与えられた不等式 $x^3 - x \geq 0$ を満たす $x$ の範囲を求めます。

代数学不等式因数分解三次不等式数直線
2025/7/27
はい、承知いたしました。

1. 問題の内容

与えられた不等式 x3x0x^3 - x \geq 0 を満たす xx の範囲を求めます。

2. 解き方の手順

まず、不等式の左辺を因数分解します。
x3x=x(x21)=x(x1)(x+1)x^3 - x = x(x^2 - 1) = x(x-1)(x+1)
したがって、不等式は
x(x1)(x+1)0x(x-1)(x+1) \geq 0
となります。
次に、左辺が0となる xx の値を求めます。
x=1,0,1x = -1, 0, 1
これらの値をもとに、数直線を 1,0,1-1, 0, 1 で区切り、各区間における x(x1)(x+1)x(x-1)(x+1) の符号を調べます。
* x<1x < -1 のとき: x<0,x1<0,x+1<0x < 0, x-1 < 0, x+1 < 0 より、x(x1)(x+1)<0x(x-1)(x+1) < 0
* 1<x<0-1 < x < 0 のとき: x<0,x1<0,x+1>0x < 0, x-1 < 0, x+1 > 0 より、x(x1)(x+1)>0x(x-1)(x+1) > 0
* 0<x<10 < x < 1 のとき: x>0,x1<0,x+1>0x > 0, x-1 < 0, x+1 > 0 より、x(x1)(x+1)<0x(x-1)(x+1) < 0
* x>1x > 1 のとき: x>0,x1>0,x+1>0x > 0, x-1 > 0, x+1 > 0 より、x(x1)(x+1)>0x(x-1)(x+1) > 0
x(x1)(x+1)0x(x-1)(x+1) \geq 0 を満たすのは、x=1,0,1x = -1, 0, 1 を含む区間であるので、
1x0-1 \leq x \leq 0 または x1x \geq 1
となります。

3. 最終的な答え

1x0-1 \leq x \leq 0 または x1x \geq 1

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