Нерівності з модулем
~15 хв · 8 розділів · 8 тестових запитань
Частина кар’єрної траєкторії НМТ 2027: 3 обов’язкові + хімія.
Геометричний зміст модуля як відстані на числовій прямій, розв'язування нерівностей виду |f(x)| < a та |f(x)| > a, а також метод проміжків для нерівностей із кількома модулями. Відповідь — проміжок або кількість цілих розв'язків.
Модуль різниці двох чисел — це відстань між відповідними точками на числовій прямій. Запис |x − c| означає «відстань від точки x до точки c». Це геометричне тлумачення дає змогу розв'язувати найпростіші нерівності з модулем майже без обчислень — достатньо уявити числову пряму.
Відстань на числовій прямій
Якщо маємо |x − 2|, то це відстань між точкою x і точкою 2. Наприклад, |5 − 2| = 3 — відстань від 5 до 2 дорівнює 3. А |−1 − 2| = 3 — відстань від −1 до 2 теж 3. Зверни увагу: |x + c| = |x − (−c)|, тобто |x + 1| — це відстань від x до −1, а не до 1. Це часта пастка.
Нерівності виду |x − c| ≤ r і |x − c| > r
Нерівність |x − 2| ≤ 3 означає: «відстань від x до 2 не більша за 3». На числовій прямій це всі точки, що лежать не далі ніж на 3 одиниці від 2. Отже, x належить проміжку від 2 − 3 = −1 до 2 + 3 = 5, включно з межами. Відповідь: [−1; 5].
Нерівність |x − 2| > 3 означає «відстань від x до 2 більша за 3». Це точки, що лежать лівіше від −1 або правіше від 5. Відповідь — об'єднання двох променів: (−∞; −1) ∪ (5; +∞). Межі не входять, бо нерівність строга.
Окремі випадки: |x|, |x + 1|
Нерівність |x| < 3 — це |x − 0| < 3, тобто відстань від x до 0 менша за 3. Звідси −3 < x < 3. Нерівність |x| ≥ 3 дає x ≤ −3 або x ≥ 3.
Нерівність |x + 1| > 4 перепишемо як |x − (−1)| > 4. Це точки, віддалені від −1 більше ніж на 4. Відповідь: (−∞; −5) ∪ (3; +∞).
Центр і радіус
Загальне правило: |x − c| ≤ r ⇔ x ∈ [c − r; c + r]. Число c — центр проміжку, r — радіус. Навпаки, якщо дано проміжок, можна записати відповідну нерівність. Наприклад, проміжок (1; 7) має центр (1 + 7)/2 = 4 і радіус (7 − 1)/2 = 3. Йому відповідає нерівність |x − 4| < 3.
Порівняння відстаней
Нерівність |x − 1| < |x + 3| означає: точка x ближча до 1, ніж до −3. Середина між 1 і −3 — це −1. Усі точки, що лежать правіше від середини, ближчі до правого числа. Отже, x > −1. Геометричний підхід тут набагато швидший за розкриття модулів.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Коли під модулем стоїть не просто x, а вираз f(x), геометричне тлумачення вже не працює безпосередньо. Тут потрібні алгебраїчні правила, які випливають з означення модуля.
Правила для a > 0
Якщо a > 0, то:
|f(x)| < a ⇔ −a < f(x) < a— подвійна нерівність. Усі три частини перетворюють одночасно.|f(x)| > a ⇔ f(x) < −a або f(x) > a— сукупність двох нерівностей. Відповідь — об'єднання проміжків.
Приклад: |2x − 3| ≤ 5. За правилом: −5 ≤ 2x − 3 ≤ 5. Додаємо 3 до всіх трьох частин: −2 ≤ 2x ≤ 8. Ділимо на 2: −1 ≤ x ≤ 4. Відповідь: [−1; 4]. Цілі розв'язки: −1, 0, 1, 2, 3, 4 — шість чисел.
