Lecția I.2 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

a)
Transformăm orele și minutele în numere reale, știind că 30 min = 0,5 h. Ora de început a legitimării: 7:30\[ 7 + 0,5 = 7,5 \]Ora de sfârșit a legitimării (cu jumătate de oră înainte de ora 9:00):\[ 9:00 - 0:30 = 8:30 \]\[ 8 + 0,5 = 8,5 \]Perioada de legitimare reprezentată ca interval închis:\[ I_a = [7,5; 8,5] \]
b)
Ora de început a turneului: 9:00\[ 9 \]Ora de sfârșit a turneului (durează 4 ore):\[ 9 + 4 = 13 \]Perioada de desfășurare a turneului reprezentată ca interval închis:\[ I_b = [9; 13] \]

Rezolvare detaliată

Pentru a rezolva această problemă, vom modela datele de timp folosind numere reale și intervale mărginite. Deoarece lucrăm cu ore și minute, vom transforma minutele în fracții zecimale de oră (de exemplu, 30 de minute reprezintă jumătate de oră, adică \( 0,5 \) ore).

a) perioada de timp în care se pot legitima scrimerii

Pasul 1: Determinarea orei de început a legitimării

Din enunțul problemei știm că scrimerii au obligația să se legitimeze începând cu ora 7:30. Transformăm această valoare într-un număr real. Deoarece 30 de minute înseamnă o jumătate de oră, ora 7:30 corespunde numărului real: \[ 7 + 0,5 = 7,5 \] Aceasta este marginea inferioară a intervalului, și deoarece acțiunea începe la această oră, intervalul va fi închis la stânga.

Pasul 2: Determinarea orei de sfârșit a legitimării

Problema ne spune că legitimarea se poate face „nu mai târziu de jumătate de oră înainte de începerea turneului”. Știm că turneul începe la ora 9:00. Scădem jumătate de oră (30 de minute) din ora 9:00 pentru a afla ora limită: \[ 9:00 - 0:30 = 8:30 \] Transformăm ora 8:30 în număr real, la fel cum am procedat la pasul anterior: \[ 8 + 0,5 = 8,5 \] Deoarece legitimarea se poate face „nu mai târziu de” această oră (adică inclusiv la această oră), intervalul va fi închis și la dreapta.

Pasul 3: Scrierea intervalului

Perioada de legitimare este cuprinsă între 7,5 și 8,5 inclusiv. Folosim paranteze pătrate pentru a indica un interval închis la ambele capete: \[ I_a = [7,5; 8,5] \]

b) perioada de desfășurare a turneului

Pasul 1: Determinarea orei de început a turneului

Turneul începe la ora 9:00. În formă de număr real, aceasta este pur și simplu: \[ 9 \] Aceasta reprezintă marginea inferioară a intervalului (închisă).

Pasul 2: Determinarea orei de sfârșit a turneului

Turneul durează oficial patru ore. Adunăm durata turneului la ora de început pentru a afla ora la care se termină: \[ 9 + 4 = 13 \] Ora 13:00 corespunde numărului real 13. Aceasta este marginea superioară a intervalului (închisă).

Pasul 3: Scrierea intervalului

Perioada de desfășurare a turneului este cuprinsă între ora 9 și ora 13, incluzând capetele. Astfel, obținem intervalul: \[ I_b = [9; 13] \]

Rezolvare scurtă:

a)

Început legitimare: 7:30 \(\rightarrow 7,5\) h. Sfârșit legitimare: 9:00 - 0:30 = 8:30 \(\rightarrow 8,5\) h. \[ I_a = [7,5; 8,5] \]

b)

Început turneu: 9:00 \(\rightarrow 9\) h. Sfârșit turneu: 9 + 4 = 13 \(\rightarrow 13\) h. \[ I_b = [9; 13] \]

