Sr Examen

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3/(2-(x+2)sqrt5)+((x+2)sqrt5-1)/((x+2)sqrt5-3)<3 desigualdades

En la desigualdad la incógnita

Solución

Ha introducido [src]
                              ___        
        3           (x + 2)*\/ 5  - 1    
----------------- + ----------------- < 3
              ___             ___        
2 - (x + 2)*\/ 5    (x + 2)*\/ 5  - 3    
$$\frac{\sqrt{5} \left(x + 2\right) - 1}{\sqrt{5} \left(x + 2\right) - 3} + \frac{3}{- \sqrt{5} \left(x + 2\right) + 2} < 3$$
(sqrt(5)*(x + 2) - 1)/(sqrt(5)*(x + 2) - 3) + 3/(-sqrt(5)*(x + 2) + 2) < 3
Solución detallada
Se da la desigualdad:
$$\frac{\sqrt{5} \left(x + 2\right) - 1}{\sqrt{5} \left(x + 2\right) - 3} + \frac{3}{- \sqrt{5} \left(x + 2\right) + 2} < 3$$
Para resolver esta desigualdad primero hay que resolver la ecuación correspondiente:
$$\frac{\sqrt{5} \left(x + 2\right) - 1}{\sqrt{5} \left(x + 2\right) - 3} + \frac{3}{- \sqrt{5} \left(x + 2\right) + 2} = 3$$
Resolvemos:
Tenemos la ecuación:
$$\frac{\sqrt{5} \left(x + 2\right) - 1}{\sqrt{5} \left(x + 2\right) - 3} + \frac{3}{- \sqrt{5} \left(x + 2\right) + 2} = 3$$
cambiamos:
Saquemos el factor común fuera de paréntesis
$$- \frac{10 x^{2} - 9 \sqrt{5} x + 40 x - 18 \sqrt{5} + 47}{\left(\sqrt{5} x - 3 + 2 \sqrt{5}\right) \left(\sqrt{5} x - 2 + 2 \sqrt{5}\right)} = 0$$
denominador
$$\sqrt{5} x - 3 + 2 \sqrt{5}$$
entonces
x no es igual a -2 + 3*sqrt(5)/5

denominador
$$\sqrt{5} x - 2 + 2 \sqrt{5}$$
entonces
x no es igual a -2 + 2*sqrt(5)/5

Ya que la parte derecha de la ecuación es igual a cero, la solución de la ecuación será, si por lo menos uno de los factores en la parte izquierda de la ecuación es igual a cero.
Obtenemos ecuaciones
$$- 10 x^{2} + x \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right) - 47 + 18 \sqrt{5} = 0$$
resolvemos las ecuaciones obtenidas:
1.
$$- 10 x^{2} + x \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right) - 47 + 18 \sqrt{5} = 0$$
Abramos la expresión en la ecuación
$$- 10 x^{2} + x \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right) - 47 + 18 \sqrt{5} = 0$$
Obtenemos la ecuación cuadrática
$$- 10 x^{2} - 40 x + 9 \sqrt{5} x - 47 + 18 \sqrt{5} = 0$$
Es la ecuación de la forma
a*x^2 + b*x + c = 0

La ecuación cuadrática puede ser resuelta
con la ayuda del discriminante.
Las raíces de la ecuación cuadrática:
$$x_{1} = \frac{\sqrt{D} - b}{2 a}$$
$$x_{2} = \frac{- \sqrt{D} - b}{2 a}$$
donde D = b^2 - 4*a*c es el discriminante.
Como
$$a = -10$$
$$b = -40 + 9 \sqrt{5}$$
$$c = -47 + 18 \sqrt{5}$$
, entonces
D = b^2 - 4 * a * c = 

(-40 + 9*sqrt(5))^2 - 4 * (-10) * (-47 + 18*sqrt(5)) = -1880 + (-40 + 9*sqrt(5))^2 + 720*sqrt(5)

Como D > 0 la ecuación tiene dos raíces.
x1 = (-b + sqrt(D)) / (2*a)

x2 = (-b - sqrt(D)) / (2*a)

o
$$x_{1} = -2 - \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}$$
$$x_{2} = -2 + \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}$$
pero
x no es igual a -2 + 3*sqrt(5)/5

