Se da la desigualdad:
− ( x − 3 ) ( x + 2 ) + ( ( x 2 + 5 x ) + 7 ) 2 < 1 - \left(x - 3\right) \left(x + 2\right) + \left(\left(x^{2} + 5 x\right) + 7\right)^{2} < 1 − ( x − 3 ) ( x + 2 ) + ( ( x 2 + 5 x ) + 7 ) 2 < 1 Para resolver esta desigualdad primero hay que resolver la ecuación correspondiente:
− ( x − 3 ) ( x + 2 ) + ( ( x 2 + 5 x ) + 7 ) 2 = 1 - \left(x - 3\right) \left(x + 2\right) + \left(\left(x^{2} + 5 x\right) + 7\right)^{2} = 1 − ( x − 3 ) ( x + 2 ) + ( ( x 2 + 5 x ) + 7 ) 2 = 1 Resolvemos:
x 1 = − 2 x_{1} = -2 x 1 = − 2 x 2 = − 8 3 + 2 3 ( − 1 2 − 3 i 2 ) 169 2 + 9 353 2 3 − ( − 1 2 − 3 i 2 ) 169 2 + 9 353 2 3 3 x_{2} = - \frac{8}{3} + \frac{2}{3 \left(- \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3} i}{2}\right) \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}} - \frac{\left(- \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3} i}{2}\right) \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}{3} x 2 = − 3 8 + 3 ( − 2 1 − 2 3 i ) 3 2 169 + 2 9 353 2 − 3 ( − 2 1 − 2 3 i ) 3 2 169 + 2 9 353 x 3 = − 8 3 − ( − 1 2 + 3 i 2 ) 169 2 + 9 353 2 3 3 + 2 3 ( − 1 2 + 3 i 2 ) 169 2 + 9 353 2 3 x_{3} = - \frac{8}{3} - \frac{\left(- \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3} i}{2}\right) \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}{3} + \frac{2}{3 \left(- \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3} i}{2}\right) \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}} x 3 = − 3 8 − 3 ( − 2 1 + 2 3 i ) 3 2 169 + 2 9 353 + 3 ( − 2 1 + 2 3 i ) 3 2 169 + 2 9 353 2 x 4 = − 8 3 − 169 2 + 9 353 2 3 3 + 2 3 169 2 + 9 353 2 3 x_{4} = - \frac{8}{3} - \frac{\sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}{3} + \frac{2}{3 \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}} x 4 = − 3 8 − 3 3 2 169 + 2 9 353 + 3 3 2 169 + 2 9 353 2 Descartamos las soluciones complejas:
x 1 = − 2 x_{1} = -2 x 1 = − 2 x 2 = − 8 3 − 169 2 + 9 353 2 3 3 + 2 3 169 2 + 9 353 2 3 x_{2} = - \frac{8}{3} - \frac{\sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}{3} + \frac{2}{3 \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}} x 2 = − 3 8 − 3 3 2 169 + 2 9 353 + 3 3 2 169 + 2 9 353 2 Las raíces dadas
x 2 = − 8 3 − 169 2 + 9 353 2 3 3 + 2 3 169 2 + 9 353 2 3 x_{2} = - \frac{8}{3} - \frac{\sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}{3} + \frac{2}{3 \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}} x 2 = − 3 8 − 3 3 2 169 + 2 9 353 + 3 3 2 169 + 2 9 353 2 x 1 = − 2 x_{1} = -2 x 1 = − 2 son puntos de cambio del signo de desigualdad en las soluciones.
Primero definámonos con el signo hasta el punto extremo izquierdo:
x 0 < x 2 x_{0} < x_{2} x 0 < x 2 Consideremos, por ejemplo, el punto
x 0 = x 2 − 1 10 x_{0} = x_{2} - \frac{1}{10} x 0 = x 2 − 10 1 =
( − 8 3 − 169 2 + 9 353 2 3 3 + 2 3 169 2 + 9 353 2 3 ) + − 1 10 \left(- \frac{8}{3} - \frac{\sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}{3} + \frac{2}{3 \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}\right) + - \frac{1}{10} − 3 8 − 3 3 2 169 + 2 9 353 + 3 3 2 169 + 2 9 353 2 + − 10 1 =
− 83 30 − 169 2 + 9 353 2 3 3 + 2 3 169 2 + 9 353 2 3 - \frac{83}{30} - \frac{\sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}{3} + \frac{2}{3 \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}} − 30 83 − 3 3 2 169 + 2 9 353 + 3 3 2 169 + 2 9 353 2 lo sustituimos en la expresión
