Le disequazioni con radice quadrata si risolvono sempre riconducendole a uno di due schemi fondamentali, a seconda del verso della disuguaglianza. Il principio guida è sempre lo stesso: elevare al quadrato conserva le disuguaglianze solo quando entrambi i membri sono non negativi, e il radicale è per definizione 0\ge 0 all’interno delle C.E. In Terza si generalizzerà lo schema con i casi misti; qui ci si limita alle due forme canoniche.

Inequalities with a square root are always solved by reducing them to one of two fundamental schemes, depending on the direction of the inequality. The guiding principle is always the same: squaring preserves inequalities only when both members are non-negative, and the radical is by definition 0\ge 0 within the domain of existence. In Year Three the scheme will be generalised with mixed cases; here we limit ourselves to the two canonical forms.

Quando la radice sta dal lato maggiore, A(x)>B(x)\sqrt{A(x)}>B(x), la soluzione è l’unione di due casi.

Proprietà — A(x)>B(x)\sqrt{A(x)}>B(x)

La disequazione A(x)>B(x)\sqrt{A(x)}>B(x) è equivalente all’unione di due casi:

  • Caso (a): B(x)<0B(x)<0. Il primo membro (la radice) è 0\ge 0 quando esiste, quindi è automaticamente maggiore di un numero negativo. È sempre vera, purché la radice esista: {A(x)0B(x)<0\begin{cases}A(x)\ge 0 \\ B(x) < 0\end{cases}
  • Caso (b): B(x)0B(x)\ge 0. Entrambi i membri sono non negativi, quindi si può elevare al quadrato conservando il verso: {B(x)0A(x)>B2(x)\begin{cases}B(x)\ge 0 \\ A(x) > B^2(x)\end{cases} (La condizione A(x)0A(x)\ge 0 non serve esplicitamente: è implicata da A(x)>B2(x)0A(x)>B^2(x)\ge 0.)

La soluzione finale è SaSbS_a\cup S_b.

Lo schema a due rami della Tipologia I: si risolvono i due casi e si uniscono le soluzioni.

Esempio

x1>x3\sqrt{x-1} > x-3.

Caso (a): {x10x3<0    1x<3\begin{cases}x-1\ge 0 \\ x-3 < 0\end{cases} \iff 1\le x<3. Zona di soluzione [1;3)[1;\,3).

Caso (b): {x30x1>(x3)2\begin{cases}x-3\ge 0 \\ x-1 > (x-3)^2\end{cases}. La seconda: x1>x26x+9    x27x+10<0    2<x<5x-1 > x^2-6x+9 \iff x^2-7x+10 < 0 \iff 2<x<5. Intersecando con x3x\ge 3: 3x<53\le x<5.

Unione: 1x<5\boxed{1\le x < 5}.

Collegamenti

Argomenti: Radicali
Concetti: Condizioni di esistenza · Disequazione irrazionale
Metodi: Disequazione irrazionale casistica · Equazione irrazionale elevamento
Competenze: Ragionare per casi · Risolvere disequazioni

When the root is on the greater side, A(x)>B(x)\sqrt{A(x)}>B(x), the solution is the union of two cases.

Property — A(x)>B(x)\sqrt{A(x)}>B(x)

The inequality A(x)>B(x)\sqrt{A(x)}>B(x) is equivalent to the union of two cases:

  • Case (a): B(x)<0B(x)<0. The first member (the root) is 0\ge 0 whenever it exists, so it is automatically greater than a negative number. It is always true, provided the root exists: {A(x)0B(x)<0\begin{cases}A(x)\ge 0 \\ B(x) < 0\end{cases}
  • Case (b): B(x)0B(x)\ge 0. Both members are non-negative, so one can square while keeping the direction: {B(x)0A(x)>B2(x)\begin{cases}B(x)\ge 0 \\ A(x) > B^2(x)\end{cases} (The condition A(x)0A(x)\ge 0 is not needed explicitly: it is implied by A(x)>B2(x)0A(x)>B^2(x)\ge 0.)

The final solution is SaSbS_a\cup S_b.

The two-branch scheme of Type I: the two cases are solved and their solutions are united.

Example

x1>x3\sqrt{x-1} > x-3.

Case (a): {x10x3<0    1x<3\begin{cases}x-1\ge 0 \\ x-3 < 0\end{cases} \iff 1\le x<3. Solution zone [1;3)[1;\,3).