Cele mai importante aspecte ale lecției

Reprezentarea mulțimilor: Intervalele grupează o porțiune de pe axa numerelor reale. Parantezele rotunde () exclud capătul (inegalități stricte: \( <, > \)), iar cele pătrate [] includ capătul (\( \leq, \geq \)). Infinitul are întotdeauna paranteză rotundă.
Operații: Reuniunea combină toate elementele a două intervale, în timp ce intersecția identifică doar elementele comune ambelor.
Rezolvarea inecuațiilor: Se aplică reguli similare cu cele de la ecuații. Elementul vital este că, dacă înmulțiți sau împărțiți cu un număr negativ, sensul inegalității trebuie inversat. Soluția se raportează final sub formă de interval.
Axa numerelor este o dreaptă pe care s-au fixat o origine (punctul \( O \)), un sens pozitiv și o unitate de măsură.
Oricărui număr real \( x \) îi corespunde un unic punct \( P \) pe axa numerelor, notat \( P(x) \). Din acest motiv, axa numerelor reprezintă geometric mulțimea numerelor reale (\( \mathbb{R} \)).
O dreaptă orizontală. Pe această dreaptă, poziționează un punct central, etichetându-l cu 'O' deasupra și '0' dedesubt, reprezentând originea. De la punctul 'O' spre dreapta, dreapta se continuă și se termină cu o săgeată, indicând sensul pozitiv. La o distanță uniformă la dreapta punctului 'O', adaugă un mic 'tick' vertical (o liniuță scurtă). Etichetează acest 'tick' cu '1' dedesubt. Segmentul dintre 'O' și punctul marcat cu '1' reprezintă unitatea de măsură.
Mulțimea numerelor reale cuprinse între două numere reale date \( a \) și \( b \) (cu \( a < b \)) se numește interval mărginit. Cele două numere sunt capetele intervalului.
Notație Tip interval Semnificație (Mulțimea valorilor lui \( x \))
\( (a, b) \) Deschis în ambele capete \( a < x < b \) (nu conține capetele)
\( [a, b] \) Închis în ambele capete \( a \leq x \leq b \) (conține ambele capete)
\( (a, b] \) Deschis la stânga, închis la dreapta \( a < x \leq b \)
\( [a, b) \) Închis la stânga, deschis la dreapta \( a \leq x < b \)
Când capetele sunt egale, avem cazuri speciale: \( [a, a] = \{a\} \). Intervelele \( (a, a) \), \( [a, a) \) și \( (a, a] \) reprezintă mulțimea vidă (\( \varnothing \)).
Axa reală este nemărginită, motiv pentru care se folosesc simbolurile \( -\infty \) (minus infinit) și \( +\infty \) (plus infinit). Când cel puțin un capăt este infinit, intervalul este nemărginit.
La capetele cu infinit, se folosesc întotdeauna paranteze rotunde (interval deschis).
Notație Tip interval Semnificație (Mulțimea valorilor lui \( x \))
\( (a; +\infty) \) Deschis, nemărginit la dreapta \( x > a \)
\( [a; +\infty) \) Închis, nemărginit la dreapta \( x \geq a \)
\( (-\infty; a) \) Deschis, nemărginit la stânga \( x < a \)
\( (-\infty; a] \) Închis, nemărginit la stânga \( x \leq a \)
\( (-\infty; +\infty) \) Interval nemărginit în ambele capete Reprezintă întreaga mulțime \( \mathbb{R} \)
Deoarece intervalele sunt mulțimi, putem efectua operații matematice pe ele:
  • Reuniunea (\( I \cup J \)): Conține elementele care aparțin fie intervalului \( I \), fie intervalului \( J \), fie amândurora.
  • Intersecția (\( I \cap J \)): Conține doar elementele comune care aparțin simultan atât lui \( I \), cât și lui \( J \).
Legătura dintre intervale și modulul unui număr (pentru \( a > 0 \)):
\( |x| < a \iff -a < x < a \iff x \in (-a; a) \)
\( |x| \leq a \iff -a \leq x \leq a \iff x \in [-a; a] \)
O inecuație de gradul întâi are forma \( ax + b \geq 0 \) (sau \( \leq, <, > \)). A o rezolva înseamnă a determina toate valorile lui \( x \) pentru care inegalitatea este adevărată, obținând, de regulă, un interval.
Reguli pentru rezolvarea inecuațiilor (oricare ar fi \( a, b, c \in \mathbb{R} \)):
  • Se poate aduna sau scădea același număr în ambii membri: \( a \leq b \iff a + c \leq b + c \).
  • Se pot muta termeni dintr-o parte în alta schimbându-le semnul: \( a + b \leq c \iff a \leq c - b \).
  • Înmulțirea sau împărțirea cu un număr pozitiv (\( c > 0 \)) păstrează sensul inegalității: \( a \leq b \iff a \cdot c \leq b \cdot c \).
Când înmulțim sau împărțim o inecuație cu un număr negativ (\( c < 0 \)), sensul inegalității se schimbă: \( a \leq b \iff a \cdot c \geq b \cdot c \).
Rezolvarea inecuației \( -3x + 6 \leq 0 \):
1. Mutăm termenul liber: \( -3x \leq -6 \)
2. Împărțim la \( -3 \) (număr negativ, deci schimbăm sensul din \( \leq \) în \( \geq \)): \( x \geq 2 \)
3. Scriem soluția ca interval: \( x \in [2; +\infty) \).

Probleme practice

Ușoară: Scrieți sub formă de interval mulțimea \( A = \{x \in \mathbb{R} \mid -5 \leq x < 2\} \).
Semnul „\( \leq \)” indică faptul că \( -5 \) aparține mulțimii, deci folosim paranteză pătrată. Semnul „\( < \)” indică faptul că \( 2 \) nu aparține mulțimii, deci folosim paranteză rotundă.
Răspuns: \( A = [-5; 2) \).
Medie: Determinați intervalul rezultat în urma intersecției: \( (-3; 4] \cap [1; 6) \).
Intersecția presupune găsirea porțiunii comune a celor două intervale pe axa numerelor.
Marginea inferioară a zonei comune este cel mai mare număr dintre limitele inferioare: \( \max(-3, 1) = 1 \) (intervalul conține 1, deci paranteză pătrată).
Marginea superioară a zonei comune este cel mai mic număr dintre limitele superioare: \( \min(4, 6) = 4 \) (intervalul conține 4, deci paranteză pătrată).
Răspuns: \( [1; 4] \).
Dificilă: Aflați numerele naturale care sunt soluții ale inecuației \( 4x - 5 < 7 \).
1. Mutăm pe \( -5 \) cu semn schimbat: \( 4x < 7 + 5 \)
2. Calculăm: \( 4x < 12 \)
3. Împărțim la \( 4 \) (număr pozitiv, deci sensul se păstrează): \( x < 3 \).
Așadar, sub formă de interval avem \( x \in (-\infty; 3) \).
Problema cere numerele naturale din acest interval, adică \( x \in \mathbb{N} \cap (-\infty; 3) \).
Numerele naturale strict mai mici decât 3 sunt \( 0, 1 \) și \( 2 \).
Răspuns: Mulțimea soluțiilor este \( \{0, 1, 2\} \).

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: