Stále mi vychází špatný interval log nerovnice

Zdravím všechny,

řeším už několik dní tento příklad.

\(\log_{ 2} x \leq \frac{ 2} { \log_{ 2} x - 1} \)

Bohužel mi vždy vyjde špatný interval.

Vychází mi

\(x \epsilon <\frac{ 1} { 2} ;2)\cup(2;4>\)

ale správně je

\(x \epsilon (0;\frac{ 1} { 2} >\cup(2;4>\)

Ty značky <> mají být znaky pro včetně.

Někde dělám chybu v obrácené nerovnosti, ale nevím kde. Kořeny kvadratické nerovnice po substituci vychází -1 a 2. Takže bych měl hledat výsledky pro

\(\log_{ 2} x\)

větší nebo rovno -1 a zároveň menší nebo rovno 2. Aspoň tak si myslím, že je správný postup, ale proč musí být pro kořen -1 obrácená nerovnost, pořád nechápu.

Děkuji moc za rady


Obtížnost: Střední škola
Daniel H.

Daniel H.

22. 09. 2021   22:05

4 odpovědi

Jan Z.
Jan Z.
23.09.2021 17:21:39

Ahoj, substituce \(y = \log_2 x\) je dobré řešení.

Pak si ale musíme dát pozor na tu nerovnost...

Pro \(y >=1 \) mame \(y^2 - y - 2 \leq 0\) - znamenko se neobraci, pro \(y<=1\) mame \(y^2 - y - 2 \geq 0\) - znamenko se obraci.

Z prvniho nam zustane \(y \in \left[1,2\right]\) a z druheho \(y \in \left(-\infty,-1\right]\)

Daniel H.
Daniel H.
30.09.2021 20:39:00

Přiznám se, že jsem ten tvůj postup úplně nepochopil. Nicméně jak jsem psal. Výsledek má být

\(x\epsilon { \displaystyle ( 0,\frac{ 1} { 2} \rangle } \cup { \displaystyle ( 2,4\rangle } \)

a já bych jen rád věděl, jak se k tomu dá dostat. Přijde mi, že je to celkem zapeklitý příklad :D

Jan Z.
Jan Z.
01.10.2021 14:17:06

Ok, rozepíšu...

Pro začátek uděláme substituci \(y = \log_2x\) a dostaneme nerovnici

\(y \leq \frac{ 2} { y-1} \)

Dalším krokem v řešení je vynásobení obou stran výrazem \((y-1)\). Jelikož je to nerovnice, nese to s sebou rozpad na dvě části řešení:

Pro \((y-1) > 0\), tedy \(y > 1\) dostaneme \(y^2 - y \leq 2\).

Pro \((y-1) < 0\), tedy \(y < 1\) dostaneme \(y^2 - y \geq 2\) - při násobení nerovnice záporným číslem se mi otáčí znaménko nerovnosti.

Po odečtení dvojky od obou stran nerovnice dostaneme vpravo nulu a vlevo funkci \(y^2-y-2\).

Tato funkce je větší nezáporná pro \(y \in \left(-\infty;-1\right] \cup \left[2;\infty\right)\). Nekladná je pak pro \(y \in \left[-1;2\right]\).

Celkové řešení tedy dostaneme takto:

\(\left\lbrace y \in \left(-\infty;1\right] \cap \left( \left(-\infty;-1\right] \cup \left[2;\infty\right) \right) \right\rbrace \cup \left\lbrace y \in \left[1;\infty\right) \cap \left[-1;2\right] \right\rbrace\)

Tedy

\(y \in \left(-\infty;-1\right] \cup \left[1;2\right]\)

Dostaneme tedy rovnice:

\( \log_2x \leq -1\) OR \(1 \leq \log_2x \leq 2\)

Logaritmus i exponenciála jsou spojité, monotónní, dokonce obě rostoucí v celém intervalu, a prosté, takže můžeme provést úpravu:

\( x \leq 2^{ -1} = \frac{ 1} { 2} \) OR \(2^1 = 2 \leq x \leq 2^2 = 4\)

Stačí takto rozepsané?

Jan Z.
Jan Z.
01.10.2021 14:18:08

Poslední omezení tam je, že \(x > 0\), aby fungovala funkce \(\log\). To jsem tam zapomněl napsat.

Pro napsání komentáře se musíte přihlásit.