02.09.2013 Views

Zomercursus Wiskunde Module 13 Ongelijkheden en absolute waarde

Zomercursus Wiskunde Module 13 Ongelijkheden en absolute waarde

Zomercursus Wiskunde Module 13 Ongelijkheden en absolute waarde

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Katholieke Universiteit Leuv<strong>en</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie<br />

September 2011<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong><br />

<strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

(versie 22 augustus 2011)


<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

Inhoudsopgave<br />

1 De relaties <strong>en</strong> < in R 2<br />

2 Oploss<strong>en</strong> van ongelijkhed<strong>en</strong> met behulp van het tek<strong>en</strong>verloop van eerste<br />

<strong>en</strong> tweedegraadsfuncties 11<br />

2.1 Tek<strong>en</strong>verloop van eerste <strong>en</strong> tweedegraadsfuncties . . . . . . . . . . . . . 11<br />

2.2 Tek<strong>en</strong>verloop van rationale functies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . <strong>13</strong><br />

3 <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> van het type px + qy + r ≶ 0 grafisch oploss<strong>en</strong> in R 2 15<br />

4 Oef<strong>en</strong>ing<strong>en</strong> ongelijkhed<strong>en</strong> 17<br />

5 Absolute <strong>waarde</strong> 20<br />

5.1 Definitie <strong>en</strong> betek<strong>en</strong>is . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />

5.2 Eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21<br />

6 Oef<strong>en</strong>ing<strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong> 26<br />

7 Oplossing<strong>en</strong> 28<br />

7.1 Oplossing<strong>en</strong> van paragraaf 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28<br />

7.2 Oplossing<strong>en</strong> van paragraaf 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


Inleiding<br />

<strong>13</strong> - 1<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

Deze module is opgevat als e<strong>en</strong> zelfstudiemodule, het geeft e<strong>en</strong> uitgebreid overzicht van<br />

zeer uite<strong>en</strong>lop<strong>en</strong>de eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> die te mak<strong>en</strong> hebb<strong>en</strong> met ongelijkhed<strong>en</strong>. De module<br />

kan ook gebruikt word<strong>en</strong> als naslagwerk. In de <strong>Zomercursus</strong> A word<strong>en</strong> <strong>en</strong>kel hoofdstukk<strong>en</strong><br />

1 <strong>en</strong> 2 behandeld. In de <strong>Zomercursus</strong> B word<strong>en</strong> daar<strong>en</strong>bov<strong>en</strong> oef<strong>en</strong>ing<strong>en</strong> gemaakt<br />

uit hoofdstuk 3.<br />

De orderelatie wordt door iedere<strong>en</strong> als e<strong>en</strong> heel vertrouwde <strong>en</strong> ongevaarlijke relatie<br />

gezi<strong>en</strong>. De ervaring leert echter dat bij het werk<strong>en</strong> met ongelijkhed<strong>en</strong> vaak gezondigd<br />

wordt teg<strong>en</strong> zeer elem<strong>en</strong>taire eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong>, vooral als het om ongelijkhed<strong>en</strong> gaat<br />

waarin lettervorm<strong>en</strong> voorkom<strong>en</strong>. De meest voorkom<strong>en</strong>de fout is allicht dat m<strong>en</strong> met<br />

ongelijkhed<strong>en</strong> werkt zoals met gelijkhed<strong>en</strong> <strong>en</strong> zo bijvoorbeeld ongehinderd e<strong>en</strong> factor<br />

van het eerste lid naar de noemer van het tweede lid br<strong>en</strong>gt zonder zich ervan te vergewiss<strong>en</strong><br />

dat die factor positief is. Het is helaas niet zo dat alle eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> die geld<strong>en</strong><br />

voor gelijkhed<strong>en</strong> ook geld<strong>en</strong> voor ongelijkhed<strong>en</strong>.<br />

Zo geldt in R wel<br />

x<br />

y<br />

= z<br />

t<br />

Maar er bestaan x,z ∈ R <strong>en</strong> y,t ∈ R0, waarvoor<br />

⇔ xt = yz voor alle x,z ∈ R <strong>en</strong> y,t ∈ R0.<br />

x<br />

y<br />

z<br />

t<br />

maar niet xt yz<br />

Wel geldt algeme<strong>en</strong> voor alle x,z ∈ R <strong>en</strong> y,t ∈ R0,<br />

x<br />

y<br />

z<br />

t<br />

⇔ xt yz als y <strong>en</strong> t hetzelfde tek<strong>en</strong> hebb<strong>en</strong>.<br />

Om van de <strong>en</strong>e ongelijkheid naar de andere over te gaan werd immers met de factor yt<br />

(of 1/yt) verm<strong>en</strong>igvuldigd <strong>en</strong> om de ongelijkheid te bewar<strong>en</strong> moet die factor positief<br />

zijn, d.w.z. y <strong>en</strong> t moet<strong>en</strong> hetzelfde tek<strong>en</strong> hebb<strong>en</strong>.<br />

We zett<strong>en</strong> de eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> over ongelijkhed<strong>en</strong> hier op e<strong>en</strong> rijtje <strong>en</strong> will<strong>en</strong> je vooral de<br />

reflex aankwek<strong>en</strong> om bij ongelijkhed<strong>en</strong> telk<strong>en</strong>s goed na te gaan welke operatie je uitvoert<br />

om van e<strong>en</strong> ongelijkheid naar e<strong>en</strong> andere over te gaan, hierbij in het oog houd<strong>en</strong>d<br />

of die operatie ordebewar<strong>en</strong>d is of orde-omker<strong>en</strong>d.<br />

Verder bestuder<strong>en</strong> we ook het begrip <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong> van reële getall<strong>en</strong> <strong>en</strong> focuss<strong>en</strong><br />

vooral op de grafische voorstelling ervan op de getall<strong>en</strong>as.<br />

We gev<strong>en</strong> ge<strong>en</strong> bewijz<strong>en</strong>, wel af <strong>en</strong> toe e<strong>en</strong> grafische toelichting die helpt om de eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong><br />

beter te begrijp<strong>en</strong> <strong>en</strong> te onthoud<strong>en</strong>.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


<strong>13</strong> - 2<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

1 De relaties <strong>en</strong> < in R<br />

In de verzameling van de reële getall<strong>en</strong> bestaat e<strong>en</strong> orderelatie d.w.z. dat volg<strong>en</strong>de<br />

eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> geld<strong>en</strong>.<br />

Eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> 1.1<br />

Voor alle x,y,z ∈ R geldt<br />

1. x x ( is reflexief)<br />

2. (x y <strong>en</strong> y x) ⇒ x = y ( is antisymmetrisch)<br />

3. (x y <strong>en</strong> y z) ⇒ x z ( is transitief).<br />

x y leest m<strong>en</strong> als x is kleiner of gelijk aan y.<br />

Deze orderelatie maakt van R e<strong>en</strong> totaal geord<strong>en</strong>de verzameling, d.w.z. dat ook<br />

volg<strong>en</strong>de eig<strong>en</strong>schap geldt<br />

Voor alle x,y ∈ R geldt<br />

4. x y of y x.<br />

Notaties 1.2<br />

1. x y kan m<strong>en</strong> ook noter<strong>en</strong> als y x <strong>en</strong> leest m<strong>en</strong> als y is groter of gelijk<br />

aan x.<br />

2. Als x y <strong>en</strong> x = y, noter<strong>en</strong> we dit als x < y <strong>en</strong> lez<strong>en</strong> x is strikt kleiner dan<br />

y.<br />

3. Als x y <strong>en</strong> x = y, noter<strong>en</strong> we dit als x > y <strong>en</strong> lez<strong>en</strong> x is strikt groter dan<br />

y.<br />

4. Als x 0, noemt m<strong>en</strong> x positief.<br />

5. Als x > 0, noemt m<strong>en</strong> x strikt positief.<br />

6. Als x 0, noemt m<strong>en</strong> x negatief.<br />

7. Als x < 0, noemt m<strong>en</strong> x strikt negatief.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


<strong>13</strong> - 3<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

Opmerking<strong>en</strong> 1.3<br />

1. 0 is zowel positief als negatief, 0 is noch strikt positief, noch strikt negatief.<br />

2. Als x < y, dan geldt ook x y.<br />

3. De relatie < is transitief.<br />

We gev<strong>en</strong> nu in de eerste twee basiseig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> aan hoe de relatie < zich gedraagt<br />

t.o.v. de optelling <strong>en</strong> verm<strong>en</strong>igvuldiging in R. Het is vooral bij de ver<strong>en</strong>igbaarheid met<br />

het product dat zorgvuldigheid gebod<strong>en</strong> is omdat m<strong>en</strong> <strong>en</strong>kel mag verm<strong>en</strong>igvuldig<strong>en</strong> met<br />

e<strong>en</strong> strikt positieve factor wil m<strong>en</strong> de ongelijkheid behoud<strong>en</strong>. Verder gev<strong>en</strong> we <strong>en</strong>kele<br />

veel voorkom<strong>en</strong>de eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> van < die uit de twee basiseig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> volg<strong>en</strong>.<br />

Let op bij sommige eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> geldt ⇔, bij andere geldt <strong>en</strong>kel ⇒.<br />

Al deze eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> geld<strong>en</strong> mutatis mutandis ook voor de relatie .<br />

Eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> 1.4<br />

Voor elke x,y,z,t ∈ R geldt<br />

1. x < y ⇔ x + z < y + z. Je mag bij beide led<strong>en</strong> e<strong>en</strong>zelfde term optell<strong>en</strong> (of<br />

aftrekk<strong>en</strong>). Met als gevolg: als je e<strong>en</strong> term van lid verandert, verandert hij<br />

van tek<strong>en</strong>.<br />

2. (x < y <strong>en</strong> z > 0) ⇒ xz < yz. Je mag beide led<strong>en</strong> verm<strong>en</strong>igvuldig<strong>en</strong> met<br />

e<strong>en</strong>zelfde strikt positieve factor.<br />

3. (x < y <strong>en</strong> z > 0) ⇒ x<br />

z<br />

positief getal.<br />

y<br />

< . Je mag beide led<strong>en</strong> del<strong>en</strong> door e<strong>en</strong>zelfde strikt<br />

z<br />

4. (x < y <strong>en</strong> z < 0) ⇒ xz > yz. Verm<strong>en</strong>igvuldig je beide led<strong>en</strong> met e<strong>en</strong>zelfde<br />

strikt negatieve factor dan draait de ongelijkheid om.<br />

5. (x < y <strong>en</strong> z < 0) ⇒ x y<br />

> . Deel je beide led<strong>en</strong> door e<strong>en</strong>zelfde strikt<br />

z z<br />

negatieve factor, dan draait de ongelijkheid om.<br />

6. (x < y <strong>en</strong> z < t) ⇒ x + z < y + t. Je mag bij twee ongelijkhed<strong>en</strong> lid aan lid<br />

optell<strong>en</strong>.<br />

7. Als y,z,t > 0, geldt (x < y <strong>en</strong> z < t) ⇒ xz < yt. Als y,z,t strikt positief<br />

zijn, mag je bij de led<strong>en</strong> van twee ongelijkhed<strong>en</strong> lid aan lid verm<strong>en</strong>igvuldig<strong>en</strong>.<br />

8. Als x,y = 0 hetzelfde tek<strong>en</strong> hebb<strong>en</strong>, geldt (x < y ⇔ 1 1<br />

> ). Voor<br />

x y<br />

getall<strong>en</strong> met e<strong>en</strong>zelfde tek<strong>en</strong> geldt: omkering draait de ongelijkheid om.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


<strong>13</strong> - 4<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

9. Als x,y = 0 teg<strong>en</strong>gesteld tek<strong>en</strong> hebb<strong>en</strong>, geldt (x < y ⇔ 1 1<br />

< ). Voor<br />

x y<br />

getall<strong>en</strong> met teg<strong>en</strong>gesteld tek<strong>en</strong> geldt: omkering behoudt de ongelijkheid.<br />

10. Als x,y 0, geldt (x < y ⇔ x 2 < y 2 ). Kwadrater<strong>en</strong> behoudt de ongelijkheid<br />

van positieve getall<strong>en</strong>.<br />

11. Als x,y 0, geldt (x < y ⇔ x 2 > y 2 ). Kwadrater<strong>en</strong> draait de ongelijkheid<br />

om bij negatieve getall<strong>en</strong>.<br />

12. Als x,y 0, geldt (x < y ⇔ √ x < √ y). Worteltrekk<strong>en</strong> behoudt de ongelijkheid<br />

van positieve getall<strong>en</strong>.<br />

Het is e<strong>en</strong> mooie oef<strong>en</strong>ing zelf aan te ton<strong>en</strong> hoe deze eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> all<strong>en</strong> volg<strong>en</strong> uit<br />

de eerste twee. We hoev<strong>en</strong> dus niet al deze eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> te onthoud<strong>en</strong>. Eig<strong>en</strong>lijk<br />

volstaat het de eerst twee te k<strong>en</strong>n<strong>en</strong> <strong>en</strong> misschi<strong>en</strong> ook de vierde.<br />

Voor de laatste vijf eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> betaat er ook e<strong>en</strong> alternatieve manier om ze te memoriser<strong>en</strong>.<br />

We gaan ev<strong>en</strong> dieper in op de laatste vijf eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong>.<br />

In deze eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> wordt het gedrag van de ongelijkheid bestudeerd t.o.v. van de<br />

omkering of het nem<strong>en</strong> van het kwadraat of de worteltrekking, maar hoe zit het bijvoorbeeld<br />

als we de derdemacht will<strong>en</strong> nem<strong>en</strong> van beide led<strong>en</strong> of de derdemachtswortel?<br />

Blijft de ongelijkheid dan behoud<strong>en</strong> of draait ze om, of hangt dit af van het tek<strong>en</strong> van<br />

de beide led<strong>en</strong> van de ongelijkheid?<br />

• We zoem<strong>en</strong> ev<strong>en</strong> in op eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> (10) <strong>en</strong> (11).<br />

Bekijk<strong>en</strong> we de grafiek van de functie met voorschrift f(x) = x 2 , dan illustreert<br />

de figuur links dat<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie<br />

als a,b 0, dan geldt a < b ⇔ a 2 < b 2


<strong>13</strong> - 5<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

of anders geformuleerd, de functie f is strikt stijg<strong>en</strong>d 1 op R + .<br />

Eig<strong>en</strong>schap (10) drukt dus eig<strong>en</strong>lijk uit dat de functie strikt stijg<strong>en</strong>d is op R + 0 .<br />

De rechtse figuur illustreert dat<br />

als a,b 0, dan geldt a < b ⇔ a 2 > b 2<br />

of anders geformuleerd, de functie f is strikt dal<strong>en</strong>d 2 op R − .<br />

Eig<strong>en</strong>schap (11) drukt dus eig<strong>en</strong>lijk uit dat de functie strikt dal<strong>en</strong>d is op R − 0 .<br />

Op R is f noch strikt stijg<strong>en</strong>d noch strikt dal<strong>en</strong>d zodat als<br />

a < 0 < b, je niet kan wet<strong>en</strong> of a 2 < b 2 , ofwel a 2 > b 2 ,<br />

zoals je op volg<strong>en</strong>de figur<strong>en</strong> kan inzi<strong>en</strong>.<br />

Algeme<strong>en</strong> geldt wel voor alle a,b ∈ R<br />

|a| < |b| ⇔ a 2 < b 2 .<br />

In plaats van eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> (10) <strong>en</strong> (11) te memoriser<strong>en</strong>, hoev<strong>en</strong> we <strong>en</strong>kel de<br />

grafiek van de functie kwadrater<strong>en</strong> te bekijk<strong>en</strong> <strong>en</strong> vast te stell<strong>en</strong> waar die functie<br />

strikt stijg<strong>en</strong>d of dal<strong>en</strong>d is.<br />

Wat we hier geleerd hebb<strong>en</strong> uit de grafiek van de specifieke functie kwadrater<strong>en</strong><br />

kunn<strong>en</strong> we natuurlijk veralgem<strong>en</strong><strong>en</strong> naar andere functies.<br />

1E<strong>en</strong> functie f is strikt stijg<strong>en</strong>d op e<strong>en</strong> deelverzameling B van het domein als voor elke x,y ∈ B<br />

geldt dat (x < y ⇒ f(x) < f(y)).<br />

Het is niet zo moeilijk in te zi<strong>en</strong> dat ev<strong>en</strong>goed geldt dat f strikt stijg<strong>en</strong>d is op e<strong>en</strong> deelverzameling B<br />

als <strong>en</strong> alle<strong>en</strong> als voor elke x,y ∈ B geldt dat (x < y ⇔ f(x) < f(y)). De omgekeerde pijl bij de<br />

ongelijkhed<strong>en</strong> is immers e<strong>en</strong> gevolg van het strikt stijg<strong>en</strong>d zijn.<br />

2E<strong>en</strong> functie f is strikt dal<strong>en</strong>d op e<strong>en</strong> deelverzameling B van het domein als voor elke x,y ∈ B<br />

geldt dat (x < y ⇔ f(x) > f(y)).<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


<strong>13</strong> - 6<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

• Zo hal<strong>en</strong> we uit de grafiek van de functie met voorschrift f(x) = 1<br />

x<br />

dat deze functie op R − 0 <strong>en</strong> R + 0 strikt dal<strong>en</strong>d is zodat als a <strong>en</strong> b hetzelfde tek<strong>en</strong><br />

hebb<strong>en</strong> bij omkering de ongelijkheid omdraait (eig<strong>en</strong>schap (8)) d.w.z.<br />

als a <strong>en</strong> b hetzelfde tek<strong>en</strong> hebb<strong>en</strong>, dan geldt a < b ⇔ 1<br />

a<br />

> 1<br />

b<br />

maar uit de grafiek blijkt ook dat de ongelijkheid niet omdraait als a <strong>en</strong> b<br />

verschill<strong>en</strong> van tek<strong>en</strong> (eig<strong>en</strong>schap (9)) d.w.z.<br />

als a < 0 < b, dan geldt a < b ⇔ 1<br />

a<br />

• Zo wet<strong>en</strong> we ook dat de functie f met voorschrift f(x) = √ x<br />

strikt stijg<strong>en</strong>d is op R + wat eig<strong>en</strong>schap (12) aantoont.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie<br />

< 1<br />

b .


