥⎦ 2 ⎡ 1⎤ ⎢⎣ x < −6 ∨ x > ⎥⎦ 3 ⎡ 1⎤ ⎢⎣ x < −2 ∨ x ≥ ⎥⎦ 2 341 CAPITOLO 9 ESERCIZI Disequazioni frazionarie x <3 x +1 ⎡ 3⎤ ⎢⎣ x < −1 ∨ x > − ⎥⎦ 4 24 4− 2x >0 x −1 [x < 1 ∨ x > 2] ⎡ 1 5⎤ ⎢⎣ − < x < − ⎥⎦ 2 11 26 x 2x < 1− x x −1 [x < 0 ∨ x > 1] [−1 < x < 8] 28 2x − 3 3 − x ≥ −1 2− x x−2 23 − 25 x +5< 0 2x + 1 27 x − 5 1− 2x < +2 1+ x x +1 29 x − 3 1+ 2 x − −4≤0 2 − 4x 1− 2x 30 x 2x + 3 +1 < x −3 x −3 31 3 − 4x 2x + 3 −1 < x −3 x −3 32 x + 4 5x + 1 < x − 2 3x − 6 33 1− 2x 2x + 1 −3< x+4 2x + 8 ⎡ 23 ⎤ ⎢⎣ x < −4 ∨ x > − ⎥⎦ 12 34 4x x −1 ≥ +2 2x + 6 x + 3 [−5 ≤ x < −3] 35 x x −1 ≤ −1 x − 5 2 x − 10 36 2x 5x − 10 −1 ≤ −4 2x + 4 3x + 6 37 2x x −3 4 − ≤ 1− 16 x − 4 4 x − 1 8x − 2 38 ⎛ x x x−3⎞ + 3 > −⎜ + 6x + 2 ⎝ 15x + 5 3x + 1⎟⎠ 39 x + 10 2 x − 1 x − 3 x + 6 − > − x − 2 2 − x x − 2 3x − 6 40 ( x + 1)2 x ( 2 x − 1) ( x − 2)( x + 2) 2( x 2 + 3) − < − x −1 x −1 x −1 x −1 ⎡ 11 ⎤ ⎢⎣ − < x < 1⎥⎦ 3 41 ( x − 1)2 ( x − 2)( x + 2) x2 + 3 x ( x − 1) − + > 2x + 4 4x + 8 12 x + 24 3x + 6 ⎡ 21 ⎤ ⎢⎣ −2 < x < ⎥⎦ 8 x−4 ≤0 x2 −1 Studio del segno di N: x − 4 ≥ 0 ⇒ x ≥ 4. Studio del segno di D: x2 − 1 > 0 ⇒ x < −1 ∨ x > 1. 342 [x < 2] ⎡ ⎤ 1 ⎢⎣ x < ∨ x ≥ 1⎥⎦ 2 [x > 3] ⎡ ⎤ 3 ⎢⎣ x < ∨ x > 3⎥⎦ 7 ⎡ 11 ⎤ ⎢⎣ x < 2 ∨ x > ⎥⎦ 2 [3 ≤ x < 5] [ −4 ≤ x < −2] ⎡ 1 4⎤ ⎢⎣ x < ∨ x ≥ ⎥⎦ 4 3 ⎡ ⎤ 1 ⎢⎣ x < − ∨ x > 0 ⎥⎦ 3 [x < −6 ∨ x > 2] unpo’ diaiuto CAPITOLO 9 Schematizzazione dei segni: –1 1 4 ESERCIZI Segno di N Disequazioni frazionarie Segno di D Segno della frazione – + – + S = {∀ x ∈R | x < −1 ∨ 1 < x ≤ 4} = (−∞, −1) ∪ (1, 4] 4 − x2 ≥0 x 2 − 3x + 2 Studio del segno di N: 4 − x2 ≥ 0 ⇒ −2 ≤ x ≤ 2. Studio del segno di D: x2 − 3x + 2 > 0 ⇒ x < 1 ∨ x > 2. Schematizzazione dei segni: –2 1 2 Segno di N Segno di D Segno della frazione – + – – S = {∀ x ∈R | −2 ≤ x < 1} = [−2, 1). Risolvere in R o in un suo sottoinsieme le seguenti disequazioni frazionarie (la cui risoluzione è riconducibile alla risoluzione di disequazioni di primo o secondo grado) 42 44 46 48 1 x 2 >0 [x ≠ 0] 43 [x > 0] 45 ≤0 [x = 0] 47 >0 [x < −1 ∨ x > 1] 49 [∅] 51 6 x 2 + 12 >0 x x2 x2 +1 x2 x2 −1 50 x2 − 2x + 1 52 4 x 2 + 12 x + 9 53 54 x2 <0 x −1 2 4x2 − 1 x − 3x + 2 2 >0 ≤0 4 x 2 − 5x + 1 5x 2 − 7 x + 2 >0 1 x +1 2 >0 x x −4 2 [R] <0 [x < −2 ∨ 0 < x < 2] x2 − 9 ≥0 3x x2 −1 x2 [−3 ≤ x < 0 ∨ x ≥ 3] ≥0 x2 − 4x + 4 x2 [x ≤ −1 ∨ x ≥ 1] >0 [x ≠ 2 ∧ x ≠ 0] ⎡ ⎤ 3 3 ⎢⎣ x < − ∨ − < x < −1 ∨ x > 1⎥⎦ 2 2 ⎡ 1 ⎤ 1 ⎢⎣ − ≤ x ≤ ∨ 1 < x < 2 ⎥⎦ 2 2 ⎡ ⎤ 1 2 ⎢⎣ x < ∨ x > ∧ x ≠ 1⎥⎦ 4 5 343 CAPITOLO 9 ESERCIZI Disequazioni frazionarie 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 344 2x 2 + 11x − 6 2 3x − 2 x − 1 5x 2 + 3x − 2 2 3x + 48 x + 180 14 x 2 − 9 x + 1 2 −6 x + 5x − 1 ≤0 ⎡1 1⎤ ⎢⎣ ≤ x < ⎥⎦ 7 3 <0 ⎡ 5 4⎤ ⎢⎣ − < x < − ⎥⎦ 3 11 ≥0 ⎡ ⎤ 5 ⎢⎣ x ≤ −5 ∨ −1 < x < − ∨ x ≥ 0 ⎥⎦ 7 2 9 x + 12 x − 5 20 x 2 + 100 x 7 x 2 + 12 x + 5 x 2 + 11x − 12 16 x 2 − 40 x + 25 ≤0 36 x 2 + 180 x + 225 2 9 x − 12 x + 4 2 x + 2x + 1 2 3x + 5x − 2 x2 − x − 2 >0 2 27 x + 24 x + 4 2 x − x −6 2 x 2 − 3x − 2 6x − x − 2 <0 15x 2 − 41x + 14 2 10 x + 21x − 10 2 12 x + 17 x − 5 2 16 x + 10 x − 21 6 x 2 − 17 x + 5 4 x 2 + 4 x − 35 ≥0 ≤0 8 x 2 − 15x + 7 [−4 ≤ x < −1] ⎡ ⎤ 2 ⎢⎣ x < − ∨ x > 1⎥⎦ 3 ⎡6 ⎤ ⎢⎣ < x < 3⎥⎦ 5 ⎡ 2 1⎤ ⎢x < ∨ x > 2 ∧ x ≠ − ⎥ ⎣ 3 2⎦ >0 8 x 2 − 14 x + 3 ⎡ 2 5⎤ ⎢⎣ x ≠ ∧ x ≠ − ⎥⎦ 3 2 ⎡1 5⎤ ⎢⎣ < x ≤ ⎥⎦ 3 2 ≤0 9x2 − 7 x − 2 5x 2 + 4 x − 12 [−12 ≤ x ≤ 1] ⎡ 3⎤ ⎢⎣ x < −1 ∨ x > ⎥⎦ 2 ≤0 3x 2 + 6 x − 24 2 >0 >0 2 x 2 − x − 10 ⎡ 2⎤ ⎢⎣ −10 < x < −6 ∨ −1 ≤ x ≤ ⎥⎦ 5 ≥0 33x 2 + x − 4 2x2 − x − 3 ⎡ ⎤ 1 1 ⎢⎣ −6 < x < − ∨ < x < 1⎥⎦ 3 2 <0 >0 <0 ⎡ 5 ⎢⎣ x < − ∨ x ≥ 2 7⎤ ⎥ 3⎦ ⎡ 5 3 1⎤ ⎢⎣ − < x ≤ ∧ x ≠ ⎥⎦ 3 2 4 ⎡ ⎤ 3 ⎢⎣ x < − ∨ x > 1⎥⎦ 2 ⎡ 7 1⎤ ⎢⎣ − < x < ⎥⎦ 2 3 CAPITOLO 72 x − 1 2( x − 1) − >0 3x 3x 2 + 3x 73 x − 2 2x − 3 − >0 x −1 x +1 74 2x x +1 < 2 2x − 1 4x − 4x + 1 75 x x x2 > + x + 5 x − 5 x 2 − 25 [−10 < x < −5 ∨ 0 < x < 5] 76 x −3 x x2 + < 2 − x x + 2 x2 − 4 [x < −3 ∨ x > −2 ∧ x ≠ 2] [−1 < x < 1] 2 x + 1 x (3 − 2 x ) ≥ x − 2x + 1 x − 1 ( x − 1)2 [x ≤ −3 ∨ x ≥ 5] 78 x+3 x x +1 − ≤ −2 2 2x + 4 x + 4x + 4 x + 2 [∅] 79 x x2 2x + 1 − ≤ 2 x + 4 x + 8 x + 16 2 x + 8 80 3+ x 2 x +1 x − ≤ + 2 4 + 2 x 3x + 6 5x + 10 x + 4 x + 4 2 2x − 1 x2 −1 > 9 ESERCIZI Disequazioni frazionarie ⎡ ⎤ 1 1 ⎢⎣ x ≠ ∧ − < x < 1⎥⎦ 2 4 77 81 x 2 − 16 [x < −1 ∨ 0 < x < 1 ∨ x > 1] − [x ≠ −4] [∅] 3x + 5 x − 4 x − 3 − + x +1 x −1 x +1 [−1 < x < 1] unpo’ diaiuto 16 − x 4 ≥0 3x 3 + 5x 2 + 2 x Studio del segno di N: 16 − x4 ≥ 0 ⇒ −2 ≤ x ≤ 2. Studio del segno di D: 3x3 + 5x2 + 2x > 0 ⇒ x(3x2 + 5x + 2) > 0 ⇒ … ⇒ 2 ⇒ −1 < x < − ∨ x > 0 3 Schematizzazione dei segni: –2 – –1 2 3 0 2 Segno di N Segno di D Segno della frazione + S = {∀ x ∈R | x ≤ −2 ∨ −1 < x < − – + – + 2 ∨ 0 < x ≤ 2} = ( − ∞, −2] ∪ 3 – ⎛ 2⎞ ⎜⎝ −1, − 3 ⎟⎠ ∪ (0, 2] 345 CAPITOLO 9 Risolvere in R o in un suo sottoinsieme le seguenti disequazioni frazionarie (la cui risoluzione è riconducibile alla risoluzione di disequazioni di primo grado, di secondo grado o di grado superiore) ESERCIZI Disequazioni frazionarie 82 84 86 88 90 92 94 95 96 97 98 99 100 101 102 346 1 3 x +1 x x3 − 1 x2 x3 + 8 x6 x2 − 4 x2 −1 x3 + 8 x3 + 1 6 x +1 >0 [x > −1] 83 >0 [x < 0 ∨ x > 1] 85 >0 [x > −2 ∧ x ≠ 0] 87 ≥ 0 [x = 0 ∨ x < −2 ∨ x > 2] 89 ≥0 [−2 < x ≤ −1 ∨ x ≥ 1] 91 ≥0 [x ≥ −1] 93 625x 4 − 16 3 8 x − 125 x −1 x2 x3 − 8 9 − x2 x7 x2 x3 − 8 x4 +1 x3 − 1 x 4 − 5x 2 + 4 x <0 x2 ≥0 x3 − 1 x 3 16 + x 7 [x < 2 ∧ x ≠ 0] ≤0 [x < 1] 3 <0 ⎡ ⎤ 1 1 ⎢⎣ x < − ∨ < x < 3⎥⎦ 2 2 [−15 ≤ x ≤ 0 ∨ x > 1] 1 − x3 [x > −1 ∧ x ≠ 1] x2 2− x + x −1 x2 + x +1 x3 2 <0 [x < 0 ∧ x ≠ −2] + + [−3 ≤ x < 0 ∨ x ≥ 3] [−1 < x < 0 ∨ x > 1] ≤ 15 − x 4 − ≤ ≤0 [−1 < x < 0] x x 2 < + 2 x x + 1 − 1 x −1 x − 2x + 1 2 [x > 2] [x < −1 ∨ x > 1 ∧ x ≠ ± 2] 4 − 3x 2 + x3 < 4 − 2x 2 x x3 − 1 >0 3x − 81 >0 x4 + x 1 [x < 1] ⎡ 2 2 5⎤ ⎢⎣ x ≤ − ∨ ≤ x < ⎥⎦ 5 5 2 x 4 + 2 x 3 − 3x 2 − 4 x + 4 x6 − 2x3 + 1 <0 16 x 4 − 1 ≤0 x4 − 4x2 3x 5 − 3x 1 5 2 x − 1 ( x − 1) ( x + x + 1) [x ≤ −1 ∨ 1 < x ≤ 2] > x2 x x − 2x + 1 x − 1 2 − [x < 0] CAPITOLO 9 ESERCIZI RIEPILOGATIVI Risolvere in R o in un suo sottoinsieme le seguenti disequazioni 2 2 2 2 1 ( x − 1) ( x + 1)( x − 1)( x − x + 1) x − 2 x + 1 x − 1 − ≥ + x 2x 3x 2 6x2 2 2 x − 1 x (3 − 2 x ) 1 ≤ + 2 2 x − 2x + 1 x − 1 x −1 ( x − 1) 3 ( x + 2)2 ( x − 2)( x + 2) 8 + x3 − + ≥0 3x + 9 2x − 2 6 x 2 + 12 x − 18 4 ( x − 1)2 (1 + x )( x − 1) 1 − x 3 − < 3x + 6 2x + 4 6 x − 24 5 x 2 − 1 x 3 − 2 ( x − 1)2 x2 −1 − < + x − 2 x2 −1 x −1 x 2 − 3x + 2 6 7 8 9 10 x − 2 x4 − 4x2 + 4 x3 − 1 ≤0 3x 6 + 7 x 2 + 4 x2 − 4 ≥0 x 6 + 12 x 3 + 11 2 4x − 1 x8 + x 4 − 2 2 9 x − 16 <0 >0 x16 + 3x 8 + 2 x2 − 4x + 4 >0 ESERCIZI ⎡ ⎤ 1 ⎢⎣ x ≠ 0 ∧ − ≤ x ≤ 1⎥⎦ 2 Disequazioni frazionarie ⎡⎣ − 2 ≤ x < −1 ∨ 1 < x ≤ 2 ⎤⎦ [1 < x ≤ 6 ∨ −3 < x ≤ −2] ⎡ 11 ⎤ ⎢⎣ x < −2 ∨ 1 < x < 2 ∨ x > ⎥⎦ 2 [x ≠ 0 ∧ −1 < x < 1 ∨ x > 2] ⎡⎣ x = 2 ∨ x < 1⎤⎦ [x < −2 ∨ x > 2] ⎡ 3 1 1⎤ ⎢⎣ − 11 < x < −1 ∨ − < x < ⎥⎦ 2 2 ⎡ 4 ⎢⎣ x < − ∨ −1 < x < 1 ∨ x > 3 4⎤ ⎥ 3⎦ [x ≠ 2] 347 CAPITOLO 9 RECUPERO Disequazioni frazionarie Recupero L’ESSENZIALE Una disequazione numerica in una sola incognita si dice frazionaria se l’incognita compare in almeno