Приклад: |3x + 1| > 7. За правилом: 3x + 1 < −7 або 3x + 1 > 7. Розв'язуємо кожну: 3x < −8 ⇒ x < −8/3; 3x > 6 ⇒ x > 2. Відповідь: (−∞; −8/3) ∪ (2; +∞).
Від'ємний коефіцієнт під модулем
Коли під модулем вираз із від'ємним коефіцієнтом, наприклад |3 − 2x| < 5, діємо за тим самим правилом: −5 < 3 − 2x < 5. Віднімаємо 3: −8 < −2x < 2. Ділимо на −2 — знаки нерівностей змінюються: 4 > x > −1, тобто −1 < x < 4. Щоб уникнути плутанини, зручно скористатися властивістю |3 − 2x| = |2x − 3| і розв'язувати |2x − 3| < 5.
Випадок a < 0
Модуль завжди невід'ємний, тому:
|f(x)| < aприa < 0— розв'язків немає. Наприклад,|2x + 1| < −1не має розв'язків, бо модуль не може бути меншим за від'ємне число.|f(x)| > aі|f(x)| ≥ aприa < 0виконуються для всіхxз області визначення. Наприклад,|x − 3| ≥ −2— правильна для будь-якогоx.
Випадок a = 0
|f(x)| < 0— розв'язків немає.|f(x)| ≤ 0 ⇔ f(x) = 0— модуль дорівнює нулю лише тоді, коли сам вираз дорівнює нулю.|f(x)| > 0 ⇔ f(x) ≠ 0. Наприклад,|x − 4| > 0— усіx, крім4.|f(x)| ≥ 0— усіx(модуль завжди невід'ємний).
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Коли нерівність містить кілька модулів або змінну в правій частині, геометричний спосіб і прості правила вже не дають готової відповіді. Тоді застосовують метод проміжків: знаходять нулі підмодульних виразів, ділять числову пряму на проміжки, на кожному проміжку розкривають модуль зі своїм знаком і розв'язують лінійну нерівність.
Алгоритм
Знайди нулі всіх підмодульних виразів (прирівняй кожен до нуля).
Познач нулі на числовій прямій — вони розіб'ють її на проміжки.
Для кожного проміжку визнач знак кожного підмодульного виразу й розкрий модуль.
Розв'яжи утворену лінійну нерівність на цьому проміжку.
Перетни отриманий розв'язок із самим проміжком — це частинна відповідь.
Об'єднай усі частинні відповіді.
Приклад: сума двох модулів
Розв'яжемо |x − 1| + |x + 3| ≤ 6. Нулі підмодульних виразів: x − 1 = 0 ⇒ x = 1; x + 3 = 0 ⇒ x = −3. Позначаємо −3 і 1 на прямій — отримуємо три проміжки.
Проміжок I: x < −3. Тоді x − 1 < 0, x + 3 < 0. Розкриваємо: −(x − 1) − (x + 3) ≤ 6 ⇒ −x + 1 − x − 3 ≤ 6 ⇒ −2x − 2 ≤ 6 ⇒ −2x ≤ 8 ⇒ x ≥ −4. Перетинаємо з x < −3: [−4; −3).
Проміжок II: −3 ≤ x < 1. Тут x − 1 < 0, x + 3 ≥ 0. Розкриваємо: −(x − 1) + (x + 3) ≤ 6 ⇒ −x + 1 + x + 3 ≤ 6 ⇒ 4 ≤ 6 — істинна нерівність. Отже, увесь проміжок [−3; 1) входить у відповідь.
Проміжок III: x ≥ 1. Обидва вирази невід'ємні: (x − 1) + (x + 3) ≤ 6 ⇒ 2x + 2 ≤ 6 ⇒ 2x ≤ 4 ⇒ x ≤ 2. Перетинаємо з x ≥ 1: [1; 2].
Об'єднуємо всі частини: [−4; −3) ∪ [−3; 1) ∪ [1; 2] = [−4; 2].
Геометрична перевірка
Вираз |x − 1| + |x + 3| — це сума відстаней від x до 1 і до −3. На відрізку [−3; 1] ця сума завжди дорівнює 4 (довжина відрізка). За межами відрізка сума зростає на 2 з кожною одиницею віддалення. Тому нерівність ≤ 6 виконується, поки ми не відійдемо далі ніж на 1 одиницю вліво від −3 (до −4) і не далі ніж на 1 одиницю вправо від 1 (до 2). Збігається з отриманим проміжком [−4; 2].
Змінна в правій частині
Розв'яжемо |x − 2| < 2x − 1. Тут права частина містить x, тому використовуємо метод проміжків. Нуль підмодульного виразу: x = 2.
Проміжок I: x ≥ 2. Модуль розкриваємо зі знаком «+»: x − 2 < 2x − 1 ⇒ −2 + 1 < 2x − x ⇒ −1 < x ⇒ x > −1. Перетинаємо з x ≥ 2: [2; +∞).
Проміжок II: x < 2. Модуль розкриваємо зі знаком «−»: 2 − x < 2x − 1 ⇒ 2 + 1 < 2x + x ⇒ 3 < 3x ⇒ x > 1. Перетинаємо з x < 2: (1; 2).
Об'єднуємо: (1; 2) ∪ [2; +∞) = (1; +∞).
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
У цьому розділі розв'яжемо п'ять типових завдань НМТ на нерівності з модулем — від простих до складніших.
Приклад 1. Розв'яжіть нерівність |x − 3| < 4
Завдання з вибором однієї відповіді з п'яти (А–Д).
Розв'язання. За геометричним змістом |x − 3| < 4 — це точки, віддалені від 3 менше ніж на 4. Отже, −4 < x − 3 < 4. Додаємо 3: −1 < x < 7. Відповідь: (−1; 7).
Чому інші варіанти неправильні:
(−∞; −1) ∪ (7; +∞)— узяли «зовнішню» частину, тобто розв'язали|x − 3| > 4.(−7; 1)— центр зсунули в−3замість 3, тобто розв'язали|x + 3| < 4.[−1; 7]— включили межі, хоча нерівність строга.(−∞; 7)— узяли лише одну межу.
Приклад 2. Знайдіть кількість цілих розв'язків нерівності |2x + 1| ≤ 7
Завдання з короткою відповіддю (число).
Розв'язання. За правилом для a > 0: −7 ≤ 2x + 1 ≤ 7. Віднімаємо 1: −8 ≤ 2x ≤ 6. Ділимо на 2: −4 ≤ x ≤ 3. Цілі числа на цьому проміжку: −4, −3, −2, −1, 0, 1, 2, 3 — усього 8.
Відповідь: 8.
Типові пастки: 6 (не включили межі −4 і 3) і 7 (помилилися в одній межі). Завжди перевіряй межі підстановкою.
Приклад 3. Укажіть множину розв'язків нерівності |5 − x| ≥ 2
Завдання з вибором однієї відповіді з п'яти.
Розв'язання. Скористаємося властивістю |5 − x| = |x − 5|. Маємо |x − 5| ≥ 2. За правилом для |f(x)| ≥ a: x − 5 ≤ −2 або x − 5 ≥ 2. Звідси x ≤ 3 або x ≥ 7. Відповідь: (−∞; 3] ∪ [7; +∞).
Чому інші варіанти неправильні:
[3; 7]— записали подвійну нерівність замість об'єднання.(3; 7)— те саме, ще й зі строгими дужками.(−∞; 3) ∪ (7; +∞)— не включили межі, хоча нерівність нестрога.(−∞; −7] ∪ [−3; +∞)— помилка в центрі й радіусі.
Приклад 4. Скільки цілих розв'язків має нерівність |x − 1| + |x + 2| < 5?
Завдання з короткою відповіддю.
Розв'язання. Сума відстаней до 1 і до −2 менша за 5. Відстань між −2 і 1 дорівнює 3. На відрізку [−2; 1] сума відстаней завжди дорівнює 3, що менше за 5, — увесь відрізок входить. За межами відрізка сума зростає на 2 за кожну одиницю віддалення. Нам потрібно, щоб сума була меншою за 5, тобто можна відійти не більше ніж на 1 одиницю вліво від −2 (до −3) і не більше ніж на 1 одиницю вправо від 1 (до 2). Отже, −3 < x < 2. Цілі числа: −2, −1, 0, 1 — чотири.