Case (b): {x30x1>(x3)2\begin{cases}x-3\ge 0 \\ x-1 > (x-3)^2\end{cases}. The second: x1>x26x+9    x27x+10<0    2<x<5x-1 > x^2-6x+9 \iff x^2-7x+10 < 0 \iff 2<x<5. Intersecting with x3x\ge 3: 3x<53\le x<5.

Union: 1x<5\boxed{1\le x < 5}.

Topics: Radicals
Concepts: Conditions of existence · Irrational inequality
Methods: Irrational inequality case analysis · Irrational equation squaring
Skills: Reasoning by cases · Solving inequalities

Quando la radice sta dal lato minore, A(x)<B(x)\sqrt{A(x)}<B(x), la soluzione è un unico sistema di tre condizioni simultanee.

Proprietà — A(x)<B(x)\sqrt{A(x)}<B(x)

La disequazione A(x)<B(x)\sqrt{A(x)}<B(x) è equivalente al sistema (tutte e tre le condizioni valgono simultaneamente): {A(x)0B(x)>0A(x)<B2(x)\begin{cases} A(x) \ge 0 \\ B(x) > 0 \\ A(x) < B^2(x) \end{cases}

Osservazione — Perché tutte e tre le condizioni

A(x)0A(x)\ge 0 è la C.E. della radice; B(x)>0B(x)>0 è necessaria perché una quantità 0\ge 0 (la radice) non può essere minore di un numero non positivo; A(x)<B2(x)A(x) < B^2(x) è l’elevamento al quadrato, lecito perché entrambi i membri sono 0\ge 0 sotto le due condizioni precedenti.

Esempio

x21<x\sqrt{x^2-1}<x.

Sistema: {x210x>0x21<x2\begin{cases}x^2-1\ge 0 \\ x > 0 \\ x^2-1 < x^2\end{cases}.

  • Prima: x1x1x\le -1 \vee x\ge 1.
  • Seconda: x>0x>0.
  • Terza: 1<0-1<0, sempre vera.

Intersezione: x1x\ge 1. Soluzione: x1\boxed{x\ge 1}.

Attenzione — Il verso \le e \ge

Le formule sopra valgono per le disuguaglianze strette (>> e <<). Per le versioni non strette (\ge e \le) basta sostituire i corrispondenti simboli negli schemi, tenendo presente che il punto in cui entrambi i membri sono zero (se c’è) diventa soluzione (prima non lo era).

Collegamenti

Argomenti: Radicali
Concetti: Condizioni di esistenza · Disequazione irrazionale
Metodi: Disequazione irrazionale casistica
Competenze: Ragionare per casi · Risolvere disequazioni

When the root is on the smaller side, A(x)<B(x)\sqrt{A(x)}<B(x), the solution is a single system of three simultaneous conditions.

Property — A(x)<B(x)\sqrt{A(x)}<B(x)

The inequality A(x)<B(x)\sqrt{A(x)}<B(x) is equivalent to the system (all three conditions hold simultaneously): {A(x)0B(x)>0A(x)<B2(x)\begin{cases} A(x) \ge 0 \\ B(x) > 0 \\ A(x) < B^2(x) \end{cases}

Remark — Why all three conditions

A(x)0A(x)\ge 0 is the domain of existence of the root; B(x)>0B(x)>0 is necessary because a quantity that is 0\ge 0 (the root) cannot be smaller than a non-positive number; A(x)<B2(x)A(x) < B^2(x) is the squaring, permissible because both members are 0\ge 0 under the two preceding conditions.

Example

x21<x\sqrt{x^2-1}<x.

System: {x210x>0x21<x2\begin{cases}x^2-1\ge 0 \\ x > 0 \\ x^2-1 < x^2\end{cases}.

  • First: x1x1x\le -1 \vee x\ge 1.
  • Second: x>0x>0.
  • Third: 1<0-1<0, always true.

Intersection: x1x\ge 1. Solution: x1\boxed{x\ge 1}.

Caution — The direction \le and \ge

The formulae above hold for strict inequalities (>> and <<). For the non-strict versions (\ge and \le) it is enough to replace the corresponding symbols in the schemes, bearing in mind that the point at which both members are zero (if there is one) becomes a solution (previously it was not).

Topics: Radicals
Concepts: Conditions of existence · Irrational inequality
Methods: Irrational inequality case analysis
Skills: Reasoning by cases · Solving inequalities