Twój postęp zapisuje się tylko w tej przeglądarce. Zaloguj się, żeby nie stracić go po zmianie urządzenia. Zaloguj się
Dowody matematyczne

Dowody nierównościPodstawa

Dowód nierówności przypomina ważenie dwóch stron na precyzyjnej wadze: nie wystarczy zgadnąć, która jest większa — trzeba pokazać mechanizm przewagi. Najczęściej sprowadza się różnicę stron do kwadratu, sumy liczb nieujemnych albo iloczynu o znanym znaku.

Matematyka ·2 min czytania ·6 ćwiczeń


Dowód nierówności wykazuje jej prawdziwość dla wszystkich wartości spełniających założenia. Wygodną metodą jest odjęcie prawej strony od lewej i pokazanie, że wynik ma właściwy znak.

Pojęcia, od których zaczynamy

Jeżeli chcemy wykazać \(L\ge P\), wystarczy uzasadnić \(L-P\ge0\). Nie szukamy tylko pojedynczych rozwiązań. Argument powinien obejmować cały wskazany zbiór, np. wszystkie liczby rzeczywiste albo wszystkie dodatnie.

Kwadrat każdej liczby rzeczywistej jest nieujemny. Zatem wyrażenie zapisane jako kwadrat albo suma nieujemnych składników ma kontrolowany znak. „Nieujemny” obejmuje zero, a „dodatni” nie. W dowodzie trzeba zachować tę różnicę, zwłaszcza przy ustalaniu przypadku równości.

Zasada i zapis

\[L-P=(x-a)^2\ge0\quad\Longrightarrow\quad L\ge P\]

To schemat metody różnicy stron. Równość zachodzi wtedy, gdy kwadrat znika, czyli dla x równego a.

Jak czytać rysunek?

Nieujemny kwadrat — znak różnicy stronParabola y równe x minus dwa do kwadratu dotyka osi dla x dwa; nigdzie nie ma wartości ujemnych.Nieujemny kwadrat — znak różnicy stron0246810-1012345y = (x − 2)²Kwadrat ≥ 0; równość tylko dla x = 2.

Wykres pokazuje kwadrat \((x-2)^2\). Cały leży na osi poziomej lub nad nią i dotyka osi tylko przy x równym dwa. Jest ilustracją znaku kwadratu; ogólny dowód opiera się na jego nieujemności, nie na dokładności rysunku.

Przykład krok po kroku

Udowodnij \(x^2+4\ge4x\) dla każdego rzeczywistego x i wskaż przypadek równości.

  1. Odejmij prawą stronę od lewej.\(L-P=x^2+4-4x\)
  2. Uporządkuj składniki i rozpoznaj kwadrat różnicy.\(x^2-4x+4=(x-2)^2\ge0\)
  3. Nieujemna różnica kończy dowód. Sprawdź, kiedy jest zerem.\((x-2)^2=0\quad\Longleftrightarrow\quad x=2\)

Typowy błąd

Dzielę nierówność przez x, nie sprawdzając, czy jest dodatnie, ujemne lub zerowe.Ujemny dzielnik zmienia zwrot, a dzielenie przez zero jest niedozwolone.
Najpierw ustalam znak dzielnika albo stosuję metodę różnicy bez dzielenia.

Dodatkowy przykład i kontrola

Dla \(x\gt0\) mamy \(x+\frac1x-2=\frac{(x-1)^2}{x}\ge0\). Licznik jest nieujemny, a mianownik dodatni. Równość zachodzi dla \(x=1\). Założenie dodatniości jest niezbędne: dla \(x=-1\) suma \(x+\frac1x=-2\) nie jest co najmniej równa dwa.

Nie podnoś nierówności do kwadratu bez kontroli znaków. Z \(-3\lt2\) nie wynika \(9\lt4\). Jeśli obie strony są nieujemne, kwadratowanie zachowuje porządek; w innych sytuacjach potrzebna jest dodatkowa analiza. Kończ dowód powrotem do dokładnej tezy i, gdy wymagane, warunku równości.

Najczęstsze pytania

Czym dowód różni się od rozwiązania nierówności?
Dowód uzasadnia jej prawdziwość w całej zadanej dziedzinie, a rozwiązywanie wyznacza argumenty, dla których zachodzi.
Dlaczego trzeba wskazać przypadek równości?
Pokazuje, kiedy oszacowanie jest osiągane; zwykle wynika z wyzerowania nieujemnego kwadratu.

Poćwicz

ABCD

Kiedy zachodzi równość w \(x^2+4\ge4x\)?

ABCD

Który fakt rozpoczyna dowód \(a^2+b^2\ge2ab\)?

ABCD

Kiedy w nierówności \(a^2+b^2\ge2ab\) zachodzi równość?

ABCD

Do jakiej postaci sprowadza się różnica \(x^2+4-4x\)?

ABCD

Co dzieje się ze znakiem nierówności po pomnożeniu obu stron przez liczbę ujemną?

ABCD

Co trzeba sprawdzić przed dzieleniem nierówności przez wyrażenie zależne od x?

Sprawdź, ile już umiesz

Przećwicz to zagadnienie na fiszkach albo przejdź do zestawu zadań z całego działu.

Ebook PDF 395 zadań maturalnych z matematyki podstawowej z rozwiązaniami krok po kroku w jednym pliku. Zobacz ebook (19,99 zł)