Лінійні нерівності та їх системи
~10 хв · 8 розділів · 8 тестових запитань
Від лінійної нерівності до систем і подвійних нерівностей: правила перетворень, числові проміжки, строгі й нестрогі дужки. Базовий розділ для впевненого розв'язування завдань НМТ на цілі розв'язки.
Лінійна нерівність з однією змінною має вигляд , де і — числа, а замість знака може стояти , або . Наприклад, або : після перенесення доданків обидві зводяться до вигляду з тим чи іншим знаком.
Розв’язок нерівності — це значення змінної, яке перетворює її на правильну числову нерівність. Число є розв’язком нерівності , бо , а число — ні, бо неправильно. На відміну від рівняння, лінійна нерівність зазвичай має безліч розв’язків, тому розв’язати нерівність означає знайти множину всіх її розв’язків або довести, що їх немає.
Розв’язують нерівність рівносильними перетвореннями — такими, що не змінюють множину розв’язків:
До обох частин можна додати те саме число чи вираз, тобто перенести доданок в іншу частину з протилежним знаком.
Обидві частини можна помножити чи поділити на те саме додатне число — знак нерівності залишається.
Обидві частини можна помножити чи поділити на те саме від’ємне число, але тоді знак нерівності змінюється на протилежний: на , на .
Чому третє правило саме таке? Порівняй: , але після множення на отримуємо і , а . Множення на від’ємне число «перевертає» числову пряму, тож порядок чисел стає зворотним.
Змінювати знак треба щоразу, коли ділиш або множиш на від’ємне число, навіть якщо це . На це правило припадає найбільше помилок у нерівностях.
Після спрощення можливі три випадки для нерівності :
Випадок | Що робимо | Відповідь |
|---|---|---|
ділимо на , знак не змінюємо | ||
ділимо на , знак змінюємо | ||
отримуємо | якщо — будь-яке ; якщо — розв’язків немає |
Третій рядок легко пропустити. Наприклад, після розкриття дужок дає — це правильно для будь-якого , тож відповідь . А нерівність зводиться до і розв’язків не має.
Відповідь до нерівності записують числовим проміжком — множиною всіх чисел між двома межами. Кругла дужка означає, що межу не включено (нерівність строга: або ), квадратна — що включено (нестрога: або ). На числовій прямій невключену межу позначають «порожньою» (виколотою) точкою, включену — зафарбованою.
Нерівність | Проміжок | Точка на прямій |
|---|---|---|
виколота | ||
зафарбована | ||
виколота | ||
зафарбована | ||
ліва виколота, права зафарбована |
Три правила запису, на яких побудовано варіанти в завданнях з вибором відповіді:
нескінченність ( чи ) — не число, її не можна «включити», тому біля неї дужка завжди кругла;
межі пишуть у порядку зростання: спочатку менше число, потім більше, між ними — крапка з комою;
якщо розв’язків немає, відповідь — порожня множина ; якщо підходить будь-яке число — .
Щоб не переплутати напрям, прочитай нерівність від змінної: « менше або дорівнює трьом» означає, що всі розв’язки лежать лівіше від , разом із самим числом . Тоді проміжок іде від до , а дужка біля квадратна.
Цілі розв’язки. Часто питають не проміжок, а кількість, суму чи найменший із цілих розв’язків. Для проміжку цілі числа такі: — їх сім. Уважно перевір межі: не ціле, а включено, бо дужка квадратна. Якщо межа — ціле число при круглій дужці, наприклад , то вже не рахуємо.
Система нерівностей — кілька нерівностей, які мають виконуватися одночасно. Її розв’язок — спільна частина (переріз) розв’язків усіх нерівностей. Записують систему фігурною дужкою:
Алгоритм розв’язання:
Розв’яжи кожну нерівність окремо: , отже, ; , отже, (поділили на і змінили знак).
Познач обидві множини на одній числовій прямій: перша йде праворуч від (точка виколота), друга — ліворуч від (точка зафарбована).
Візьми ділянку, де штрихування перекривається: , тобто .
Спільної ділянки може не бути. Система і не має розв’язків, бо жодне число не може бути водночас меншим від і не меншим від . Якщо ж обидві нерівності «дивляться» в один бік, наприклад і , переріз — це «сильніша» умова: .
Подвійна нерівність — це скорочений запис системи з двох нерівностей. Її зручно розв’язувати відразу в трьох частинах, виконуючи одну й ту саму дію з усіма трьома: відняти — отримаємо ; поділити на — отримаємо . Відповідь: . Якщо в середній частині коефіцієнт при від’ємний, після ділення на нього обидва знаки змінюються, і запис зручно «перевернути», щоб менше число стояло зліва.
Системи виникають і там, де слова «система» немає. Наприклад, вираз має зміст, коли одночасно і , тобто при . Так лінійні нерівності з’являються в завданнях на область визначення та в задачах з параметром.
Нижче чотири задачі: відповідь-проміжок (так питають у завданнях з вибором відповіді), кількість і сума цілих розв’язків (типова відповідь-число) і текстова задача.
Приклад 1. Нерівність із від’ємним коефіцієнтом
Розв’яжи нерівність .
Переносимо праворуч: .
Ділимо на і змінюємо знак: .
Записуємо проміжок: — біля квадратна дужка, бо нерівність нестрога.
Перевірка числом: дає — правильно; дає — неправильно. Відповідь обирає той, хто забув змінити знак; перевірка будь-яким числом одразу це викриває.
Приклад 2. Система і кількість цілих розв’язків
Скільки цілих розв’язків має система і ?