Відповідь: 4.
Пастка: 6 — якщо включити межі −3 і 2, але при x = −3 сума дорівнює 5, що не задовольняє строгу нерівність.
Приклад 5. Укажіть нерівність, яка не має розв'язків
Завдання з вибором однієї відповіді з п'яти.
Розв'язання. Аналізуємо кожну:
|x + 2| < −1— модуль не може бути меншим за від'ємне число. Розв'язків немає. Це ключ.|x + 2| > −1— модуль завжди більший за від'ємне число. Усіx.|x + 2| ≤ 0— модуль дорівнює нулю лише приx = −2.|x + 2| > 0— усіx, крім−2.|x| < 1—−1 < x < 1, має розв'язки.
Відповідь: |x + 2| < −1.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Нижче — найпоширеніші помилки, які коштують балів на НМТ. Прочитай уважно, щоб не потрапити в ці пастки.
Помилка: для |f(x)| > a записують подвійну нерівність. Наприклад, для
|x − 5| ≥ 2пишуть−2 ≥ x − 5 ≥ 2і отримують[3; 7]. Правильно:x − 5 ≤ −2абоx − 5 ≥ 2, тобто(−∞; 3] ∪ [7; +∞). Запам'ятай: «менше» — один проміжок, «більше» — два.Помилка: неправильно визначають центр.
|x + 1|вважають відстанню до 1, а це відстань до−1. Завжди переписуй|x + c| = |x − (−c)|.Помилка: при a < 0 для обох нерівностей пишуть «розв'язків немає».
|f(x)| > −3виконується для всіхx, бо модуль завжди невід'ємний. Розв'язків немає лише для|f(x)| < aприa < 0.Помилка: у подвійній нерівності ділять на від'ємне число й змінюють лише один знак. Наприклад, у
−5 < 3 − 2x < 5ділять на−2і отримують2,5 < −1,5 + x < −2,5— це нісенітниця. Правильно: ділимо всі три частини на−2і змінюємо обидва знаки нерівності:4 > x > −1.Помилка: розкривши модуль на проміжку, не перетинають отриманий розв'язок із самим проміжком. Наприклад, для
|x − 2| < 2x − 1приx < 2отрималиx > 1, але записали(1; +∞), хоча треба(1; 2). Завжди перетинай результат із проміжком!Помилка: вважають |f(x)| > 0 правильною для всіх x. Насправді
|f(x)| > 0 ⇔ f(x) ≠ 0. Наприклад,|x − 4| > 0— усіx, крім4.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Нерівності з модулем входять до теми 2.1 програми НМТ, присвяченої рівнянням, нерівностям та їх системам. Це вимога рівня стандарту, тобто обов'язковий мінімум.
Формат завдань
Вибір однієї відповіді з п'яти (завдання 1–15, 0 або 1 бал). Пропонують п'ять проміжків (А–Д), треба вибрати правильний. Пастки: «всередині» замість «зовні» (тобто подвійна нерівність замість об'єднання) і неправильні дужки (круглі замість квадратних і навпаки).
Коротка відповідь (завдання 19–22, 0 або 2 бали без часткових). Просять знайти кількість цілих розв'язків або їхню суму. Відповідь — одне число, яке записують десятковим дробом.
Системи нерівностей. У демоваріанті НМТ-2026 завдання № 13 — система нерівностей (квадратна й лінійна). Нерівність з модулем може входити до такої системи; тоді потрібно розв'язати кожну нерівність окремо й знайти перетин їхніх розв'язків.
Що можна взяти з собою
У довідкових матеріалах НМТ є означення модуля: |a| = a, якщо a ≥ 0; |a| = −a, якщо a < 0. Правил для нерівностей з модулем (|f(x)| < a чи |f(x)| > a) там немає — їх треба знати напам'ять.