<strong>13</strong> - 7<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

Het strikt stijg<strong>en</strong>d of strikt dal<strong>en</strong>d zijn van functies levert dus eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> voor de<br />

ongelijkhed<strong>en</strong>:<br />

Eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> 1.5<br />

1. Als fe<strong>en</strong> strikt stijg<strong>en</strong>de functie is op e<strong>en</strong> deelverzameling B van het domein,<br />

dan geldt voor alle x,y ∈ B<br />

x < y ⇔ f(x) < f(y).<br />

E<strong>en</strong> strikt stijg<strong>en</strong>de functie behoudt de ongelijkheid, anders gezegd is ordebewar<strong>en</strong>d.<br />

2. Als f e<strong>en</strong> strikt dal<strong>en</strong>de functie is op e<strong>en</strong> deelverzameling B van het domein,<br />

dan geldt voor alle x,y ∈ B<br />

x < y ⇔ f(x) > f(y).<br />

E<strong>en</strong> strikt dal<strong>en</strong>de functie draait de ongelijkheid om, anders gezegd is ordeomker<strong>en</strong>d<br />

Hierbij is het nuttig volg<strong>en</strong>de stelling uit de analyse in herinnering te br<strong>en</strong>g<strong>en</strong>.<br />

Eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> 1.6<br />

Als de functie f afleidbaar is op het op<strong>en</strong> interval ]a,b[, dan geldt<br />

1. als f ′ (x) > 0 voor elke x ∈]a,b[, dan is f strikt stijg<strong>en</strong>d in ]a,b[,<br />

2. als f ′ (x) < 0 voor elke x ∈]a,b[, dan is f strikt dal<strong>en</strong>d in ]a,b[.<br />

Door het strikt stijg<strong>en</strong> of dal<strong>en</strong> van bek<strong>en</strong>de functies te bekijk<strong>en</strong> kunn<strong>en</strong> we eig<strong>en</strong>schap<br />

1.4 onmiddellijk aanvull<strong>en</strong> met tal van voorbeeld<strong>en</strong>. We gev<strong>en</strong> er hier <strong>en</strong>kele. Het is<br />

niet moeilijk daar nog tal van voorbeeld<strong>en</strong> aan toe te voeg<strong>en</strong>.<br />

Eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> 1.7<br />

1. Als n ∈ N <strong>en</strong> n is ev<strong>en</strong>, dan geldt<br />

(a) voor positieve x,y ∈ R dat (x < y ⇔ x n < y n ),<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


<strong>13</strong> - 8<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

(b) voor negatieve x,y ∈ R dat (x < y ⇔ x n > y n ).<br />

2. Als n ∈ N <strong>en</strong> n is onev<strong>en</strong>, dan geldt voor elke x,y ∈ R (x < y ⇔ x n < y n ).<br />

3. Als x,y ∈ [−π π , ], dan geldt (x < y ⇔ sin x < sin y).<br />

2 2<br />

4. Als x,y ∈ R, dan geldt (x < y ⇔ e x < e y ).<br />

5. Als x,y ∈ R, dan geldt (x < y ⇔ ln x < ln y).<br />

Uiteraard hoev<strong>en</strong> we niet al deze eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> te onthoud<strong>en</strong>, het is veel e<strong>en</strong>voudiger<br />

uit de grafiek<strong>en</strong> van bek<strong>en</strong>de functies de eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> van ongelijkhed<strong>en</strong> af te leid<strong>en</strong>.<br />

We vond<strong>en</strong> hier ook e<strong>en</strong> antwoord op e<strong>en</strong> eerder gesteld probleem. E<strong>en</strong> ongelijkheid<br />

blijft behoud<strong>en</strong> als we van beide led<strong>en</strong> de derdemacht nem<strong>en</strong>, de derdemachtsfunctie<br />

immers strikt stijg<strong>en</strong>d op R, dus ordebewar<strong>en</strong>d.<br />

Voorbeeld<strong>en</strong> 1.8<br />

1. Onderzoek voor welke x ∈ R geldt dat<br />

Oplossing<br />

1<br />

x 2 + 3<br />

x 2 + 3 < 5<br />

1<br />

x 2 + 3<br />

> 1<br />

5 .<br />

> 1<br />

5<br />

⇕ beide led<strong>en</strong> zijn positief, bij omkering draait de ongelijkheid om (eig. 1.4(8))<br />

⇕ e<strong>en</strong> term die van lid verandert, verandert van tek<strong>en</strong> (eig. 1.4(1))<br />

x 2 < 5 − 3 = 2<br />

⇕ beide led<strong>en</strong> positief, worteltrekk<strong>en</strong> mag, behoudt de ongelijkheid (eig. 1.4(12))<br />

√ x 2 < √ 2<br />

⇕ √ x 2 = |x|zie verder hfdst. 5 eig. 5.6(5)<br />

|x| < √ 2<br />

− √ 2 < x < √ 2<br />

⇕ als r ∈ R + 0 dan (|x| < r ⇔ −r < x < r), zie verder hfdst. 5 eig. 5.2( 1)<br />

De oplossingsverzameling 3 is dus V =] − √ 2, √ 2 [.<br />

3 De oplossingsverameling is de verzameling van alle x ∈ R die voldo<strong>en</strong> aan het gestelde probleem.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


2. Onderzoek voor welke x ∈ R + 0 geldt dat<br />

Oplossing<br />

x + 1<br />

√ x > 2<br />

<strong>13</strong> - 9<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

x + 1<br />

√ x > 2.<br />

⇕ beide led<strong>en</strong> maal de strikt positieve factor √ x (eig. 1.4(2))<br />

x + 1 > 2 √ x<br />

⇕ kwadrater<strong>en</strong> is ordebewar<strong>en</strong>d voor pos. getall<strong>en</strong> (eig. 1.4(10))<br />

(x + 1) 2 > 4( √ x) 2 = 4x<br />

x 2 + 2x + 1 − 4x > 0<br />

⇕ e<strong>en</strong> term die van lid verandert, verandert van tek<strong>en</strong> (eig. 1.4(1))<br />

⇕<br />

x 2 − 2x + 1 > 0<br />

⇕<br />

(x − 1) 2 > 0<br />

Dit is steeds voldaan als x = 1 zodat de oplossingsverzameling V = R + 0 \{1} is.<br />

3. Stel ε > 0 e<strong>en</strong> strikt positief reëel getal <strong>en</strong> n ∈ N e<strong>en</strong> natuurlijk getal dat voldoet<br />

aan n 7 <strong>en</strong> n 3<br />

. Toon aan dat<br />

ε<br />

2n + 7<br />

2n 2 + n + 5<br />

< ε.<br />

Bewijs<br />

Toon eerst m.b.v. eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> 1.4 aan dat e<strong>en</strong> breuk met positieve noemer<br />

groter wordt als je de teller groter maakt <strong>en</strong>/of de noemer kleiner(maar steeds<br />

positief). Zodat voor de gegev<strong>en</strong> n volg<strong>en</strong>de ongelijkhed<strong>en</strong> geld<strong>en</strong><br />

2n + 7<br />

2n 2 + n + 5<br />

(1)<br />

<br />

2n + n<br />

2n 2 + n + 5<br />

Met volg<strong>en</strong>de verantwoording<strong>en</strong><br />

(2)<br />

3n<br />

2n2 (3) 3<br />

=<br />

2n<br />

(4)<br />

3<br />

2<br />

(1) de teller wordt groter (n 7), de breuk dus ook,<br />

1 3<br />

ε<br />

ε<br />

2<br />

< ε.<br />

(2) de positieve noemer wordt kleiner maar nog steeds positief , de breuk wordt<br />

groter,<br />

(3) de factor n = 0 mag geschrapt word<strong>en</strong>,<br />

(4) de positieve noemer wordt kleiner maar nog steeds positief (n 3<br />

), de breuk<br />

ε<br />

wordt groter. <br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


<strong>13</strong> - 10<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

4. Toon aan dat als x,y ∈ R met x > 10 <strong>en</strong> (y − 4) 2 < 4 geldt dat xy > 20.<br />

Bewijs<br />

(y − 4) 2<br />

< 4<br />

⇕ beide led<strong>en</strong> pos., worteltrekk<strong>en</strong> mag, behoudt ongelijkheid (eig. 1.4(12))<br />

<br />

(y − 4) 2 < 2<br />

⇕<br />

√ x2 = |x| zie verder hfdst. 5 eig. 5.6(5)<br />

|y − 4| < 2<br />

−2 < y − 4 < 2<br />

⇕ als r ∈ R + 0 dan (|x| < r ⇔ −r < x < r), zie verder hfdst. 5 eig. 5.2(1)<br />

⇕ e<strong>en</strong> term die van lid verandert, verandert van tek<strong>en</strong> (eig. 1.4(1))<br />

4 − 2 < y < 4 + 2<br />

⇕<br />

2 < y < 6<br />

Omdat x > 10 <strong>en</strong> y > 2) dus beide strikt positief volgt uit eig. 1.4(7) dat<br />

xy > 20.<br />

(Zijn alle led<strong>en</strong> van twee ongelijkhed<strong>en</strong> strikt positief dan mag m<strong>en</strong> lid aan lid<br />

verm<strong>en</strong>igvuldig<strong>en</strong>). <br />

5. Toon aan dat als x,y ∈ R + <strong>en</strong> x < y ook geldt dat<br />

Bewijs<br />

We bekijk<strong>en</strong> de functie f met voorschrift f(x) = x<br />

Voor elke x ∈ R + is f ′ (x) =<br />

Door eig<strong>en</strong>schap 1.5 volgt uit<br />

dus<br />

x<br />

1 + x<br />

1 + x .<br />

< y<br />

1 + y .<br />

1<br />

(1 + x) 2 > 0 zodat f strikt stijg<strong>en</strong>d is op R+ .<br />

0 x < y dat f(x) < f(y),<br />

x<br />

1 + x<br />

< y<br />

1 + y .<br />

֒→ Maak nu oef<strong>en</strong>ing 1. t.e.m. oef<strong>en</strong>ing 8. van paragraaf 4.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


<strong>13</strong> - 11<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

2 Oploss<strong>en</strong> van ongelijkhed<strong>en</strong> met behulp van het<br />

tek<strong>en</strong>verloop van eerste <strong>en</strong> tweedegraadsfuncties<br />

2.1 Tek<strong>en</strong>verloop van eerste <strong>en</strong> tweedegraadsfuncties<br />

De grafiek van de functie f met voorschrift f(x) = ax + b met a,b ∈ R <strong>en</strong> a = 0 is e<strong>en</strong><br />

rechte, <strong>en</strong> is strikt stijg<strong>en</strong>d als a > 0 <strong>en</strong> strikt dal<strong>en</strong>d als a < 0. Het nulpunt van f is<br />