, отже, .
, отже, .
Переріз: , тобто .
Цілі числа: — 6 чисел. Число не входить, бо дужка кругла, а входить.
Типові «пасткові» відповіді тут — (не врахували ) і (додали ).
Приклад 3. Подвійна нерівність із дробом
Знайди суму цілих розв’язків нерівності .
Множимо всі три частини на : .
Додаємо : .
Ділимо на : , тобто приблизно від до .
Цілі розв’язки: ; їх сума .
Відповідь: 6. Пастка — округлити до і додати його до розв’язків: , тож нерівність не задовольняє (перевір: ), а сума вийшла б хибною — 5. У короткій відповіді НМТ записуєш лише число, тому проміжні результати тримай у чернетці.
Приклад 4. Текстова задача
Поїздка таксі коштує грн за посадку і грн за кожен кілометр. Яку найбільшу цілу кількість кілометрів можна проїхати, маючи грн?
Нехай — кількість кілометрів. Тоді вартість не має перевищувати : .
, отже, .
Найбільше ціле число, що задовольняє умову, — 18.
Округлення вгору до — помилка: . Якщо забути про плату за посадку, вийде , тобто хибні км.
Ці помилки дають більшість неправильних відповідей у завданнях на лінійні нерівності:
Не змінили знак після ділення на від’ємне число. З пишуть . Правильно: . Перевір будь-яким числом із «відповіді».
Переплутали дужки. Для пишуть . Правильно: , бо нестрогий знак включає межу. Біля дужка завжди кругла.
Об’єднали замість перетнути. У системі і беруть «усі числа, що задовольняють хоча б одну умову». Правильно: лише спільні, тобто .
У подвійній нерівності змінили лише одну частину. З віднімають тільки в середині. Правильно: кожну дію виконують з усіма трьома частинами.
Помножили на вираз зі змінною. Нерівність не можна просто помножити на : знак невідомий. Це вже раціональна нерівність, її розв’язують методом інтервалів (наступні юніти).
Неправильно порахували цілі розв’язки. Для рахують або пропускають . Правильно: — п’ять чисел. Випиши їх, а не віднімай межі.
У НМТ-2026 з математики лінійні нерівності не мають окремої позиції, але трапляються в кількох формах.
Завдання з вибором однієї відповіді (№ 1–15, 1 бал). У демоваріанті 2026 року завдання 13 — система нерівностей. Якщо варіанти відповіді — проміжки, вони можуть відрізнятися лише дужками, межами чи напрямом, тож кожну деталь запису перевіряй окремо. Питання «знайди найменший цілий розв’язок» чи «скільки цілих розв’язків» — теж швидкий бал: після розв’язання лишається виписати числа. Орієнтир — 1–2 хвилини на завдання; для учня, який іде на поріг (5 тестових балів з 32), це один із найпевніших балів.
Коротка відповідь (№ 19–22, 2 бали). Окремої задачі на лінійну нерівність на цих позиціях у демоваріанті 2026 і розібраних тестах не було, але вона може стати кроком складнішої задачі: область визначення виразу, умова на параметр у № 22 (у демоваріанті 2026 — показникове рівняння з параметром). Відповідь — лише число десятковим дробом. Часткових балів немає, тому одна помилка зі знаком коштує двох балів.
Стратегія:
Спочатку розв’яжи нерівність у чернетці.
Потім перевір відповідь числом з отриманого проміжку та числом поза ним.
Лише після цього обирай варіант.
Для завдань про цілі розв’язки виписуй числа явно. У довідкових матеріалах цих правил немає, тож зміну знака й запис проміжків треба знати напам’ять.
Чому під час ділення на від’ємне число знак нерівності змінюється?
Бо множення на від’ємне число змінює порядок чисел: , але . Якщо знак не змінити, отримаєш «дзеркальну» множину: усі її числа, крім хіба що самої межі, перетворюють початкову нерівність на неправильну — це легко помітити перевіркою будь-яким числом.
Коли в проміжку ставити квадратну дужку, а коли круглу?
Квадратну — коли межа входить у розв’язок, тобто нерівність нестрога ( або ). Круглу — коли межа не входить (строга нерівність) і завжди біля чи , бо нескінченність не є числом.
Чим система нерівностей відрізняється від сукупності?
У системі (фігурна дужка) умови мають виконуватися одночасно, тому беремо переріз множин. У сукупності (квадратна дужка) достатньо виконати хоча б одну умову, тому беремо об’єднання. У демоваріанті НМТ-2026 (завдання 13) трапилася саме система.
Що робити, якщо після спрощення змінна зникла?
Отримуєш числову нерівність на кшталт або . Якщо вона правильна, розв’язком є будь-яке число — . Якщо неправильна, розв’язків немає — .
Як швидко перевірити, чи правильно я вибрав проміжок?
Візьми одне зручне число всередині проміжку й одне поза ним і підстав у початкову нерівність або систему. Перше має давати правильну нерівність, друге — неправильну. Межу перевір окремо: від неї залежить, яка дужка.
Розв’язати нерівність означає знайти множину всіх її розв’язків і записати її проміжком.
Ділення чи множення на від’ємне число змінює знак нерівності; на додатне — ні.
Строгий знак — кругла дужка, нестрогий — квадратна; біля нескінченності дужка завжди кругла.
Розв’язок системи — переріз розв’язків усіх нерівностей; якщо перерізу немає, відповідь .
Подвійну нерівність розв’язують, виконуючи ту саму дію з усіма трьома частинами.
Цілі розв’язки виписуй явно й перевіряй, чи входять межі.