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Secundaria

Inecuaciones lineales y sus soluciones

La ecuación x + 2 = 5 busca una cantidad concreta. La inecuación x + 2 > 5 pregunta qué valores hacen que la suma sea mayor que cinco. La respuesta reúne todos los reales mayores que tres. Vamos a aprender a describir ese conjunto y a conservar el sentido de la comparación en cada paso.

1. Una desigualdad puede incluir muchos valores y también su frontera

x < 2 significa que x es menor que dos.

Cumplen uno, cero, −5 y también 1,9. No cumple dos. En cambio, x ≤ 2 admite los mismos valores y añade el dos, porque el símbolo permite que sea menor o igual.

La flecha reúne infinitos valores que cumplen la condición
-2-10123456x ≤ 2Punto lleno: el extremo está incluido.
La solución es x menor o igual que 2. Se marcan todos los valores hacia la izquierda de la frontera, no solo los enteros etiquetados. El extremo se incluye.

En el dibujo, la línea marcada reúne todos los valores hacia la izquierda de dos. El punto lleno incluye la frontera. No representa solo los enteros escritos bajo la recta: entre uno y dos también hay infinitos reales que cumplen. Resolver significa describir el conjunto entero, no dar solo un ejemplo.

Probar un valor no es resolver todo el conjunto

¿x = 4 cumple x > 1? ¿Es la única solución?

  1. Comparamos el dato

    Cuatro es mayor que uno, así que sí cumple.

  2. Buscamos otros valores

    Dos y 1,5 también cumplen, además de muchos otros.

Resultado

Cuatro cumple, pero el conjunto incluye todos los reales mayores que uno.

Lo comprobamos

Una solución de ejemplo no describe todavía todas las posibilidades.

La igualdad del extremo depende del símbolo

Decide si tres pertenece a x < 3 y a x ≤ 3.

  1. Primera comparación

    3 < 3 es falso.
  2. Segunda comparación

    3 ≤ 3 es verdadero porque se permite igualdad.
Resultado

No pertenece a x < 3; sí pertenece a x ≤ 3.

Lo comprobamos

La frontera es el mismo número, pero una condición la excluye y la otra la incluye.

2. Sumar o restar lo mismo desplaza ambos valores sin cambiar su orden

Si 2 < 5, al sumar tres a ambos lados obtenemos 5 < 8.

Ambos se desplazan la misma distancia sobre la recta y el de la izquierda sigue siendo menor. Lo mismo ocurre al restar la misma cantidad.

Para x + 4 ≤ 9, restamos cuatro a ambos miembros: x + 4 − 4 ≤ 9 − 4, así que x ≤ 5. No hemos cambiado el signo de comparación. Este paso puede deshacerse sumando cuatro y conserva exactamente las soluciones.

Deshacer una suma

Resuelve x + 6 > 10.

  1. Restamos seis a los dos miembros

    x > 10 − 6.
  2. Calculamos

    x > 4.
Resultado

La solución es x > 4.

Lo comprobamos

La frontera cuatro no se incluye porque 4 + 6 es exactamente diez, no mayor.

Deshacer una resta

Resuelve x − 3 ≤ 2.

  1. Sumamos tres en ambos lados

    x ≤ 2 + 3.
  2. Calculamos

    x ≤ 5.
Resultado

La solución es x ≤ 5.

Lo comprobamos

Cinco se incluye: 5 − 3 = 2 cumple menor o igual.

3. Multiplicar o dividir por un negativo invierte el orden

De 2 < 5 obtenemos −2 > −5 al multiplicar por −1.

Sobre la recta, el reflejo respecto a cero intercambia qué punto está a la izquierda. Por eso al multiplicar o dividir ambos miembros por un número negativo debemos invertir < por > y ≤ por ≥.

La flecha reúne infinitos valores que cumplen la condición
-6-5-4-3-2-1012x ≥ -2Punto lleno: el extremo está incluido.
La solución es x mayor o igual que -2. Se marcan todos los valores hacia la derecha de la frontera, no solo los enteros etiquetados. El extremo se incluye.

Si el factor es positivo, el orden se conserva. No invertimos el signo solo porque aparezca un número negativo en cualquier parte: debe ser la operación de multiplicar o dividir los dos miembros por un factor negativo. No multiplicamos por cero para resolver, porque se perdería la información.

Una división negativa

Resuelve −3x ≤ 6.

  1. Dividimos ambos miembros entre −3

    Como el divisor es negativo, ≤ pasa a ≥.
  2. Calculamos

    x ≥ −2.
Resultado

La solución es x ≥ −2.

Lo comprobamos

x = 0 cumple 0 ≤ 6 y está en el lado permitido, a la derecha de −2.

Un resultado negativo no obliga a invertir

Resuelve 2x < −8.

  1. Dividimos entre dos

    El divisor es positivo: conservamos <.
  2. Calculamos

    x < −4.
Resultado

La solución es x < −4.

Lo comprobamos

El −8 no invierte el signo por estar escrito como resultado; la operación fue dividir entre +2.

