IIº Unidad :Inecuaciones lineales

 

Intervalos e inecuaciones lineales

1. Intervalos e inecuaciones lineales
Los intervalos son subconjuntos de los números reales que se pueden representar gráficamente en la recta numérica por un trazo o una semirrecta.

Existen intervalos abiertos, en los que no se incluyen los extremos; cerrados en los que se
incluyen los extremos, y por último aquellos en que se combinan ambos.
Para representarlos se utiliza una circunferencia vacía en el extremo, si este no se incluye, o rellena si se incluye.

La simbología que se utiliza en los casos abiertos (que no incluyen al extremo) son el signo <  o  >; y para los casos cerrados (que incluyen al extremo) son el signo mayor o igual, menor o
igual (mayor o igual, o menor o igual).

Por otra parte, los intervalos se pueden representar en forma de conjunto o con corchetes:
Ejemplo:
Todos los reales
comprendidos entre a y b, sin  incluir a, ni b Todos los reales comprendidos entre a y b, sin  incluir a, ni b.
Todos los reales mayores que a, sin incluir
a. Todos los reales mayores que a, sin incluir a.
Todos los reales entre m y n, incluyendo a m y no incluyendo a n. Todos los reales entre m y n, incluyendo a m y no incluyendo a n.

Observa el esquema:

Tabla de intervalos

1.1 Propiedades de las desigualdades

1. Una desigualdad no varía si se suma o resta la misma cantidad a ambos lados:
                a < b            / ± c
         a ± c < b ± c

ejemplo 
              2 + x  >  16          / – 2 
                    x  >  14

2. Una desigualdad no varía su sentido si se multiplica o divide por un número positivo:


           a < b            / • c (c > 0)
       a • c < b • c  

                                                 a > b             / • c (c > 0)
                                            a • c > b • c

Ejemplo 
                3 menor o igual 5 • x   / :5
                3/5 menor o igual x    esto es, todos los reales mayores o iguales que 3/5


3. Una desigualdad varía su sentido si se multiplica o divide por un número negativo:


        a < b              / • c (c < 0)
    a • c > b • c


a > b / • c (c < 0)
a • c < b • c

Ejemplo   15 – 3• x mayor o igual 39      / -15
                    - 3• x mayor o igual 39 – 15           /: -3
                         x menor o
igual 24: (-3)
                         x menor o igual - 8. Esto es, todos los reales menores o iguales que -8.


2. Inecuaciones de primer grado
Las inecuaciones de primer grado con una incógnita se resuelven aplicando inversos aditivos (opuestos) o  inversos multiplicativos (recíprocos) para despejar la incógnita. Conviene dejar positivo el coeficiente de la incógnita.

A continuación veremos cómo se aplican las propiedades anteriores en la resolución de inecuaciones lineales de primer grado con una incógnita.

Ejemplo: Resolver la inecuación: x – 2 < 3x – 6

Método 1:
Primero sumemos –3x a ambos lados
                x – 3x – 2 < – 6              
sumemos 2 en ambos lados
               x – 3x < 2 – 6
multipliquemos por -1/2 a ambos lados. La desigualdad cambia en virtud de la propiedad 3

                   -2x < -4              
                      x > 2     Observa que el signo cambió pues se multiplicó por un número negativo.

Método 2:
                x – 2 < 3x – 6              
Conviene dejar la incógnita positiva, por tanto restaremos x a ambos lados
                     -2 < 3x – x – 6 
Sumamos  6 en ambos lados
                    -2 <  2x – 6      
                       4 <  2x                   
Dividimos por 2 (positivo, por lo que no cambia el signo)
                       2 <  x
Mediante ambos métodos, la respuesta en forma de intervalo es: dos,
infinito ; es decir, todos los reales mayores que 2 satisfacen la inecuación.

2.1 sistemas de inecuaciones 

La resolución de un  sistema de inecuaciones implica que se debe encontrar una solución  que satisfaga ambas inecuaciones. Para resolver esto, se debe resolver cada inecuación por separado e intersectar los intervalos resultantes; es decir, se debe hallar el conjunto de números que pertenezca a ambos intervalos.

Ejemplo:

Resolver el sistema de inecuaciones:

Ejemplo de sistema de inecuaciones                       

En la primera inecuación:                                                        En la segunda inecuación:

                x – 2 > 3                                                                     x – 3 < 6
                      x > 5                                                                          x < 9

 
Por lo tanto, las soluciones del sistema son: x > 5   y   x < 9.
Gráficamente tenemos entonces la siguiente situación:

Solución gráfica al sistema de inecuación anterior

Entonces, los números reales que cumplen ambas condiciones corresponden a todos los números comprendidos entre 5 y 9.
Si traducimos lo anterior a intervalos, tenemos el intervalo   ]5, 9[
 
2.2 Sistemas de inecuaciones lineales

Las inecuaciones lineales son inecuaciones con 2 variables que representan un subconjunto del plano determinado por la gráfica  asociada a cada inecuación cuando se iguala  a 0.  (si la inecuación es <  o  > , la recta se dibuja punteada,  y si es mayor o
igual, menor o igual, la recta se dibuja continua).

Para resolver sistemas de inecuaciones lineales se debe graficar cada inecuación por separado e intersectar los planos  de los puntos que satisfacen cada inecuación; es decir, se debe hallar el conjunto de números que pertenezca a ambos intervalos:

Ejemplo 1)  Resolver el siguiente sistema de inecuaciones:

sistema de ecuaciones

Resolver un sistema de inecuaciones con 2 variables de primer grado implica que se graficará cada una de ellas como ecuación, las que analizando la pertinencia  determinarán los semiplanos correspondientes. Por ejemplo: el par ordenado (0,0) cumple con las  4  ecuaciones:

Se grafican las ecuaciones determinando sus intersecciones; 

gráfico de ecuaciones determinando sus
intersecciones

Luego se determina cuál de los semiplanos es la solución. En este caso, tacharemos los semiplanos que “No son solución”. Así el subconjunto del plano que es la solución quedará en este caso sin sombrear.

subconjunto del plano sombreado

 

La solución del sistema son todos los puntos pertenecientes al interior del polígono ABCDE,  siendo los puntos de intersección los llamados puntos de inflexión; éstos determinarán los valores máximos y mínimos de la solución del sistema