x no es igual a -2 + 2*sqrt(5)/5

$$x_{1} = -2 - \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}$$
$$x_{2} = -2 + \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}$$
$$x_{1} = -2 - \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}$$
$$x_{2} = -2 + \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}$$
Las raíces dadas
$$x_{1} = -2 - \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}$$
$$x_{2} = -2 + \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}$$
son puntos de cambio del signo de desigualdad en las soluciones.
Primero definámonos con el signo hasta el punto extremo izquierdo:
$$x_{0} < x_{1}$$
Consideremos, por ejemplo, el punto
$$x_{0} = x_{1} - \frac{1}{10}$$
=
$$\left(-2 - \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}\right) + - \frac{1}{10}$$
=
$$- \frac{21}{10} - \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}$$
lo sustituimos en la expresión
$$\frac{\sqrt{5} \left(x + 2\right) - 1}{\sqrt{5} \left(x + 2\right) - 3} + \frac{3}{- \sqrt{5} \left(x + 2\right) + 2} < 3$$
$$\frac{-1 + \sqrt{5} \left(\left(- \frac{21}{10} - \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}\right) + 2\right)}{-3 + \sqrt{5} \left(\left(- \frac{21}{10} - \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}\right) + 2\right)} + \frac{3}{- \sqrt{5} \left(\left(- \frac{21}{10} - \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}\right) + 2\right) + 2} < 3$$
                                                                                     /           ______________________________________          \    
                                                                                     |          /                        2                       |    
                                                                                     |         /          /          ___\          ___        ___|    
                                                                                 ___ |  1    \/   -1880 + \-40 + 9*\/ 5 /  + 720*\/ 5     9*\/ 5 |    
                                                                          -1 + \/ 5 *|- -- - ------------------------------------------ + -------|    
                                   3                                                 \  10                       20                          20  /    
----------------------------------------------------------------------- + ------------------------------------------------------------------------ < 3
          /           ______________________________________          \              /           ______________________________________          \    
          |          /                        2                       |              |          /                        2                       |    
          |         /          /          ___\          ___        ___|              |         /          /          ___\          ___        ___|    
      ___ |  1    \/   -1880 + \-40 + 9*\/ 5 /  + 720*\/ 5     9*\/ 5 |          ___ |  1    \/   -1880 + \-40 + 9*\/ 5 /  + 720*\/ 5     9*\/ 5 |    
2 - \/ 5 *|- -- - ------------------------------------------ + -------|   -3 + \/ 5 *|- -- - ------------------------------------------ + -------|    
          \  10                       20                          20  /              \  10                       20                          20  /    

significa que una de las soluciones de nuestra ecuación será con:
$$x < -2 - \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}$$
 _____           _____          
      \         /
-------ο-------ο-------
       x1      x2

Recibiremos otras soluciones de la desigualdad pasando al polo siguiente etc.
etc.
Respuesta:
$$x < -2 - \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}$$
$$x > -2 + \frac{\sqrt{-1880 + \left(-40 + 9 \sqrt{5}\right)^{2} + 720 \sqrt{5}}}{20} + \frac{9 \sqrt{5}}{20}$$
Solución de la desigualdad en el gráfico
Respuesta rápida [src]
  /   /                    ___\     /                 ___    \     /             ___           ___    \\
  |   |                  \/ 5 |     |             7*\/ 5     |     |         3*\/ 5        2*\/ 5     ||
Or|And|-oo < x, x < -2 + -----|, And|x < oo, -2 + ------- < x|, And|x < -2 + -------, -2 + ------- < x||
  \   \                    5  /     \                10      /     \            5             5       //
$$\left(-\infty < x \wedge x < -2 + \frac{\sqrt{5}}{5}\right) \vee \left(x < \infty \wedge -2 + \frac{7 \sqrt{5}}{10} < x\right) \vee \left(x < -2 + \frac{3 \sqrt{5}}{5} \wedge -2 + \frac{2 \sqrt{5}}{5} < x\right)$$
((-oo < x)∧(x < -2 + sqrt(5)/5))∨((x < oo)∧(-2 + 7*sqrt(5)/10 < x))∨((x < -2 + 3*sqrt(5)/5)∧(-2 + 2*sqrt(5)/5 < x))
Respuesta rápida 2 [src]
             ___              ___           ___              ___     
           \/ 5           2*\/ 5        3*\/ 5           7*\/ 5      
(-oo, -2 + -----) U (-2 + -------, -2 + -------) U (-2 + -------, oo)
             5               5             5                10       
$$x\ in\ \left(-\infty, -2 + \frac{\sqrt{5}}{5}\right) \cup \left(-2 + \frac{2 \sqrt{5}}{5}, -2 + \frac{3 \sqrt{5}}{5}\right) \cup \left(-2 + \frac{7 \sqrt{5}}{10}, \infty\right)$$
x in Union(Interval.open(-oo, -2 + sqrt(5)/5), Interval.open(-2 + 2*sqrt(5)/5, -2 + 3*sqrt(5)/5), Interval.open(-2 + 7*sqrt(5)/10, oo))