− ( x − 3 ) ( x + 2 ) + ( ( x 2 + 5 x ) + 7 ) 2 < 1 - \left(x - 3\right) \left(x + 2\right) + \left(\left(x^{2} + 5 x\right) + 7\right)^{2} < 1 − ( x − 3 ) ( x + 2 ) + ( ( x 2 + 5 x ) + 7 ) 2 < 1 − ( ( − 83 30 − 169 2 + 9 353 2 3 3 + 2 3 169 2 + 9 353 2 3 ) − 3 ) ( ( − 83 30 − 169 2 + 9 353 2 3 3 + 2 3 169 2 + 9 353 2 3 ) + 2 ) + ( ( 5 ( − 83 30 − 169 2 + 9 353 2 3 3 + 2 3 169 2 + 9 353 2 3 ) + ( − 83 30 − 169 2 + 9 353 2 3 3 + 2 3 169 2 + 9 353 2 3 ) 2 ) + 7 ) 2 < 1 - \left(\left(- \frac{83}{30} - \frac{\sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}{3} + \frac{2}{3 \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}\right) - 3\right) \left(\left(- \frac{83}{30} - \frac{\sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}{3} + \frac{2}{3 \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}\right) + 2\right) + \left(\left(5 \left(- \frac{83}{30} - \frac{\sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}{3} + \frac{2}{3 \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}\right) + \left(- \frac{83}{30} - \frac{\sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}{3} + \frac{2}{3 \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}\right)^{2}\right) + 7\right)^{2} < 1 − − 30 83 − 3 3 2 169 + 2 9 353 + 3 3 2 169 + 2 9 353 2 − 3 − 30 83 − 3 3 2 169 + 2 9 353 + 3 3 2 169 + 2 9 353 2 + 2 + 5 − 30 83 − 3 3 2 169 + 2 9 353 + 3 3 2 169 + 2 9 353 2 + − 30 83 − 3 3 2 169 + 2 9 353 + 3 3 2 169 + 2 9 353 2 2 + 7 2 < 1 2
/ 2 \
| / _________________ \ _________________ | / _________________ \ / _________________ \
| | / _____ | / _____ | | / _____ | | / _____ |
| | / 169 9*\/ 353 | / 169 9*\/ 353 | | / 169 9*\/ 353 | | / 169 9*\/ 353 |
| | 3 / --- + --------- | 5*3 / --- + --------- | | 3 / --- + --------- | | 3 / --- + --------- |
| 41 | 83 \/ 2 2 2 | \/ 2 2 10 | | 173 \/ 2 2 2 | | 23 \/ 2 2 2 | < 1
|- -- + |- -- - ---------------------- + ------------------------| - ------------------------ + ------------------------| - |- --- - ---------------------- + ------------------------|*|- -- - ---------------------- + ------------------------|
| 6 | 30 3 _________________| 3 _________________| | 30 3 _________________| | 30 3 _________________|
| | / _____ | / _____ | | / _____ | | / _____ |
| | / 169 9*\/ 353 | / 169 9*\/ 353 | | / 169 9*\/ 353 | | / 169 9*\/ 353 |
| | 3*3 / --- + --------- | 3*3 / --- + --------- | | 3*3 / --- + --------- | | 3*3 / --- + --------- |
\ \ \/ 2 2 / \/ 2 2 / \ \/ 2 2 / \ \/ 2 2 / pero
2
/ 2 \
| / _________________ \ _________________ | / _________________ \ / _________________ \
| | / _____ | / _____ | | / _____ | | / _____ |
| | / 169 9*\/ 353 | / 169 9*\/ 353 | | / 169 9*\/ 353 | | / 169 9*\/ 353 |
| | 3 / --- + --------- | 5*3 / --- + --------- | | 3 / --- + --------- | | 3 / --- + --------- |
| 41 | 83 \/ 2 2 2 | \/ 2 2 10 | | 173 \/ 2 2 2 | | 23 \/ 2 2 2 | > 1
|- -- + |- -- - ---------------------- + ------------------------| - ------------------------ + ------------------------| - |- --- - ---------------------- + ------------------------|*|- -- - ---------------------- + ------------------------|
| 6 | 30 3 _________________| 3 _________________| | 30 3 _________________| | 30 3 _________________|
| | / _____ | / _____ | | / _____ | | / _____ |
| | / 169 9*\/ 353 | / 169 9*\/ 353 | | / 169 9*\/ 353 | | / 169 9*\/ 353 |
| | 3*3 / --- + --------- | 3*3 / --- + --------- | | 3*3 / --- + --------- | | 3*3 / --- + --------- |
\ \ \/ 2 2 / \/ 2 2 / \ \/ 2 2 / \ \/ 2 2 / Entonces
x < − 8 3 − 169 2 + 9 353 2 3 3 + 2 3 169 2 + 9 353 2 3 x < - \frac{8}{3} - \frac{\sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}{3} + \frac{2}{3 \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}} x < − 3 8 − 3 3 2 169 + 2 9 353 + 3 3 2 169 + 2 9 353 2 no se cumple
significa que una de las soluciones de nuestra ecuación será con:
x > − 8 3 − 169 2 + 9 353 2 3 3 + 2 3 169 2 + 9 353 2 3 ∧ x < − 2 x > - \frac{8}{3} - \frac{\sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}}{3} + \frac{2}{3 \sqrt[3]{\frac{169}{2} + \frac{9 \sqrt{353}}{2}}} \wedge x < -2 x > − 3 8 − 3 3 2 169 + 2 9 353 + 3 3 2 169 + 2 9 353 2 ∧ x < − 2 _____
/ \
-------ο-------ο-------
x2 x1