uno dei denominatori presenti nella disequazione. P( x ) P( x ) < 0 (assume >0 o Q ( x) Q( x ) tale forma dopo aver eseguito le eventuali operazioni in essa contenute e ridotto entrambi i membri allo stesso denominatore, tutto nel rispetto dei tre principi di equivalenza) è necessario seguire la seguente procedura: Per risolvere una disequazione frazionaria della forma 1. studiare separatamente il segno del numeratore e il segno del denominatore; 2. schematizzare entrambi i segni e precisamente: • rappresentare sulla retta reale tutti i valori di x che annullano sia il numeratore, sia il denominatore; se nella disequazione è presente anche il simbolo di uguaglianza, si traccia un cerchio pieno in corrispondenza del valore che annulla il numeratore; in tutti gli altri casi, si traccia un cerchio vuoto; • tracciare due linee parallele alla retta reale, una corrispondente al segno del numeratore e l’altra a quello del denominatore, che sarà un tratto continuo, negli intervalli in cui ciascun termine della frazione assume segno positivo, e non continuo, negli intervalli in cui assume segno negativo; 3. applicare la regola del segno di un prodotto (procedendo con la moltiplicazione in “verticale”, rispetto al lettore), individuando così l’insieme S delle soluzioni. P( x ) > 0 è verificata dai valori reali corrispondenti agli intervalli in cui nella scheQ( x ) matizzazione del segno del prodotto è presente il segno “+”; altrimenti, da quelli corrispondenti agli intervalli in cui nella schematizzazione è presente il segno “−”. RECUPERO Se una disequazione assume la forma 348 P( x ) > 0 e nella schematizzazione dei segni è Q( x ) presente solo il segno negativo o, viceversa, se la disequazione assume la forma P( x ) < 0 e nella schematizzazione dei segni è presente solo il segno positivo, evidenQ( x ) temente l’insieme delle soluzioni è vuoto: S = ∅. Se nella schematizzazione dei segni è presente solo il segno indicato dal testo, nessun valore reale escluso, allora S = R. SAPERE COMPLETA 1 2 Una disequazione numerica in una sola incognita si dice frazionaria se ……………………….. P( x ) < 0 significa …………………………….. Risolvere la disequazione Q( x ) CAPITOLO 3 L’insieme delle soluzioni di una disequazione frazionaria, se nella schematizzazione del prodotto dei segni è presente solo il segno opposto