1. 将分式不等式移项并通分化简为单个分式
将右边的项移至左边并通分:
x2x2−2k2−(x+k)<0
x2x2−2k2−x(x+k)<0
x2x2−2k2−x2−kx<0
xx2−kx−2k2<0
对分子因式分解:
x(x+k)(x−2k)<0
2. 确定关键点并求解关于 $x$ 的不等式
表达式的零点与无意义点(关键点)为 x=−k,x=0,x=2k。
因为 k>0,所以关键点的大小顺序为:−k<0<2k。
通过符号检验法(穿针引线法或分区间讨论符号):
- 当 x>2k 时,+(+)(+)>0
- 当 0<x<2k 时,+(+)(−)<0
- 当 −k<x<0 时,−(+)(−)>0
- 当 x<−k 时,−(−)(−)<0
因此,不等式小于 0 的解集为:
x<−k或0<x<2k
3. 对比两不等式结构,利用换元法将第二问转化
观察第二个不等式:
∣x∣2x2−10<∣x∣+5
注意到 2x2=2∣x∣2,且 10=2(5)2。
令 y=∣x∣ 且 k=5(满足 k>0),原式即化为:
y2y2−2k2<y+k
这与第一问的不等式结构完全相同。
4. 代入第一问结果并求解绝对值不等式
根据第一问结论,解为 y<−k 或 0<y<2k。
将 y=∣x∣ 和 k=5 代回:
- ∣x∣<−5:因为绝对值非负,此情况无解。
- 0<∣x∣<25:
- ∣x∣>0⟹x=0
- ∣x∣<25⟹−25<x<25
综合可得:
−25<x<0或0<x<25
答案第一部分:x<−k 或 0<x<2k
第二部分:−25<x<0 或 0<x<25(或表示为 −25<x<25 且 x=0)