Рассмотрим неравенство:
[ x^2 - 5x - 36 < 0 ]
Для решения этого неравенства необходимо выполнить следующие шаги:
Шаг 1. Найти корни соответствующего квадратного уравнения
Сначала решим квадратное уравнение, связанное с данным неравенством:
[ x^2 - 5x - 36 = 0 ]
Используем дискриминант ( D ), чтобы найти корни. Формула дискриминанта:
[ D = b^2 - 4ac ]
Здесь:
( a = 1 ), ( b = -5 ), ( c = -36 ).
Подставляем значения:
[ D = (-5)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-36) ]
[ D = 25 + 144 = 169 ]
Теперь находим корни с помощью формулы:
[ x_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} ]
Подставляем:
[ x{1,2} = \frac{-(-5) \pm \sqrt{169}}{2 \cdot 1} ]
[ x{1,2} = \frac{5 \pm 13}{2} ]
Получаем:
[ x_1 = \frac{5 - 13}{2} = \frac{-8}{2} = -4 ]
[ x_2 = \frac{5 + 13}{2} = \frac{18}{2} = 9 ]
Корни квадратного уравнения: ( x_1 = -4 ), ( x_2 = 9 ).
Шаг 2. Определить интервалы и знак выражения
Корни делят числовую ось на три интервала:
- ( (-\infty, -4) ),
- ( (-4, 9) ),
- ( (9, \infty) ).
Теперь определим знак выражения ( x^2 - 5x - 36 ) на каждом из интервалов. Для этого возьмем тестовые точки из каждого интервала и подставим их в выражение.
1. Интервал ( (-\infty, -4) )
Берем точку ( x = -5 ) (любое число из данного интервала).
Подставляем в ( x^2 - 5x - 36 ):
[ (-5)^2 - 5(-5) - 36 = 25 + 25 - 36 = 14 ]
Значение положительное (( > 0 )).
2. Интервал ( (-4, 9) )
Берем точку ( x = 0 ).
Подставляем в ( x^2 - 5x - 36 ):
[ (0)^2 - 5(0) - 36 = -36 ]
Значение отрицательное (( < 0 )).
3. Интервал ( (9, \infty) )
Берем точку ( x = 10 ).
Подставляем в ( x^2 - 5x - 36 ):
[ (10)^2 - 5(10) - 36 = 100 - 50 - 36 = 14 ]
Значение положительное (( > 0 )).
Шаг 3. Записать решение неравенства
Так как неравенство ( x^2 - 5x - 36 < 0 ), нас интересует тот интервал, где ( x^2 - 5x - 36 ) отрицательно. Это интервал:
[ (-4, 9) ]
Ответ:
[ x \in (-4, 9) ]
Шаг 4. Построение параболы
График функции ( y = x^2 - 5x - 36 ) представляет собой параболу, так как это квадратичная функция. Коэффициент при ( x^2 ) (( a = 1 )) положителен, значит, ветви параболы направлены вверх.
Важные точки для построения:
- Корни параболы: ( x_1 = -4 ), ( x_2 = 9 ). Это точки пересечения параболы с осью ( x ).
- Вершина параболы:
Координату вершины по ( x ) можно найти по формуле:
[ x{\text{вершина}} = -\frac{b}{2a} ]
Подставляем:
[ x{\text{вершина}} = -\frac{-5}{2 \cdot 1} = \frac{5}{2} = 2.5 ]
Теперь найдем координату вершины по ( y ):
Подставляем ( x = 2.5 ) в ( y = x^2 - 5x - 36 ):
[ y = (2.5)^2 - 5(2.5) - 36 ]
[ y = 6.25 - 12.5 - 36 = -42.25 ]
Координаты вершины: ( (2.5, -42.25) ).
- Дополнительные точки:
Для большей точности можно взять несколько дополнительных точек, например, ( x = 0, x = -2, x = 5 ), и подставить их в уравнение.
График:
- Парабола пересекает ось ( x ) в точках ( -4 ) и ( 9 ).
- Вершина параболы находится в точке ( (2.5, -42.25) ).
- Ветви параболы направлены вверх.
- На интервале ( (-4, 9) ) парабола лежит ниже оси ( x ) (( y < 0 )).
(К сожалению, я не могу нарисовать график, но вы можете построить его самостоятельно, используя указанные точки и свойства параболы).