di quello indicato dal testo, nessun valore reale escluso, è uguale a …………………………….. RECUPERO Disequazioni frazionarie SCELTA MULTIPLA 4 Una disequazione numerica in una sola incognita si dice frazionaria se: a) l’incognita compare in almeno uno dei denominatori presenti nella disequazione b) l’incognita compare in tutti i denominatori presenti nella disequazione c) l’incognita compare in almeno uno dei numeratori presenti nella disequazione d) l’incognita non compare in nessun denominatore presente nella disequazione 5 L’insieme delle soluzioni di una disequazione frazionaria non verificata da alcun valore reale è: a) (−∞, +∞) b) (−∞, 0) ∪ (0, +∞) c) (−∞, 1) ∪ (1, +∞) d) ∅ L’insieme delle soluzioni di una disequazione frazionaria verificata da tutti i valori reali escluso il numero 0 è: a) (−∞, 0) ∪ (0, +∞) b) (−∞, 0] ∪ [0, +∞) c) [−∞, 0] ∪ [0, +∞] d) [−∞, 0) ∪ (0, +∞] 6 9 7 Il segno di 8 9 P( x ) coincide con il segno di Q(x). Q( x ) V F Nella schematizzazione dei segni, un tratto non continuo corrisponde al segno negativo. V F Se nella schematizzazione dei segni è presente solo il segno indicato dal testo allora S = ∅. V F SAPER FARE unpo’ diaiuto x +5 ≤0 x−4 Il segno del numeratore e il segno del denominatore devono essere studiati separatamente. Poiché il verso della disequazione contiene anche il simbolo di uguaglianza, il numeratore si pone maggiore o uguale a 0 e il denominatore maggiore di 0 (data una frazione: se si annulla il suo numeratore, si annulla anche la frazione; se si annulla il suo denominatore, la frazione perde significato in R). Studio del segno del numeratore N: x + 5 ≥ 0 ⇒ x ≥ −5. Studio del segno del denominatore D: x − 4 > 0 ⇒ x > 4. RECUPERO VERO/FALSO 349 CAPITOLO 9 Schematizzazione dei segni: –5 RECUPERO 4 Segno di N Disequazioni frazionarie Segno di D Segno della frazione + – + Dalla schematizzazione dei segni, si deduce che l’insieme delle soluzioni della disequazione di partenza è: S = {∀x ∈R | −5 ≤ x < 4} = [−5, 4). Risolvere in R o in un suo sottoinsieme le seguenti disequazioni frazionarie (la cui risoluzione è riconducibile alla risoluzione di disequazioni di primo grado) 1 1 >0 x 2 2 − >0 x 3 4 − <0 x 4 0> 1 x 5 1+ x ≥0 x 6 x−2 <0 x+6 7 3− x <0 2+ x 8 10 x + 5 ≤0 x −5 9 x−4 >0 −x 10 4x ≥0 16 x + 8 11 −2 x <0 12 x − 6 12 2x x +1 < x −3 x −3 13 2x 3x − > −5 x + 1 4x + 4 14 10 x 8x 6 − − <0 3x + 6 x + 2 2 x + 4 15 x x 1 ≥− − 8x − 8 4x − 4 2x − 2 16 3x 2x x −1 2x + 1 23x − − − ≤− 4 x − 8 7 x − 14 8 x − 16 15x − 30 840(xx − 2) unpo’ diaiuto x −1 ≥0 2x − 5 Studio del segno di N: x2 − 1 ≥ 0 ⇒ x ≤ −1 ∨ x ≥ 1. 