4. Desarrollamos, reunimos términos y miramos el coeficiente final

Para 4 − 3x ≤ 10, restamos cuatro: −3x ≤ 6.
Dividimos entre −3 e invertimos la comparación: x ≥ −2.

Si hubiera paréntesis, primero distribuiríamos el factor a todos los términos.

Tras reducir puede desaparecer x. Si queda 1 ≤ 4, la condición es verdadera para todos los reales del dominio. Si queda 5 < 1, es falsa para todos y no hay solución. No dividimos por un coeficiente cero: interpretamos la comparación que queda.

Paréntesis con factor negativo

Resuelve −2(x − 1) > 8.

  1. Distribuimos

    −2x + 2 > 8.
  2. Restamos dos

    −2x > 6.
  3. Dividimos entre −2 e invertimos

    x < −3.
Resultado

La solución es x < −3.

Lo comprobamos

Con x = −4, el original vale −2(−5) = 10, mayor que ocho.

Dos casos en los que se cancela x

Clasifica 2x + 1 ≤ 2x + 4 y 2x + 5 < 2x + 1.

  1. Primera condición

    Restar 2x deja 1 ≤ 4, siempre verdadero.
  2. Segunda condición

    Restar 2x deja 5 < 1, siempre falso.
Resultado

La primera admite todos los reales; la segunda no admite ninguno.

Lo comprobamos

Que desaparezca x no determina por sí solo el resultado: hay que leer las constantes.

5. Una desigualdad doble exige dos condiciones simultáneas

−2 < x ≤ 3 significa a la vez x > −2 y x ≤ 3.

La solución es la zona común entre ambas: todo el tramo del dibujo, excluyendo menos dos e incluyendo tres. Es una condición «y», no una elección entre las dos.

Deben cumplirse las dos fronteras a la vez
-4-3-2-1012345−2 < x ≤ 3Intervalo: (−2; 3]
La solución −2<x≤3 incluye todos los reales mayores que menos dos y menores o iguales que tres. La frontera izquierda queda abierta y la derecha cerrada. La línea continua entre ambas representa también números no enteros.

Para −1 < 2x + 3 ≤ 9, restamos tres en las tres partes: −4 < 2x ≤ 6.

Dividimos todas entre dos positivo: −2 < x ≤ 3.

Si dividimos las tres partes por un negativo, se invierten ambas comparaciones y después podemos reordenar el resultado de menor a mayor.

Un tramo con dos extremos incluidos

Resuelve 2 ≤ x + 1 ≤ 5.

  1. Restamos uno en las tres partes

    1 ≤ x ≤ 4.
  2. Leemos ambos extremos

    Uno y cuatro están incluidos.

Resultado

La solución es 1 ≤ x ≤ 4.

Lo comprobamos

Un valor como cinco falla la condición superior aunque cumpla la inferior.

Dividir una comparación doble por un negativo

Resuelve −1 < −2x + 3 ≤ 7.

  1. Restamos tres a todo

    −4 < −2x ≤ 4.
  2. Dividimos entre −2 e invertimos ambos signos

    2 > x ≥ −2.
  3. Ordenamos de menor a mayor

    −2 ≤ x < 2.
Resultado

La solución es −2 ≤ x < 2.

Lo comprobamos

El extremo −2 entra y el dos no: se conservan las condiciones al invertir las dos comparaciones.

6. Los intervalos escriben fronteras y la recta muestra el tramo

Un paréntesis indica que el extremo no entra; un corchete, que sí entra.

Escribimos x < 2 como (−∞; 2) y x ≤ 2 como (−∞; 2].
Para x ≥ −1 usamos [−1; ∞).

El punto y coma separa extremos para no confundirlo con una coma decimal.

La flecha reúne infinitos valores que cumplen la condición
123456789x > 5Punto vacío: el extremo está excluido.
La solución es x mayor que 5. Se marcan todos los valores hacia la derecha de la frontera, no solo los enteros etiquetados. El extremo se excluye.

El infinito no es un número real que pueda incluirse como extremo: siempre queda con paréntesis. En una recta, un círculo vacío excluye la frontera y uno lleno la incluye. En un intervalo acotado revisamos cada extremo por separado.

Una frontera abierta y otra cerrada

Escribe como intervalo −3 < x ≤ 4.

  1. Leemos el extremo izquierdo

    Menos tres no se incluye: paréntesis.

  2. Leemos el derecho

    Cuatro se incluye: corchete.

Resultado

El intervalo es (−3; 4].

Lo comprobamos

−3 falla la primera condición y cuatro cumple ambas.

Una semirrecta hacia la derecha

Escribe como intervalo x > 5.

  1. La frontera cinco está excluida

    Abrimos con paréntesis en cinco.

  2. Se admiten todos los reales mayores

    Continuamos hacia infinito, que siempre lleva paréntesis.

Resultado

El intervalo es (5; ∞).

Lo comprobamos

No cerramos el infinito con corchete porque no es un valor real alcanzable.

