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Disequazioni frazionarie

      

Le disequazioni in cui l'incognita appare in almeno un denominatore dei termini che la compongono vengono chiamate disequazioni frazionarie o anche disequazioni razionali.
In generale una disequazione frazionaria può sempre essere ridotta ad una disequazione dove al primo membro si ha una frazione algebrica e al secondo membro zero.
Ad esempio

sono tutte disequazioni frazionarie che possono essere ricondotte alle seguenti quattro forme: (considerando il simbolo ∨ cioè "oppure")

Da notare come la prima nostra preoccupazione sia quella di non far rientrare nell'insieme delle soluzioni dei valori che possano violare le condizioni di esistenza (C.E.) della frazione; cioè valori che portino il denominatore alla condizione D(x)=0.

Per rendere più rapida ed agevole la risoluzione di una disequazione frazionaria si può ricorrere alla rappresentazione grafica.
Segnati su una retta, su cui viene fissato un sistema di ascisse i punti in cui si annullano numeratore N(x) e denominatore D(x) della frazione algebrica, in corrispondenza dei singoli intervalli si indica il segno che in ciascuno di essi compete al numeratore e al denominatore.
Dall'esame del grafico si rileva quali sono gli intervalli in cui i termini della frazione algebrica hanno segni tali da soddisfare la disequazione.
Normalmente si conviene di segnare con un tratto continuo gli intervalli in cui i termini della frazione sono positivi, e con una linea tratteggiata quelli in cui i termini sono negativi.
Si devono escludere (come è ovvio) i valori di x che annullano il denominatore. Il procedimento si può così riassumere:

1 Si studiano il segno del numeratore ed il segno del denominatore della frazione algebrica al primo membro della disequazione.
2 Si disegna un grafico riassuntivo del segno del numeratore e del denominatore e si deduce in base alla regola dei segni della divisione il segno del loro rapporto.
3 Dallo schema del segno della frazione algebrica si deducono le soluzioni della disequazione.

Un esempio di applicazione del procedimento risolutivo è il seguente:

passo 1
Il numeratore N(x) è positivo quando x > 0.
Il denominatore D(x) è positivo quando x+1 > 0 cioè per x > -1.

passo 2
Adesso disegnamo lo schema riassuntivo del numeratore N e del denominatore D.

per x < -1 il numeratore (x) e il denominatore (x+1) sono concordi negativi (-) quindi il loro rapporto è positivo (+).
per -1 < x < 0 il numeratore e il denominatore sono di segno discorde quindi il loro rapporto è negativo (-).
per x > 0 il numeratore e il denominatore sono di segno concorde positivo (+) quindi il loro rapporto è positivo (+).

passo 3

La disequazione    è verificata quando la frazione algebrica     è positiva cioè per

e si legge x minore di -1 oppure x maggiore di 0.
La condizione di esistenza della frazione x ≠ -1 è rispettata perchè tale valore non appartiene all'insieme delle soluzioni.

Maggiore attenzione richiedono le disequazioni dove appare il segno di maggiore o uguale (≥) o minore o uguale (≤) in tal caso non ci devono essere ambiguità nel rispettare le condizioni di esistenza della frazione algebrica. Ad es.

        

per x < 2 il numeratore e il denominatore sono di segno discorde quindi il loro rapporto è negativo (-).
per 2 < x < 3 il numeratore e il denominatore sono di segno concorde positivo (+) quindi il loro rapporto è positivo (+).
per x > 3 il numeratore e il denominatore sono di segno discorde quindi il loro rapporto è negativo (-).

La disequazione     è verificata quando la frazione algebrica      è positiva o nulla, cioè per

La soluzione x=2 può essere accettata perchè annulla il numeratore e dunque l'intera frazione algebrica, la soluzione x=3 deve essere esclusa perchè x ≠ 3 è condizione di esistenza della frazione algebrica stessa, perchè annulla il suo denominatore.


Disequazioni frazionarie di secondo grado

      

Le disequazioni frazionarie che presentano al numeratore e/o al denominatore polinomi di secondo grado si possono risolvere con un procedimento analogo a quello appena visto per le disequazioni frazionarie di primo grado.
Considerando che un polinomio di secondo grado può spesso essere ricondotto al prodotto di due binomi possiamo avvalerci dello studio del segno del prodotto e dello studio grafico del segno del trinomio di secondo grado che avevamo precedentemente visto. Ad es.

      

infatti y=x2-4 rappresenta una parabola con la concavità rivolta verso l'alto che risulta maggiore di zero per valori esterni all'intervallo -2 < x < 2.

    facciamo lo schema     

da cui si vede come la frazione sia negativa e quindi soddisfatta negli insiemi di valori