−b/a. Hieruit hal<strong>en</strong> we volg<strong>en</strong>d tek<strong>en</strong>verloop (tek<strong>en</strong>tabel) voor f(x) = ax + b<br />

x −b/a<br />

ax + b tek<strong>en</strong> van −a 0 tek<strong>en</strong> van a<br />

De grafiek van de functie f met voorschrift f(x) = ax 2 +bx+c met a,b,c ∈ R <strong>en</strong> a = 0<br />

is e<strong>en</strong> parabool.<br />

We hebb<strong>en</strong> te mak<strong>en</strong> met e<strong>en</strong> bergparabool als a < 0 <strong>en</strong> e<strong>en</strong> dalparabool als a > 0.<br />

Als D = b 2 − 4ac 0 (D noemt m<strong>en</strong> de discriminant) vind<strong>en</strong> we de nulpunt<strong>en</strong> van f<br />

met de wortelformule<br />

Als D < 0 heeft f ge<strong>en</strong> nulpunt<strong>en</strong>.<br />

Dit geeft dus volg<strong>en</strong>de tek<strong>en</strong>tabell<strong>en</strong>.<br />

x1,2 = −b ± √ D<br />

.<br />

2a<br />

• Als D > 0 heeft de parabool twee verschill<strong>en</strong>de snijpunt<strong>en</strong> met de x-as.<br />

Hieruit hal<strong>en</strong> we volg<strong>en</strong>d tek<strong>en</strong>verloop voor f(x) = ax 2 + bx + c.<br />

x x1 x2<br />

ax 2 + bx + c tek<strong>en</strong> van a 0 tek<strong>en</strong> van −a 0 tek<strong>en</strong> van a<br />

• Als D = 0 heeft de parabool twee sam<strong>en</strong>vall<strong>en</strong>de snijpunt<strong>en</strong> met de x-as.<br />

Hieruit hal<strong>en</strong> we volg<strong>en</strong>d tek<strong>en</strong>verloop voor f(x) = ax 2 + bx + c.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie<br />

x x1 = x2<br />

ax 2 + bx + c tek<strong>en</strong> van a 0 tek<strong>en</strong> van a


<strong>13</strong> - 12<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

• Als D < 0 heeft de parabool ge<strong>en</strong> snijpunt<strong>en</strong> met de x-as.<br />

Hieruit hal<strong>en</strong> we volg<strong>en</strong>d tek<strong>en</strong>verloop voor f(x) = ax 2 + bx + c.<br />

x<br />

ax 2 + bx + c tek<strong>en</strong> van a<br />

Voorbeeld<strong>en</strong> 2.1<br />

1. Onderzoek voor welke x ∈ R geldt dat 8 − 4x < 0.<br />

Oplossing<br />

Het nulpunt is 2.<br />

a = −4, het tek<strong>en</strong> van −4 is −.<br />

Dit geeft volg<strong>en</strong>de tek<strong>en</strong>tabel<br />

x 2<br />

8 − 4x + 0 −<br />

De oplossingsverzameling is dus V = ]2, +∞[<br />

2. Onderzoek voor welke x ∈ R geldt dat x 2 + 5x + 6 0.<br />

Oplossing<br />

De discriminant: D = 25 − 4.6 = 1.<br />

−5 + 1<br />

De nulpunt<strong>en</strong> zijn: x1 = = −2 <strong>en</strong> x2 =<br />

2<br />

a = 1, het tek<strong>en</strong> van 1 is +.<br />

Dit geeft volg<strong>en</strong>de tek<strong>en</strong>tabel<br />

−5 − 1<br />

2<br />

x −3 −2<br />

x 2 + 5x + 6 + 0 − 0 +<br />

= −3.<br />

De oplossingsverzameling is dus V =] − ∞, −3] ∪ [−2, +∞[.<br />

3. Onderzoek voor welke x ∈ R geldt dat −2x 2 + 4x − 5 0.<br />

Oplossing<br />

De discriminant: D = 16 − 40 = −24 < 0.<br />

Er zijn dus ge<strong>en</strong> nulpunt<strong>en</strong>.<br />

a = −2, het tek<strong>en</strong> van −2 is −.<br />

Dit geeft volg<strong>en</strong>de tek<strong>en</strong>tabel<br />

De oplossingsverzameling is dus leeg.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie<br />

x<br />

−2x 2 + 4x − 5 −


2.2 Tek<strong>en</strong>verloop van rationale functies<br />

<strong>13</strong> - <strong>13</strong><br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

Rationale functies zijn functies waarvan het functievoorschrift e<strong>en</strong> breuk is waarvan<br />

teller <strong>en</strong> de noemer veelterm<strong>en</strong> zijn (de noemer is e<strong>en</strong> niet-nul veelterm).<br />

Om hiervan e<strong>en</strong> tek<strong>en</strong>tabel op te stell<strong>en</strong> zull<strong>en</strong> we eerst teller <strong>en</strong> noemer ontbind<strong>en</strong> in<br />

eerste <strong>en</strong> tweedegraadsveelterm<strong>en</strong>.<br />

Het vervolg van de werkwijze illustrer<strong>en</strong> we met e<strong>en</strong> voorbeeldoef<strong>en</strong>ing.<br />

Onderzoek voor welke x ∈ R geldt dat (4 − x2 )(3x 2 − 9x + 6)<br />

2x + 4<br />

Oplossing<br />

We mak<strong>en</strong> voor elk van de factor<strong>en</strong> van teller <strong>en</strong> noemer e<strong>en</strong> apart tek<strong>en</strong>verloop <strong>en</strong><br />

br<strong>en</strong>g<strong>en</strong> dit alles sam<strong>en</strong> in één tabel.<br />

(4 − x 2 ) heeft twee nulpunt<strong>en</strong>: 2 <strong>en</strong> −2.<br />

(3x 2 − 9x + 6) heeft twee nulpunt<strong>en</strong>: 1 <strong>en</strong> 2.<br />

(2x + 4) heeft één nulpunt: −2.<br />

Dit geeft volg<strong>en</strong>de sam<strong>en</strong>vatt<strong>en</strong>de tabel (de nulpunt<strong>en</strong> word<strong>en</strong> steeds geord<strong>en</strong>d van<br />

klein naar groot):<br />

0.<br />

x −2 1 2<br />

4 − x2 − 0 + + + 0 −<br />

3x2 − 9x + 6 + + + 0 − 0 +<br />

2x + 4 − 0 + + + + +<br />

(4 − x2 )(3x2 − 9x + 6)<br />

2x + 4<br />

+ | + 0 − 0 −<br />

De vertikale streep bij het nulpunt van de noemer duidt aan dat de breuk er niet<br />

gedefinieerd is.<br />

De oplossingsverzameling is dus V = [1, +∞[.<br />

De laatste regel van de tabel kan m<strong>en</strong> ook onmiddellijk neerschrijv<strong>en</strong> zonder het apart<br />

tek<strong>en</strong>verloop van de verschill<strong>en</strong>de factor<strong>en</strong> uit teller <strong>en</strong> noemer op te schrijv<strong>en</strong>. Ga<br />

hiervoor als volgt te werk:<br />

• Maak onmiddellijk het schema met bov<strong>en</strong>aan de verschill<strong>en</strong>de nulpunt<strong>en</strong> van<br />

teller <strong>en</strong> noemer (geord<strong>en</strong>d van klein naar groot), met telk<strong>en</strong>s de vermelding van<br />

de multipliciteit m van dit nulpunt, d.w.z. het aantal maal dat dit punt nulpunt is<br />

van één der factor<strong>en</strong> van de rationale uitdrukking (twee sam<strong>en</strong>vall<strong>en</strong>de nulpunt<strong>en</strong><br />

moet m<strong>en</strong> tweemaal tell<strong>en</strong>).<br />

• In de onderste lijn van het schema duidt m<strong>en</strong> dan met e<strong>en</strong> vertikale streep | de<br />

nulpunt<strong>en</strong> aan van de factor<strong>en</strong> in de noemer, de rester<strong>en</strong>de nulpunt<strong>en</strong> geeft<br />

m<strong>en</strong> aan met e<strong>en</strong> 0.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


<strong>13</strong> - 14<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

• Dan zet m<strong>en</strong> onderaan rechts het tek<strong>en</strong> van het product van de hoogstegraadscoëfficiënt<strong>en</strong><br />

van elk der lineaire <strong>en</strong> tweedegraadsfactor<strong>en</strong>.<br />

• Vervolg<strong>en</strong>s vult m<strong>en</strong> de tek<strong>en</strong>s aan van rechts naar links. Telk<strong>en</strong>s m<strong>en</strong> springt<br />

over e<strong>en</strong> nulpunt met onev<strong>en</strong> multipliciteit verandert het tek<strong>en</strong>.<br />

• Telk<strong>en</strong>s m<strong>en</strong> springt over e<strong>en</strong> nulpunt met ev<strong>en</strong> multipliciteit verandert het tek<strong>en</strong><br />

niet.<br />

Voor de rationale uitdrukking (4 − x2 )(3x 2 − 9x + 6)<br />

2x + 4<br />

omdat −2 nulpunt is van 2x + 4 <strong>en</strong> 4 − x 2 is m = 2,<br />

omdat 1 <strong>en</strong>kel nulpunt is van 3x 2 − 9x + 6 is m = 1,<br />

omdat 2 nulpunt is van 4 − x 2 <strong>en</strong> 3x 2 − 9x + 6 is m = 2.<br />

uit vorige oef<strong>en</strong>ing geeft dat dus:<br />

x −2 (m = 2) 1 (m = 1) 2 (m = 2)<br />

(4 − x2 )(3x2 − 9x + 6)<br />

2x + 4<br />

+ | + 0 − 0 −<br />

De − onderaan rechts in de tabel is het tek<strong>en</strong> van het product van alle hoogstegraadscoëfficiënt<strong>en</strong>:<br />

het tek<strong>en</strong> van ((−1) · 3 · 2) is −.<br />

Voorbeeld 2.2<br />

Onderzoek voor welke x ∈ R geldt dat (2x − 3)(x2 − 5x + 4)<br />

x 2 (−x 2 + 2x − 1)<br />

Oplossing<br />

(2x − 3) heeft e<strong>en</strong> nulpunt 3/2,<br />

(x 2 − 5x + 4) heeft twee nulpunt<strong>en</strong> 1 <strong>en</strong> 4,<br />

x 2 heeft 0 tweemaal als nulpunt,<br />

(−x 2 + 2x − 1) heeft 1 tweemaal als nulpunt.<br />

Zodat voor 0 de multipliciteit m = 2,voor 1 is de multipliciteit m = 3 <strong>en</strong> voor 3/2 <strong>en</strong><br />

