每日一题[2528]高次不等式

已知 $f(x)=\dfrac{1}{x-a}+\dfrac{1}{x-b}$($a, b \in \mathbb{R}$).

1、若 $a=b=1$,解不等式 $f(x)>1$.

2、定义区间 $(m, n),[m, n),(m, n],[m, n]$ 的长度为 $n-m$,若 $a<b$,求 $f(x)>1$ 解集的区间长度或解集的区间长度之和(解集为几个区间的并集时).

解析

1、当 $a=b=1$ 时,不等式\[f(x)>1\iff \dfrac{2}{x-1}>1\iff \dfrac{-x+3}{x-1}>0\iff 1<x<3,\]因此所求解集为 $(1,3)$.

2、根据题意,不等式\[f(x)>1\iff \dfrac{1}{x-a}+\dfrac{1}{x-b}>1\iff \dfrac{x^2-(a+b+2)x+ab+a+b}{(x-a)(x-b)}<0,\]设分子部分为 $g(x)$,则\[g(a)=b-a>0,\quad g(b)=a-b<0,\]因此 $g(x)$ 的零点 $x_1,x_2$($x_1<x_2$)满足\[a<x_1<b<x_2,\]故而题中不等式解集为 $(a,x_1)\cup (b,x_2)$,其区间长度之和为\[(x_1-a)+(x_2-b)=(x_1+x_2)-(a+b)=(a+b+2)-(a+b)=2.\]

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