Bank Soal Matematika SMA Pertidaksamaan Rasional

Diketahui:

Pertidaksamaan $\frac{x^2-5x-6}{x^2+x+1}<0$

Ditanya:

Solusi pertidaksamaan?

Dijawab:

Pertidaksamaan rasional dalam bentuk pecahan memiliki bentuk umum

$\frac{f\left(x\right)}{g\left(x\right)}\ge0,\ \frac{f\left(x\right)}{g\left(x\right)}>0,\ \frac{f\left(x\right)}{g\left(x\right)}<0$ , atau $\frac{f\left(x\right)}{g\left(x\right)}\le0$

dengan $f\left(x\right)$ dan $g\left(x\right)$ berupa konstanta maupun polinom.

Ketika kita menjumpai pertidaksamaan yang tidak memiliki bentuk ini, langkah yang harus dilakukan adalah:

1. Membuat salah satu ruas menjadi nol dengan "memindahkan ruas"
2. Menyamakan penyebut
3. Melakukan operasi matematika di bagian pembilang setelah menyamakan penyebut.
4. Mencari pembuat nol dari kedua fungsi, yaitu $f\left(x\right)=0$ dan $g\left(x\right)=0$. Bisa juga dengan pemfaktoran jika bentuk fungsinya adalah fungsi kuadrat.
5. Masukkan nilai pembuat nol tersebut ke garis bilangan. Pastikan di bagian penyebut tidak boleh sama dengan nol.

Pada soal, diketahui bentuk pertidaksamaan adalah

$\frac{x^2-5x-6}{x^2+x+1}<0$ ... (1)

dengan $f\left(x\right)=x^2-5x-6$ dan $g\left(x\right)=x^2+x+1$.

Kita dapat mencari pembuat nol di kedua fungsi tersebut.

$f\left(x\right)=0$

⇔ $x^2-5x-6=0$

⇔ $\left(x-6\right)\left(x+1\right)=0$

$x-6=0$ ⇔ $x=6$ atau

$x+1=0$ ⇔ $x=-1$

$g\left(x\right)=0$

$x^2+x+1=0$

Persamaan ini tidak bisa difaktorkan menggunakan cara biasa. Kita cek terlebih dahulu diskriminannya dengan $D=b^2-4ac$ dengan $a=1,\ b=1,\ c=1$.

$D=1^2-4\cdot1\cdot1=-3<0$

Karena diskriminannya negatif, tidak ada nilai pembuat nol atau akar riil yang memenuhi di fungsi $g\left(x\right)$.

Totalnya, ada dua nilai pembuat nol di $\frac{f\left(x\right)}{g\left(x\right)}$. Selanjutnya, garis bilangan di bawah menunjukkan tanda tiap suku atau unsur di setiap rentang nilai yang dihasilkan dari kedua titik pembuat nol tersebut. Nilainya dimasukkan ke pertidaksamaan (1).

Garis bilangannya ditunjukkan sebagai berikut. Karena tanda pertidaksamaan adalah $<$, kita cari hasil yang negatif.

Pembuktian:

Untuk rentang $-1<x<6$, ambil $x=0$ untuk dimasukkan ke pertidaksamaan (1).

⇔ $\frac{0^2-5\cdot0-6}{0^2+0+1}<0$

⇔ $-\frac{6}{1}<0$

⇔ $-6<0$ ... (2)

Ruas kiri bernilai negatif. Dengan demikian, rentang tersebut benar menghasilkan nilai negatif. Selain itu, pernyataan (2) benar sehingga solusi ini memenuhi pertidaksamaan.

Jadi, solusi dari pertidaksamaan ini adalah $-1<x<6$.