4 de multipliciteit m = 1.<br />

Op de laatste lijn komt bij nulpunt<strong>en</strong> van factor<strong>en</strong> uit de noemer e<strong>en</strong> | bij de andere<br />

e<strong>en</strong> 0.<br />

Onderaan rechts van de tabel beginn<strong>en</strong> we met e<strong>en</strong> − dit is het tek<strong>en</strong> van(2·1·1·(−1)).<br />

Dit geeft volg<strong>en</strong>de tabel:<br />

x 0 (m = 2) 1 (m = 3) 3/2 (m = 1) 4 (m = 1)<br />

(2x − 3)(x2 − 5x + 4)<br />

x2 (−x2 + 2x − 1)<br />

+ | + | − 0 + 0 −<br />

De oplossingsverzameling is dus V =]1, 3/2 ] ∪ [4, +∞[.<br />

֒→ Maak nu oef<strong>en</strong>ing 9. t.e.m. oef<strong>en</strong>ing <strong>13</strong>. van paragraaf 4.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie<br />

0.


<strong>13</strong> - 15<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

3 <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> van het type 4 px+qy+r ≶ 0 grafisch<br />

oploss<strong>en</strong> in R 2<br />

We onderstell<strong>en</strong> p <strong>en</strong> q niet beide nul. Als q = 0 kunn<strong>en</strong> we dit type ongelijkhed<strong>en</strong><br />

herleid<strong>en</strong> naar e<strong>en</strong> ongelijkheid van de vorm y ≶ ax + b met a,b ∈ R.<br />

Als q = 0 <strong>en</strong> p = 0 wordt de ongelijkheid herleid naar de vorm x ≶ b met b ∈ R.<br />

Bekijk<strong>en</strong> we de functie f met functievoorschrift f(x) = 2x − 1, dan is y = 2x − 1<br />

de vergelijking van de grafiek van deze functie f. De grafische voorstelling hiervan in<br />

het vlak R 2 is e<strong>en</strong> rechte l.<br />

R<br />

y<br />

2x − 1<br />

✻<br />

(x,y)<br />

•<br />

• (x, 2x − 1)<br />

x<br />

Bekijk<strong>en</strong> we nu alle punt<strong>en</strong> op e<strong>en</strong> vertikale rechte met e<strong>en</strong>zelfde vaste x-coördinaat.<br />

Alle punt<strong>en</strong> (x,y) ∈ R 2 strikt bov<strong>en</strong> de rechte l hebb<strong>en</strong> e<strong>en</strong> y-coördinaat die strikt<br />

groter is dan de y-coördinaat van het punt op de rechte l <strong>en</strong> voldo<strong>en</strong> dus aan de<br />

ongelijkheid y > 2x − 1, terwijl de punt<strong>en</strong> strikt onder de rechte l voldo<strong>en</strong> aan de<br />

ongelijkheid y < 2x − 1.<br />

Dit kunn<strong>en</strong> we do<strong>en</strong> voor elke vertikale rechte. We kunn<strong>en</strong> dus besluit<strong>en</strong> dat alle punt<strong>en</strong><br />

(x,y) ∈ R 2 van het halfvlak strikt bov<strong>en</strong> de rechte l voldo<strong>en</strong> aan de ongelijkheid<br />

y > 2x − 1 <strong>en</strong> alle punt<strong>en</strong> (x,y) ∈ R 2 van het halfvlak strikt onder de rechte l<br />

voldo<strong>en</strong> aan de ongelijkheid y < 2x − 1<br />

Uiteraard bepaalt de ongelijkheid y 2x − 1 het bov<strong>en</strong>ste halfvlak met de punt<strong>en</strong><br />

op de rechte l, <strong>en</strong> y 2x − 1 het onderste halfvlak met de punt<strong>en</strong> op de rechte l.<br />

Algeme<strong>en</strong> kunn<strong>en</strong> we stell<strong>en</strong><br />

4 Met a ≶ b bedoel<strong>en</strong> we alle ongelijkhed<strong>en</strong> van het type a < b, a > b, a b of a b.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie<br />

l<br />

✲<br />

R


<strong>13</strong> - 16<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

Eig<strong>en</strong>schap 3.1<br />

Als y = ax + b met a,b ∈ R de vergelijking is van e<strong>en</strong> niet-vertikale rechte l in het<br />

(x,y)−vlak, dan bepaalt<br />

1. y > ax + b het halfvlak bov<strong>en</strong> de rechte l zonder de punt<strong>en</strong> op de rechte l,<br />

2. y < ax + b het halfvlak onder de rechte l zonder de punt<strong>en</strong> op de rechte l,<br />

3. y ax + b het halfvlak bov<strong>en</strong> de rechte l met de punt<strong>en</strong> op de rechte l,<br />

4. y ax + b het halfvlak onder de rechte l met de punt<strong>en</strong> op de rechte l.<br />

Als x = b met b ∈ R de vergelijking is van e<strong>en</strong> vertikale rechte l in het (x,y)−vlak,<br />

dan bepaalt<br />

5. x > b het halfvlak rechts van de rechte l zonder de punt<strong>en</strong> op de rechte l,<br />

6. x < b het halfvlak links van de rechte l zonder de punt<strong>en</strong> op de rechte l,<br />

7. x b het halfvlak rechts de rechte l met de punt<strong>en</strong> op de rechte l,<br />

8. x b het halfvlak links van de rechte l met de punt<strong>en</strong> op de rechte l.<br />

Om e<strong>en</strong> stelsel ongelijkhed<strong>en</strong> van bov<strong>en</strong>staande vorm<strong>en</strong> grafisch op te loss<strong>en</strong>, loss<strong>en</strong><br />

we elke ongelijkheid afzonderlijk op <strong>en</strong> bepal<strong>en</strong> dan het geme<strong>en</strong>schappelijke deel (de<br />

doorsnede) van de verkreg<strong>en</strong> oplossingsverzameling<strong>en</strong>.<br />

Voorbeeld<strong>en</strong> 3.2<br />

1. Zoek alle (x,y) ∈ R 2 die voldo<strong>en</strong> aan 2x − y + 4 > 0.<br />

Oplossing<br />

De gegev<strong>en</strong> ongelijkheid is gelijkwaardig met y < 2x + 4.<br />

We tek<strong>en</strong><strong>en</strong> de rechte l met vergelijking y = 2x + 4. De oplossingsverzameling is<br />

dus het halfvlak onder de rechte l zonder de punt<strong>en</strong> op de rechte (eig. 3.1(2)).<br />

2. Zoek alle (x,y) ∈ R 2 die voldo<strong>en</strong> aan<br />

⎧<br />

⎨<br />

⎩<br />

x 10<br />

y 15<br />

3x + y 60<br />

Oplossing<br />

We tek<strong>en</strong><strong>en</strong> de recht<strong>en</strong> met vergelijking<strong>en</strong> x = 10, y = 15 <strong>en</strong> y = −3x + 60.<br />

Voor elk van de ongelijkhed<strong>en</strong> bepal<strong>en</strong> we de oplossingsverzameling.<br />

Voor x 10 is dit het halfvlak rechts van de vertikale rechte x = 10 met de<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


<strong>13</strong> - 17<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

punt<strong>en</strong> op de rechte zelf (eig. 3.1(7)).<br />

Voor y 15 is dit het halfvlak bov<strong>en</strong> de horizontale rechte y = 15 met de punt<strong>en</strong><br />

op de rechte zelf (eig. 3.1(3)).<br />

Voor y −3x+60 is dit het halfvlak onder de rechte met de punt<strong>en</strong> op de rechte<br />

zelf (eig. 3.1(4)).<br />

De oplossingsverzameling van het stelsel bestaat dus uit de punt<strong>en</strong> binn<strong>en</strong> de<br />

driehoek ABC <strong>en</strong> op de rand<strong>en</strong> ervan.<br />

y<br />

15<br />

֒→ Maak nu oef<strong>en</strong>ing 14. van paragraaf 4.<br />

✻<br />

A(10, 30)<br />

•<br />

4 Oef<strong>en</strong>ing<strong>en</strong> ongelijkhed<strong>en</strong><br />

• •<br />

(10, 15)C B(15, 15)<br />

10 20<br />

✲<br />

x<br />

1. Onderzoek welke x ∈ R voldo<strong>en</strong> aan de gegev<strong>en</strong> ongelijkheid.<br />

<br />

1<br />

(a) ln √x + 6<br />

3 > 0<br />

7<br />

x − 2<br />

(b) √ < 2<br />

x + 1<br />

(c) (x − 1) 2 < x 2 + 4x − 5<br />

log x − 1<br />

(d) 2 <br />

log x<br />

log(x + 1)<br />

(e) 2 <br />

log x<br />

√<br />

(f) e<br />

x ln(1/2)<br />

< e<br />

5 ln(1/2)<br />

3√<br />

x2 + 27x − 1<br />

(g)<br />

> 3<br />

x<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


<strong>13</strong> - 18<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

<br />

3 x + 8<br />

(h) > x − 2<br />

x<br />

<br />

3<br />

1<br />

(i) ln √x + 1 − 1 > 2<br />

Vergeet ook niet na te gaan voor welke x ∈ R beide led<strong>en</strong> gedefinieerd zijn.<br />

2. Toon aan dat voor elke x ∈ [− π<br />

4<br />

π<br />

, ] geldt dat<br />

4<br />

1<br />

cos2 x + sin2 x 5<br />

2 .<br />

3. Toon aan dat voor elke x,y ∈ R + 0 waarbij x < y geldt dat<br />

1 + 2x − x 3<br />

x<br />

> 1 + 2y − y3<br />

.<br />

y<br />

4. Zij ε > 0 e<strong>en</strong> strikt positief reëel getal <strong>en</strong> n ∈ N e<strong>en</strong> natuurlijk getal dat voldoet<br />

aan n ><br />

7<br />

ε<br />

Toon aan dat<br />

2<br />

.<br />

7<br />

√ n + 3 < ε.<br />

5. Stel R ∈ R e<strong>en</strong> willekeurig reëel getal <strong>en</strong> n ∈ N e<strong>en</strong> natuurlijk getal dat voldoet<br />

R + 1<br />

aan n 3 <strong>en</strong> n > .<br />

2<br />

Toon aan dat 2n2 − 3<br />

> R.<br />

n<br />

6. Zij ε > 0 e<strong>en</strong> vast strikt positief reëel getal.<br />

Zoek welke voorwaard<strong>en</strong> (in functie van ε) aan e<strong>en</strong> natuurlijk getal K ∈ N moet<strong>en</strong><br />

opgelegd word<strong>en</strong> opdat voor alle natuurlijke getall<strong>en</strong> n K zou geld<strong>en</strong><br />

7<br />

(a)<br />

n2 < ε;<br />

− 2<br />

7<br />

(b)<br />

n2 < ε.<br />

+ 2<br />

7. Toon aan dat voor alle n ∈ N geldt dat √ n + 2 − √ n + 1 < √ n + 1 − √ n.<br />

8. E<strong>en</strong> rij reële getall<strong>en</strong> u0,u1,u2,... waarvoor e<strong>en</strong> index K ∈ N bestaat zodat<br />

(a) voor elk natuurlijk getal n K geldt dat un un+1 heet stijg<strong>en</strong>d vanaf de<br />

index K.<br />

(b) voor elk natuurlijk getal n K geldt dat un un+1 heet dal<strong>en</strong>d vanaf de<br />

index K.<br />

Onderzoek of volg<strong>en</strong>de rij<strong>en</strong> stijg<strong>en</strong>d of dal<strong>en</strong>d zijn vanaf e<strong>en</strong> bepaalde index.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


(a) un =<br />

2n − 1<br />

3n + 4<br />

(b) un = n<br />

n 2 + 4<br />

(c) un = 1 − 1<br />

n 2<br />

(d) un = tan π<br />

4n<br />

(e) un = 10n<br />

n!<br />

<strong>13</strong> - 19<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

met n ∈ N0<br />

met n ∈ N0<br />

9. Onderzoek telk<strong>en</strong>s welke x ∈ R voldo<strong>en</strong> aan de gegev<strong>en</strong> ongelijkheid.<br />

(a) 2(x 2 + 1) 5x<br />

(b) x 2 (x 2 + 3) < (x + 6)(x 2 + 3)<br />

(c) (x 2 + x) 2 > (x 2 + 5) 2<br />

(d) (x + 1) 3 < 27<br />

(e)<br />

(f)<br />

(g)<br />

(h)<br />

(x − 5)2 x − 5<br />

<<br />

x − 4 x − 4<br />

2x x<br />

<br />

x − 1 x − 2<br />

x2 + 25<br />

6x2 3x − 4 2x − 3<br />

+<br />

− 17x + 12 2x − 3 3x − 4<br />

3(x + 2) 3<br />

x 2 + 7x + 10<br />

x(x + 2)3<br />

x 2 + 7x + 10<br />

10. Onderzoek welke x ∈ R voldo<strong>en</strong> aan de gegev<strong>en</strong> ongelijkheid.<br />

(a) 1<br />

< 3<br />

x<br />

(b) √ x + 3 < x − 2<br />

(c)<br />

3√<br />

4x x<br />

11. Bepaal alle x ∈ R waarvoor<br />

2 − x<br />

x − 3<br />

de sinus is van e<strong>en</strong> hoek.<br />

12. Bepaal de parameter r ∈ R opdat volg<strong>en</strong>de vierkantsvergelijking twee verschill<strong>en</strong>de<br />

reële oplossing<strong>en</strong> zou hebb<strong>en</strong> die beide groter zijn dan −1.<br />

x 2 + rx − 1/2 = 0<br />

<strong>13</strong>. Onderzoek welke x ∈ [−1, 1] met x = 0 voldo<strong>en</strong> aan tanx2<br />

sin x<br />

14. Zoek grafisch welke (x,y) ∈ R 2 voldo<strong>en</strong> aan volg<strong>en</strong>d stelsel.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie<br />

1<br />

cosx .


<strong>13</strong> - 20<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

(a)<br />

(b)<br />

⎧<br />

⎨<br />

⎩<br />

⎧<br />

⎨<br />

⎩<br />

x < y<br />

x − 1 > 0<br />

x + y < 3<br />

x − y + 3 0<br />

3x + y < 0<br />

x + 2y + 3 > 0<br />

5 Absolute <strong>waarde</strong><br />

5.1 Definitie <strong>en</strong> betek<strong>en</strong>is<br />

Definitie 5.1<br />

Voor e<strong>en</strong> reëel getal a ∈ R definiër<strong>en</strong> we de <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong> van a als<br />

|a| def<br />

<br />

a als a 0,<br />

=<br />

−a als a < 0.<br />

Zo is bijvoorbeeld |5| = 5, | − π| = π <strong>en</strong> |1 − √ 2| = √ 2 − 1.<br />

Voorbeeld 5.2<br />

Los volg<strong>en</strong>de vergelijking op |x + 5| = 2.<br />

Oplossing<br />

• Als x + 5 0 is |x + 5| = x + 5 = 2 zodat x = −3.<br />

• Als x + 5 < 0 is |x + 5| = −(x + 5) = −x − 5 = 2 zodat x = −7.<br />

De oplossingsverzameling is dus V = {−3, −7}.<br />

We kunn<strong>en</strong> de oef<strong>en</strong>ing ook anders oploss<strong>en</strong> door op de getall<strong>en</strong>as te zoek<strong>en</strong> naar de<br />

visuele betek<strong>en</strong>is van de <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong>.<br />

We zi<strong>en</strong> dat<br />

0<br />

a<br />

1. als a 0 • • ✲<br />

R<br />

✛ |a| = a ✲<br />

a 0<br />

2. als a < 0 • •<br />

✲<br />

R<br />

✛ |a| = −a ✲<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


Zodat<br />

<strong>13</strong> - 21<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

|a| is de afstand van a tot 0 bij de voorstelling op de getall<strong>en</strong>as.<br />

Analoog kan je op de getall<strong>en</strong>as uitzoek<strong>en</strong> dat voor elke ligging van twee getall<strong>en</strong><br />

x,y ∈ R geldt<br />

|x − y| is de afstand van x tot y bij de voorstelling op de getall<strong>en</strong>as.<br />

We hernem<strong>en</strong> nu vorige oef<strong>en</strong>ing.<br />

Voorbeeld 5.3<br />

Los volg<strong>en</strong>de vergelijking op |x + 5| = 2.<br />

Oplossing<br />

De afstand van x tot −5 op de getall<strong>en</strong>as moet 2 zijn dus kan x <strong>en</strong>kel −5+2 <strong>en</strong> −5 −2<br />

zijn.<br />

De oplossingsverzameling is dus ook hier V = {−3, −7}.<br />

֒→ Maak nu oef<strong>en</strong>ing 1. <strong>en</strong> oef<strong>en</strong>ing 2. van paragraaf 6.<br />

Met deze visuele voorstelling voor og<strong>en</strong> zijn ook volg<strong>en</strong>de equival<strong>en</strong>ties snel nagetrokk<strong>en</strong>.<br />

5.2 Eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong><br />

Eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> 5.4<br />

Als x,a ∈ R <strong>en</strong> r ∈ R + 0 , dan is<br />

1. |x| < r ⇔ −r < x < r<br />

2. |x| > r ⇔ x < −r of r < x<br />

3. |x − a| < r ⇔ a − r < x < a + r<br />

4. |x − a| > r ⇔ x < a − r of a + r < x.<br />

Beide eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> geld<strong>en</strong> ook als je < (resp. >) vervangt door (resp.).<br />

(1) wordt verklaard door<br />

−r x 0 r<br />

• •<br />

• • ✲<br />

✛ ✲<br />

R<br />

|x|<br />

✛ ✲✛<br />

✲<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie<br />

r r


<strong>13</strong> - 22<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

(3) wordt verklaard door<br />

a − r x a a + r<br />

• •<br />

• • ✲<br />

✛ ✲<br />

R<br />

|x − a|<br />

✛ ✲✛<br />

✲<br />

r r<br />

Voorbeeld<strong>en</strong> 5.5<br />

1. Onderzoek welke x ∈ R voldo<strong>en</strong> aan |x − 5| < 9.<br />

Oplossing<br />

|x − 5| < 9 de afstand tuss<strong>en</strong> x <strong>en</strong> 5 is kleiner dan 9<br />