5 Studio del segno di D: 2x − 5 > 0 ⇒ x > . 2 Schematizzazione dei segni: RECUPERO 2 350 –1 5 2 1 Segno di N Segno di D Segno della frazione – + – + ⎛5 ⎞ ⎧ 5⎫ L’insieme delle soluzioni è: S = ⎨∀x ∈ R −1 ≤ x ≤ 1 ∨ x > ⎬ = [−1, 1] ∪ ⎜ , + ∞⎟ . 2⎭ ⎠ ⎝2 ⎩ CAPITOLO x 9 2 <0 x 2 − 5x + 6 Studio del segno di N: x2 > 0 ⇒ ∀ x ∈R | x ≠ 0. Studio del segno di D: x2 − 5x + 6 > 0 ⇒ x < 2 ∨ x > 3. Schematizzazione dei segni: 0 RECUPERO Disequazioni frazionarie 2 3 Segno di N Segno di D Segno della frazione + + – + S = {∀ x ∈R | 2 < x < 3} = (2, 3). Risolvere in R o in un suo sottoinsieme le seguenti disequazioni frazionarie (la cui risoluzione è riconducibile alla risoluzione di disequazioni di primo o secondo grado) 17 20 23 26 29 6 <0 x2 x2 −1 18 ≤0 x2 2 x 2 + 3x + 1 21 <0 24 >0 x2 − 4x + 4 4 x 2 + 60 x + 225 27 x2 − 9 6x2 − 7 x + 2 9 x 2 + 12 x + 4 >0 30 x >0 x2 −1 9x2 − 1 19 ≤0 22 4x2 + 1 x 2 − 3x + 2 >0 x2 − 4x + 3 x 2 + 5x + 32 <0 x2 − 6x + 9 2 x 2 + 5x + 3 >0 7 x2 − 4x + 3 25 28 31 x2 − 4 <0 x 9x2 + 6x + 1 x2 − 4 6 x 2 − 5x + 1 >0 <0 x 2 − 4 x + 14 x 2 + 30 x + 225 ≥0 9 x 2 − 4 x + 19 x 2 + 5x + 21 ≤0 2 x 2 − 5x + 3 unpo’ diaiuto ≥0 6 x 3 + 5x 2 + x Studio del segno di N: 81 − x4 ≥ 0 ⇒ −3 ≤ x ≤ 3. Studio del segno di D: 6x3 + 5x2 + x > 0. 1 1 x(6x2 + 5x + 1) > 0 ⇒ … ⇒ − < x < − ∨ x > 0 2 3 Schematizzazione dei segni: – –3 1 2 – 1 3 0 3 Segno di N Segno di D Segno della frazione + – + – ⎫ ⎧ 1 1 S = ⎨∀x ∈ R x ≤ −3 ∨ − < x < − ∨ 0 < x ≤ 3⎬ = ( − ∞, −3] ∪ 2 3 ⎭ ⎩ + – ⎛ 1 1⎞ ⎜⎝ − 2 , − 3⎟⎠ ∪ (0, 3] RECUPERO 81 − x 4 351 CAPITOLO 9 RECUPERO Disequazioni frazionarie Risolvere in R o in un suo sottoinsieme le seguenti disequazioni frazionarie (la cui risoluzione è riconducibile alla risoluzione di disequazioni di primo grado, di secondo grado o di grado superiore) 32 33 34 35 36 37 38 39 40 RECUPERO 41 352 x 27 x 3 − 8 x2 x3 − 8 x2 x3 + 1 x3 x3 + 8 x3 − 1 x4 +1 >0 <0 ≥0 <0 >0 x 4 − 8x x4 −1 ≤0 x4 − 9x2 x3 − 6x 2 + 9x x 4 − 3x 2 − 4 x 3 − 5x 2 + 6 x <0 ≥0 x 7 − 5x 5 + 4 x 3 x 8 + x 7 − 3x 6 − 6 x 5 ≤0 4 x 6 − 13x 4 + 9 x 2 >0 x