7. Si el contexto pide enteros, filtramos la solución real

Resolver 0 ≤ x < 3,2 en los reales incluye decimales como 1,5. Si x cuenta objetos indivisibles y debe ser entero, solo quedan 0, 1, 2 y 3. Primero obtenemos el intervalo y después aplicamos la condición del contexto.

No redondeamos una frontera para inventar nuevas soluciones. Para un entero n < 3, la mayor posibilidad es dos; para n ≤ 3, tres está permitido. Si se habla de naturales, declaramos el convenio: aquí incluimos cero entre ellos, salvo que el problema exija cantidades positivas.

Objetos completos dentro de una condición

n es entero y cumple 1 < n ≤ 4. Enumera las soluciones.

  1. Excluimos la frontera uno

    El primer entero permitido es dos.

  2. Avanzamos hasta el cuatro incluido

    Dos, tres y cuatro.

Resultado

Las soluciones enteras son {2, 3, 4}.

Lo comprobamos

No incluimos 1,5 aunque resuelva la desigualdad real, porque no es entero.

Una cota estricta negativa

n es entero y cumple −3 ≤ n < −1. Enumera las soluciones.

  1. Incluimos menos tres

    La comparación izquierda permite igualdad.

  2. Seguimos hasta antes de menos uno

    Menos dos también cumple; menos uno no.

Resultado

Las soluciones son {−3, −2}.

Lo comprobamos

En la parte negativa de la recta, −2 está entre −3 y −1.

8. Comprobamos un valor interior, otro exterior y las fronteras

Al obtener x ≥ −2 para 4 − 3x ≤ 10, probamos cero: 4 ≤ 10 es verdadero.
Probamos menos tres: 13 ≤ 10 es falso.

Revisamos la frontera menos dos: da diez, que se incluye. Estas pruebas ayudan a detectar un lado pintado al revés.

Los ejemplos de comprobación no demuestran por sí solos que todos los valores del intervalo sean correctos: eso lo justifican las operaciones reversibles. Si un caso permitido por la respuesta falla, sí demuestra que algo salió mal. No sustituimos el método por probar una lista corta.

Detectar un sentido invertido

Alguien propone x > −3 para −2x > 6. Refútalo y corrígelo.

  1. Probamos un valor que su propuesta admite

    x = 0 daría 0 > 6, falso.
  2. Revisamos la operación

    Al dividir entre −2 debemos invertir >.
  3. Escribimos la solución correcta

    x < −3.
Resultado

La solución es x < −3.

Lo comprobamos

La frontera tampoco entra: x = −3 produce igualdad seis, no una cantidad mayor.

Comprobar un extremo abierto

La respuesta propuesta es x ≤ 2 para x + 1 < 3. Comprueba la frontera.

  1. Sustituimos x = 2

    2 + 1 < 3 se convierte en 3 < 3, falso.
  2. Corregimos la inclusión

    Debe ser x < 2, con punto vacío.
Resultado

La frontera dos debe excluirse.

Lo comprobamos

La resta de uno conserva la comparación estricta: el símbolo < no se convierte en ≤.

Ahora lo resolvemos de principio a fin.

EJEMPLO RESUELTO 1

Coeficiente negativo

Resuelve 5−2x≤11.

  1. Restamos cinco a ambos miembros

    −2x ≤ 6.
  2. Dividimos entre −2

    Invertimos la comparación porque el divisor es negativo: x ≥ −3.
  3. Representamos la frontera incluida

    Punto lleno en −3 y semirrecta hacia la derecha.

  4. Escribimos el intervalo

    [−3; ∞).

  5. Comprobamos la frontera

    5 − 2(−3) = 11, que cumple ≤ 11.
Resultado

[−3,∞).

Lo comprobamos

x=0 cumple 5≤11; x=−4 produce 13≤11, falso.

EJEMPLO RESUELTO 2

Dos límites

Resuelve 1<2x+3≤9.

  1. Leemos dos condiciones simultáneas

    1 < 2x + 3 y 2x + 3 ≤ 9.
  2. Restamos tres a las tres partes

    −2 < 2x ≤ 6.
  3. Dividimos entre dos positivo

    −1 < x ≤ 3; las comparaciones conservan el sentido.
  4. Escribimos las fronteras

    −1 abierto y tres cerrado: (−1; 3].

  5. Comprobamos extremos

    En −1 el valor es uno y falla la condición estricta; en tres vale nueve y está permitido.

Resultado

(−1,3].

Lo comprobamos

x=−1 da igualdad excluida; x=3 da 9, incluido.

Los símbolos que hemos usado

< y >
Desigualdades estrictas: menor que y mayor que; excluyen la igualdad.
≤ y ≥
Desigualdades no estrictas: admiten la igualdad.
x
Incógnita real, salvo que se pida una restricción entera.
[a,b]
Intervalo que incluye ambos extremos.
(a,b)
Intervalo que excluye ambos extremos.
∞ y −∞
Indican extensión sin límite; no son extremos reales que puedan incluirse.
Intersección
Valores que satisfacen simultáneamente varias condiciones.

Ahora te toca a ti.

Tienes cinco ejercicios. Inténtalos; las pistas te ayudan si te atascas.

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