⇕ eig. 5.2(3)<br />

5 − 9 < x < 5 + 9<br />

⇕<br />

−4 < x < 14<br />

De oplossingsverzameling is dus V =] − 4, 14 [.<br />

2. Onderzoek welke x ∈ R voldo<strong>en</strong> aan |x + 3| > 5<br />

Oplossing<br />

|x + 3| > 5 de afstand tuss<strong>en</strong> x <strong>en</strong> −3 is groter dan 5<br />

⇕ eig. 5.2(4)<br />

x < −3 − 5 of −3 + 5 < x<br />

⇕<br />

x < −8 of 2 < x<br />

De oplossingsverzameling is dus V = ]−∞, −8[ ∪ ]2, +∞[ .<br />

3. Onderzoek welke x ∈ R voldo<strong>en</strong> aan |x 2 − 3| < 9.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


Oplossing<br />

<strong>13</strong> - 23<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

|x 2 − 3| < 9 de afstand tuss<strong>en</strong> x 2 <strong>en</strong> 3 is kleiner dan 9<br />

⇕ eig. 5.2(3)<br />

3 − 9 < x 2 < 3 + 9<br />

⇕<br />

−6 < x 2 < 12<br />

⇕ −6 < x 2 is automatisch voldaan <strong>en</strong> is dus ge<strong>en</strong> voor<strong>waarde</strong><br />

x 2 < 12<br />

⇕ beide led<strong>en</strong> pos., worteltrekk<strong>en</strong> mag, behoudt de ongelijkheid (eig. 1.4 (12))<br />

√ √ √<br />

x2 < 12 = 2 3<br />

√<br />

⇕ x2 = |x| eig. 5.6(5)<br />

|x| < 2 √ 3<br />

⇕ eig. 5.2(3)<br />

−2 √ 3 < x < 2 √ 3.<br />

De oplossingsverzameling is dus V =<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie<br />

<br />

−2 √ 3, 2 √ <br />

3 .


<strong>13</strong> - 24<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

We somm<strong>en</strong> hier nog <strong>en</strong>kele eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> op van de <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong> (zonder bewijs).<br />

Eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> 5.6<br />

Als x,y,z ∈ R, geldt<br />

1. −|x| x |x|<br />

2. |x| = 0 ⇔ x = 0<br />

3. |x| = | − x|<br />

4. |x| 2 = x 2 = |x 2 |<br />

5. √ x 2 = |x|<br />

6. ( √ x) 2 = x maar hier is x o anders bestaat de wortel niet!<br />

7. |x y| = |x||y|, de <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong> van het product is het product van de<br />

<strong>absolute</strong> waard<strong>en</strong>.<br />

<br />

<br />

8. <br />

x<br />

<br />

|x|<br />

y<br />

= met y = 0, de <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong> van het quotiënt is het quotiënt van<br />

|y|<br />

de <strong>absolute</strong> waard<strong>en</strong>.<br />

9. |x + y| |x| + |y| eerste driehoeksongelijkheid<br />

10. |x−y| |x−z|+|z −y| eerste driehoeksongelijkheid (equival<strong>en</strong>te vorm)<br />

11. | |x| − |y| | |x − y| tweede driehoeksongelijkheid<br />

Opmerking 5.7<br />

Let op met (9) kan je aanton<strong>en</strong> dat |x − y| |x| + |y|.<br />

In het tweede lid staat effectief e<strong>en</strong> “ + ”.<br />

Voorbeeld<strong>en</strong> 5.8<br />

<br />

<br />

1. Onderzoek welke x ∈ R voldoet aan <br />

2x<br />

<br />

3 < 1.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


Oplossing<br />

<br />

<br />

<br />

2x<br />

<br />

3 <br />

|2||x|<br />

|3|<br />

− 3<br />

2<br />

2|x|<br />

3<br />

< 1<br />

⇕ eig<strong>en</strong>schap 5.6(7) <strong>en</strong> (8)<br />

< 1<br />

⇕<br />

< 1<br />

<strong>13</strong> - 25<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

⇕ beide led<strong>en</strong> verm<strong>en</strong>igvuldig<strong>en</strong> met de positieve factor 3<br />

2<br />

|x| < 3<br />

2<br />

⇕ eig<strong>en</strong>schap 5.2(1)<br />

< x < 3<br />

2<br />

<br />

De oplossingsverzameling is dus V = − 3<br />

<br />

3<br />

, .<br />

2 2<br />

(eig. 1.4(2))<br />

2. Als x,y ∈ R, ε ∈ R + 0 <strong>en</strong> er geldt dat |x − y| < ε, kan je dan e<strong>en</strong> <strong>waarde</strong> vind<strong>en</strong><br />

voor ε waarvoor |y|<br />

< |x|?<br />

2<br />

Oplossing<br />

De tweede driehoeksongelijkheid legt e<strong>en</strong> verband tuss<strong>en</strong> |x|, |y| <strong>en</strong> |x − y|. We<br />

zull<strong>en</strong> daarmee aan de slag gaan.<br />

We wet<strong>en</strong> dat | |x| − |y| | |x − y| <strong>en</strong> verder dat |x − y| < ε zodat door de<br />

transitiviteit geldt dat<br />

| |x| − |y| | < ε<br />

−ε < |x| − |y| < ε<br />

⇕ eig<strong>en</strong>schap 5.2(1)<br />

⇕ als e<strong>en</strong> term van lid verandert, verandert hij van tek<strong>en</strong> (eig. 1.4(1))<br />

|y| − ε < |x| < |y| + ε<br />

Als we bijvoorbeeld ε = |y|<br />

kiez<strong>en</strong> geeft de linkse ongelijkheid het gevraagde<br />

2<br />

|y|<br />

< |x|.<br />

2<br />

֒→ Maak nu oef<strong>en</strong>ing 3. t.e.m. oef<strong>en</strong>ing 17. van paragraaf 6.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


<strong>13</strong> - 26<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

6 Oef<strong>en</strong>ing<strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

1. Berek<strong>en</strong> (zonder rek<strong>en</strong>machine) volg<strong>en</strong>de <strong>absolute</strong> waard<strong>en</strong>.<br />

(a) |2 − 9|<br />

(b) | − 2 − (−6)|<br />

2. Los volg<strong>en</strong>de vergelijking<strong>en</strong> op.<br />

(a) |x| = 5<br />

(b) |2x + 5| = 4<br />

(c) | √ 2 − √ 7|<br />

(d) |1, 1 − 5, 2|<br />

(c) |x − 3| = 7<br />

<br />

<br />

(d) x<br />

<br />

<br />

− 1<br />

= 1<br />

2<br />

3. Als |x − 4| < 2, ga na welke uitsprak<strong>en</strong> over x waar zijn <strong>en</strong> welke fout. Bewijs de<br />

juiste uitsprak<strong>en</strong> <strong>en</strong> geef e<strong>en</strong> teg<strong>en</strong>voorbeeld voor de foute uitsprak<strong>en</strong>.<br />

(a) 2 < x < 6<br />

(b) 0 < x < 4<br />

(c) −1 < − x<br />

< 0<br />

2<br />

(d) 1 < 6<br />

(e) 0 < x − 2 < 4<br />

(f) 0 <<br />

< 3<br />

x 1 1<br />

<<br />

x 6<br />

(g) −6 < −x < 2<br />

(h) −6 < −x < −2<br />

<br />

<br />

4. Onderzoek welke x ∈ R0 voldo<strong>en</strong> aan <br />

2<br />

5 − <br />

x<br />

> 1.<br />

5. Onderzoek welke x ∈ R + voldo<strong>en</strong> aan | √ x + 3| < 9.<br />

6. Zij R ∈ R e<strong>en</strong> willekeurig reëel getal. Zoek één voor<strong>waarde</strong> (in term<strong>en</strong> van R)<br />

voor e<strong>en</strong> natuurlijk getal n ∈ N opdat zeker zou geld<strong>en</strong> dat −n 2 < R.<br />

7. Welk van volg<strong>en</strong>de twee uitsprak<strong>en</strong> is correct? Bewijs de juiste uitspraak <strong>en</strong> geef<br />

e<strong>en</strong> teg<strong>en</strong>voorbeeld voor de foute uitspraak.<br />

Als x,y ∈ R dan geldt<br />

(a) |x − y| |x| − |y|;<br />

(b) |x − y| |x| + |y|.<br />

8. Stel x,y ∈ R met |x − 3| < 1 <strong>en</strong> |y − 5| < 2,<br />

toon aan dat |x + y − 8| < 3.<br />

9. Stel x,y ∈ R met |x − y| < 7,<br />

toon aan dat |y| − 7 < |x| < |y| + 7.<br />

10. Stel x ∈ R met |x + 2| < 1/3,<br />

toon aan dat |6x − 2| < 16.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


<strong>13</strong> - 27<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

11. Veronderstel dat x,y ∈ R voldo<strong>en</strong> aan |x + 5| 2 <strong>en</strong> |y + 5| 6.<br />

Hoe groot kan |x − y| dan maximaal zijn? Geef e<strong>en</strong> concreet voorbeeld waarvoor<br />

die maximale <strong>waarde</strong> van |x − y| bereikt wordt.<br />

12. Bestaan er x,y,z, ∈ R waarvoor |x+1| 2, |y+1| 3, |y −z| 1 <strong>en</strong> |x−z| 7?<br />

Argum<strong>en</strong>teer! (d.w.z. als je “ja ” antwoordt, moet je e<strong>en</strong> concreet voorbeeld<br />

gev<strong>en</strong>; als je “nee” antwoordt moet je bewijz<strong>en</strong> dat dergelijke x,y <strong>en</strong> z niet<br />

kunn<strong>en</strong> bestaan.)<br />

<strong>13</strong>. Zoek het grootst mogelijk domein van de functie f met voorschrift f(x) =<br />