Стратегія
У чернетці познач центр і радіус на числовій прямій.
Перевір межу підстановкою: чи входить вона у відповідь?
Візьми одне число зсередини отриманого проміжку й підстав у вихідну нерівність — переконайся, що вона виконується.
Якщо сумніваєшся між двома варіантами, підстав крайні точки кожного.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Коли відповідь — один проміжок, а коли два?
Коли нерівність має вигляд |f(x)| < a (або ≤), її розв'язують як подвійну нерівність −a < f(x) < a, і відповідь — один проміжок. Коли нерівність має вигляд |f(x)| > a (або ≥), її розв'язують як сукупність f(x) < −a або f(x) > a, і відповідь — об'єднання двох проміжків. Виняток: коли a ≤ 0 — дивись наступне питання.
Що робити, якщо в правій частині нерівності від'ємне число?
Якщо в правій частині від'ємне число, дивися на знак нерівності:
|f(x)| < aприa < 0— розв'язків немає (модуль не може бути меншим за від'ємне число).|f(x)| > aприa < 0— усіxз області визначення (модуль завжди більший за від'ємне число).Якщо
a = 0, то|f(x)| < 0— розв'язків немає;|f(x)| ≤ 0 ⇔ f(x) = 0;|f(x)| > 0 ⇔ f(x) ≠ 0;|f(x)| ≥ 0— усіx.
Чому |x + 1| — це відстань до −1, а не до 1?
Тому що |x + 1| = |x − (−1)|. Модуль різниці |x − c| — це відстань від x до c. У виразі |x + 1| маємо x + 1 = x − (−1), тому c = −1. Щоб не помилитися, завжди переписуй |x + a| = |x − (−a)| і тоді визначай центр.
Коли потрібно розкривати модуль на проміжках?
Метод проміжків (розкриття модулів на проміжках) потрібен, коли:
У нерівності є два або більше модулів (наприклад,
|x − 1| + |x + 3| ≤ 6).Права частина нерівності містить змінну
x(наприклад,|x − 2| < 2x − 1).У всіх інших випадках простіше використати геометричний зміст або правила для
|f(x)| < a/|f(x)| > a.
Чим нерівність |f(x)| ≥ 0 відрізняється від |f(x)| > 0?
Нерівність |f(x)| ≥ 0 виконується для всіх x без жодних винятків — модуль завжди невід'ємний. Нерівність |f(x)| > 0 виконується для всіх x, крім тих, де f(x) = 0, бо в нулі модуль дорівнює нулю, а не більший за нуль. Наприклад, |x − 4| ≥ 0 — усі числа; |x − 4| > 0 — усі числа, крім 4.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
|x − c|— відстань відxдоc.|x − c| ≤ r— відрізок[c − r; c + r];|x − c| > r— два промені(−∞; c − r) ∪ (c + r; +∞).|f(x)| < a(a > 0) ⇔−a < f(x) < a— один проміжок.|f(x)| > a(a > 0) ⇔f(x) < −aабоf(x) > a— об'єднання двох проміжків.a < 0:|f(x)| < a— розв'язків немає;|f(x)| > a— усіx.|f(x)| > 0 ⇔ f(x) ≠ 0;|f(x)| ≤ 0 ⇔ f(x) = 0.Кілька модулів чи змінна праворуч — розкриваємо модулі на проміжках (нулі підмодульних виразів ділять пряму, на кожному проміжку свій знак).
Цілі розв'язки виписуй явно, межі перевіряй підстановкою.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Перевірте себе на цьому юніті
Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.
1. Розв'яжіть нерівність $|x-3| < 4$.
2. Розв'яжіть нерівність $|x-1| + |x+3| \leq 6$.
3. Розв'яжіть нерівність $|x-5|\leq 2$.
4. Укажіть множину розв'язків нерівності $|3x-6| > -4$.
5. Розв'яжіть нерівність $|4x-3| > 9$.
Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 8 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.
Приєднатися, щоб пройти тест