2) Resolver a inequação nos reais: (x⁴ + 12x³ + 6x² – 148x – 15)/(x⁵ – x⁴ – 8x³ + 12x² – x – 3) <= 0

Resolução:

Para resolver essa questão você deve analisar o sinal do numerador e do denominador e depois juntar as duas análises. Vamos fazer então um de cada vez, começando pelo numerador:

x⁴ + 12x³ + 6x² – 148x – 15

Sabemos que as raízes racionais serão divisores de 15. Então se você testar x = 3, verá que ele é raiz:

= x⁴ + 12x³ + 6x² – 148x – 15

= 3⁴ + 12.3³ + 6.3² – 148.3 – 15

= 81 + 12.27 + 6.9 – 444 – 15

= 81 + 324 + 54 – 444 – 15

= 0

Então podemos fatorar o numerador, dividindo-o por x – 3:

x⁴ + 12x³ + 6x² – 148x – 15 | x – 3

-x⁴ + 3x³                                 ———

———-                                x³ + 15x² + 51x + 5

          15x³ + 6x²

         -15x³ + 45x²

         ————

                     51x² – 148x

                    -51x² + 153x

                    ————

                                 5x – 15

                               -5x + 15

                                 ——–

                                          0

E ficamos com:

= x⁴ + 12x³ + 6x² – 148x – 15

= (x – 3).(x³ + 15x² + 51x + 5)

Mas o segunto fator, x³ + 15x² + 51x + 5, também pode ser simplificado, pois como os divisores de 5 podem ser raízes, se você fizer x = -5:

= x³ + 15x² + 51x + 5

= (-5)³ + 15.(-5)² + 51(-5) + 5

= -125 + 15.25 – 255 + 5

= -125 + 375 – 255 + 5

= 0

Então podemos dividí-lo por x + 5:

x³ + 15x² + 51x + 5 | x + 5

-x³ – 5x²                     ——-

———                   x² + 10x + 1

      10x² + 51x

     -10x² – 50x

      ———–

                    x + 5

                    -x – 5

                    ——

                           0

E agora o quociente não tem raízes reais. Vamos resolver essa equação para ver as raízes:

x² + 10x + 1 = 0

Pela fórmula de Báskara encontramos que:

x = -5 +- 2.raiz(6)

Ficamos então com:

x⁴ + 12x³ + 6x² – 148x – 15

= (x – 3).(x + 5).(x² + 10x + 1)

E as raízes são:

x = -5 – 2.raiz(6), -5, -5 + 2.raiz(6), 3

Como temos um polinômio de quarto grau, para valores de x negativos bem pequenos (indo para menos infinito), a função tem valores positivos. Daí a cada raiz o sinal da função troca. O esquema ficaria assim:

+++[-5-2.raiz(6)]—[-5]+++[-5+2.raiz(6)]—[3]+++

As raízes estão entre colchetes e os sinais entre elas são os sinais da função. Veja que -5 – 2.raiz(6) é aproximadamente -9,9 e -5 + 2.raiz(6) é aproximadamente -0,1.

Agora vamos ao denominador:

x⁵ – x⁴ – 8x³ + 12x² – x – 3

Como as raízes racionais desse polinômio podem ser os divisores de 3, se fizermos x = 1 veremos que ele é raiz:

= x⁵ – x⁴ – 8x³ + 12x² – x – 3

= 1⁵ – 1⁴ – 8.1³ + 12.1² – 1 – 3

= 1 – 1 – 8 + 12 – 1 – 3

= 0

Então podemos dividí-lo por x – 1:

x⁵ – x⁴ – 8x³ + 12x² – x – 3 | x – 1

-x⁵ + x⁴                               ———

———-                                x⁴ – 8x² + 4x + 3

             0 -8x³ + 12x²

                  8x³ – 8x²

                  ———–

                           4x² – x

                         -4x² + 4x

                           ———

                                    3x – 3

                                   -3x + 3

                                    ——-

                                            0

E ficamos com:

= x⁵ – x⁴ – 8x³ + 12x² – x – 3

= (x – 1).(x⁴ – 8x² + 4x + 3)

Mas o quociente ainda admite 1 como raiz:

= x⁴ – 8x² + 4x + 3

= 1⁴ – 8.1² + 4.1 + 3

= 1 – 8 + 4 + 3

= 0

Então fazendo a divisão para simplificar:

x⁴ – 8x² + 4x + 3 | x – 1

-x⁴ + x³                 ———

———-                   x³ + x² – 7x – 3

            x³ – 8x²

           -x³ + x²

          ———

                 -7x² + 4x

                 7x² – 7x

                  ———

                        -3x + 3

                          3x – 3

                         ——-

                                 0

E ficamos com:

= x⁵ – x⁴ – 8x³ + 12x² – x – 3

= (x – 1).(x – 1).(x³ + x² – 7x – 3)

= (x – 1)².(x³ + x² – 7x – 3)

Mas o quociente ainda admite -3 como raiz:

= x³ + x² – 7x – 3

= (-3)³ + (-3)² – 7.(-3) – 3

= -27 + 9 + 21 – 3

= 0

E fazendo a divisão:

x³ + x² – 7x – 3 | x + 3

-x³ – 3x²            ——-

———              x² – 2x – 1

       -2x² – 7x

        2x² + 6x

       ———–

                 -x – 3

                   x + 3

                   —–

                         0

E ficamos com:

= x⁵ – x⁴ – 8x³ + 12x² – x – 3

= (x – 1)².(x³ + x² – 7x – 3)

= (x – 1)².(x + 3).(x² – 2x – 1)

E agora o quociente não tem raízes racionais. Então vamos resolver a equação pela fórmula de Báskara para encontrarmos as raízes:

x² – 2x – 1 = 0

x = 1 +- raiz(2)

Então temos todas as raízes:

x = -3, 1 – raiz(2), 1, 1 + raiz(2)

(sendo que o um é uma raiz com multiplicidade 2)

Como temos um polinômio de grau 5, para valores bem pequenos (indo para menos infinito) a função tem sinal negativo. Aí o sinal da função troca a cada raiz. Mas como 1 é uma raiz dupla, a função não troca de sinal nesse ponto. Então o esquema dos sinais fica:

—[-3]+++[1-raiz(2)]—[1]—[1+raiz(2)]+++

Que é o mesmo que:

—[-3]+++[1-raiz(2)]—[1+raiz(2)]+++

As raízes estão entre colchetes e os sinais entre elas são os sinais da função. Veja que 1 – raiz(2) é aproximadamente -0,41 e 1 + raiz(2) é aproximadamente 2,41.

E agora vamos fazer a divisão dos sinais:

+++[-5-2raiz(6)]—[-5]++++++++++++++++[-5+2raiz(6)]——————-[3]+++

————————–[-3]+++[1-raiz(2)]——————–[1+raiz(2)]+++++++++

============================================================

—[-5-2raiz(6)]+++[-5]—]-3[+++]1-raiz(2)[—[-5+2raiz(6)]+++]1+raiz(2)[—[3]+++

Repare que eu coloquei no resultado algumas raízes entre colchetes invertidos ] [, pois as raízes do denominador fazem com que o denominador seja igual a zero e aí a divisão não existe.

Como queremos que essa divisão seja menor ou igual a zero, temos que olhar os sinais do resultado e ver onde temos isso.

Resposta:

S = {x <= -5 – 2.raiz(6) ou -5 <= x < -3 ou 1 – raiz(2) < x <= -5 + 2.raiz(6) ou 1 + raiz(2) < x <= 3} 

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