4 − |x|.<br />

14. Tek<strong>en</strong> (zonder gebruik van e<strong>en</strong> grafisch rek<strong>en</strong>machine) de grafiek van de functies<br />

met volg<strong>en</strong>de voorschrift<strong>en</strong><br />

(a) f(x) = |x|<br />

(b) f(x) = |x|<br />

x − |x|<br />

(d) f(x) =<br />

2<br />

x + |x|<br />

x<br />

(e) f(x) =<br />

2<br />

|x − 1|<br />

(c) f(x) = (f) f(x) = | sin x|<br />

x − 1<br />

(g) f(x) = sin |x|<br />

15. Stel f e<strong>en</strong> functie met e<strong>en</strong> gegev<strong>en</strong> grafiek, kan je algeme<strong>en</strong> beschrijv<strong>en</strong> hoe je de<br />

grafiek van de functies met volg<strong>en</strong>d voorschrift verkrijgt uit de grafiek van f?<br />

(a) |f|(x) = |f(x)|<br />

(b) g(x) = f(|x|)<br />

16. Tek<strong>en</strong> (zonder gebruik van e<strong>en</strong> grafisch rek<strong>en</strong>machine) de grafiek van de functies<br />

met volg<strong>en</strong>d voorschrift. Ga telk<strong>en</strong>s uit van de grafiek van de fucnctie met voorschrift<br />

f(x) = |x|.<br />

(a) f(x) = |x − 3|<br />

(b) f(x) = |x + 3|<br />

(c) f(x) = |x| − 3<br />

(d) f(x) = −|x − 3|<br />

17. Zoek grafisch welke (x,y) ∈ R 2 voldo<strong>en</strong> aan |x| + |y| 1.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie<br />

(e) f(x) = ||x| − 3|<br />

(f) f(x) = ||x| + 3|


<strong>13</strong> - 28<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

7 Oplossing<strong>en</strong><br />

7.1 Oplossing<strong>en</strong> van paragraaf 4<br />

1. (a) ]0, 49[<br />

(b) ] − 1, 8[<br />

(c) ] − ∞, −6[ ∪ ]1, +∞[<br />

(d) [ 1<br />

, 1[<br />

10<br />

(e) ]0, 1[ ∪ [ 1 + √ 5<br />

, +∞[<br />

2<br />

(f) ]25, +∞[<br />

(g) ] − 1, 0[ ∪ ] 1<br />

, 1[<br />

27<br />

(h) ] − ∞, −2] ∪ ]0, +∞[<br />

1<br />

(i) ]0,<br />

( 3√ e2 + 1 − 1) 2[<br />

<br />

2. Toon eerst aan dat voor elke x ∈ − π π<br />

<br />

, geldt dat sin<br />

4 4<br />

2 x 1/2 <strong>en</strong><br />

Deze twee ongelijkhed<strong>en</strong> verder lid aan lid optell<strong>en</strong>.<br />

3. Definieer de functie met voorschrift f(x) =<br />

4.<br />

1<br />

cos 2 x<br />

2.<br />

1 + 2x − x3<br />

. Nu is f<br />

x<br />

′ (x) = − 2x3 + 1<br />

x2 ,<br />

zodat de afgeleide strikt negatief is op R + 0 . De functie f is dus strikt dal<strong>en</strong>d op<br />

R + 0 .<br />

7<br />

√ <<br />

n + 3 7<br />

√ <<br />

n 7 7 = ε<br />

ε<br />

Vul zelf aan met de nodige verantwoording<strong>en</strong>.<br />

5. 2n2 − 3<br />

n<br />

2n2 − n<br />

n<br />

= n(2n − 1)<br />

n<br />

= 2n − 1 > 2(<br />

R + 1<br />

) − 1 = R<br />

2<br />

Vul zelf aan met de nodige verantwoording<strong>en</strong>.<br />

<br />

7<br />

6. (a) Neem bijvoorbeeld K 2 <strong>en</strong> K > + 2. (Andere voorwaard<strong>en</strong> zijn mo-<br />

ε<br />

gelijk).<br />

<br />

7<br />

(b) Neem bijvoorbeeld K > . (Andere voorwaard<strong>en</strong> zijn mogelijk).<br />

ε<br />

7. Vorm om tot √ n + 2 + √ n < 2 √ n + 1. Verder kwadrater<strong>en</strong> vere<strong>en</strong>voudig<strong>en</strong> <strong>en</strong><br />

nogmaals kwadrater<strong>en</strong> geeft e<strong>en</strong> equival<strong>en</strong>te ongelijkheid die altijd voldaan is.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


8. (a) Stijg<strong>en</strong>d vanaf K = 0.<br />

(b) Dal<strong>en</strong>d vanaf K = 3.<br />

(c) Stijg<strong>en</strong>d vanaf K = 0.<br />

(d) Dal<strong>en</strong>d vanaf K = 0.<br />

(e) Dal<strong>en</strong>d vanaf K = 10.<br />

9. (a) [1/2, 2]<br />

(b) ] − 2, 3[<br />

(c) ]5, +∞[<br />

(d) ] − ∞, 2[<br />

(e) ] − ∞, 4[ ∪ ]5, 6[<br />

(f) [0, 1[ ∪ ]2, 3]<br />

(g) ] − ∞, 0] ∪ ]4/3, 3/2[ ∪ [3, +∞[<br />

(h) ] − 5, −2[ ∪ ] − 2, 3]<br />

10. (a) ] − ∞, 0[ ∪ ]1/3, +∞[<br />

(b) ] 5 + √ 21<br />

, +∞[<br />

2<br />

(c) [−2, 0] ∪ [2, +∞[<br />

11. ] − ∞, 5/2]<br />

12. r < 1/2<br />

<strong>13</strong>. [−1, 0[ ∪ ]0, 1]<br />

<strong>13</strong> - 29<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

14. (a) De punt<strong>en</strong> binn<strong>en</strong> de driehoek ABC zonder de rand<strong>en</strong>.<br />

Hierbij is A = (1 , 2),B = (3/2 , 3/2) <strong>en</strong> C = (1 , 1).<br />

(b) De punt<strong>en</strong> binn<strong>en</strong> de driehoek ABC sam<strong>en</strong> met de rand AB.<br />

Hierbij is A = (−3/4 , 9/4),B = (−3 , 0) <strong>en</strong> C = (3/5 , −9/5).<br />

7.2 Oplossing<strong>en</strong> van paragraaf 6<br />

1. (a) 7<br />

(b) 4<br />

(c) √ 7 − √ 2<br />

(d) 4, 1<br />

2. (a) {−5 , 5}<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


<strong>13</strong> - 30<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

(b) {−9/2 , −1/2}<br />

(c) {−4 , 10}<br />

(d) {0 , 4}<br />

3. (a) Waar.<br />

(b) Onwaar, teg<strong>en</strong>voorbeeld x = 5.<br />

(c) Onwaar, teg<strong>en</strong>voorbeeld x = 4.<br />

(d) Waar.<br />

(e) Waar.<br />

(f) Onwaar, teg<strong>en</strong>voorbeeld x = 3.<br />

(g) Waar.<br />

(h) Waar.<br />

4. ] − ∞, 0[ ∪ ]0, 1/3[ ∪ ]1/2, +∞[<br />

5. [0, 36[<br />

6. n > |R|<br />

7. (a) Onwaar. Teg<strong>en</strong>voorbeeld x = 3 <strong>en</strong> y = 5.<br />

(b) Waar.<br />

8. |x + y − 8| |x − 3| + |y − 5| 1 + 2 = 3.<br />

9. ||x| − |y|| |x − y| < 7 maak nu gebruik van eig<strong>en</strong>schap 5.2 nummer 3.<br />

10. |6x − 2| = |6(x + 2) − 14| 6|x + 2| + 14 < 6(1/3) + 14 = 16.<br />

11. |x − y| |x − (−5)| + | − 5 − y| = |x + 5| + |y + 5| 2 + 6 = 8 De maximale<br />

afstand is 8.<br />

Die maximale afstand wordt bereikt voor x = −3 <strong>en</strong> y = −11 of voor x = −7 <strong>en</strong><br />

y = 1.<br />

12. Ne<strong>en</strong>. |x − z| |x − y| + |y − z| |x + 1| + |1 + y| + |y − z| 2 + 3 + 1 = 6.<br />

Als je zorgt dat de eerste drie ongelijkhed<strong>en</strong> geld<strong>en</strong> is de afstand tuss<strong>en</strong> x <strong>en</strong><br />

z automatisch kleiner of gelijk aan 6. Aan de laatste ongelijkheid kan dus niet<br />

voldaan word<strong>en</strong>.<br />

<strong>13</strong>. Het domein is V =] − 4, 4[.<br />

15. (a) De grafiek van |f| wordt uit de grafiek van de functie f bekom<strong>en</strong> door die<br />

del<strong>en</strong> van graf f die onder de x-as ligg<strong>en</strong> te spiegel<strong>en</strong> t.o.v. de x-as. De<br />

del<strong>en</strong> van graf f bov<strong>en</strong> de x-as blijv<strong>en</strong> ongewijzigd.<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie


<strong>13</strong> - 31<br />

<strong>Module</strong> <strong>13</strong>: <strong>Ongelijkhed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> <strong>absolute</strong> <strong>waarde</strong><br />

(b) Rechts van de y-as is de grafiek van g dezelfde als die van f.<br />

Het deel van de grafiek van g links van de y-as is het spiegelbeeld t.o.v. y-as,<br />

van het stuk rechts van de y-as.<br />

17. Alle punt<strong>en</strong> binn<strong>en</strong> <strong>en</strong> op de rand<strong>en</strong> van de ruit ABCD.<br />

Hierbij is A = (0, 1),B = (1, 0),C = (0, −1) <strong>en</strong> D = (−1, 0).<br />

<strong>Zomercursus</strong> <strong>Wiskunde</strong><br />

Groep Wet<strong>en</strong>schap & Technologie

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!