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QA #1 Equations, Expressions and Inequalities

background image

QuestionsΒ andΒ AnswersΒ SheetΒ 1

Β 

Equations,Β ExpressionsΒ and InequalitiesΒ Β 

QuestionΒ #1Β 

ProofΒ ofΒ triangleΒ inequalityΒ 
Β 
IΒ understandΒ intuitivelyΒ thatΒ thisΒ is true,Β butΒ I'mΒ embarrassedΒ toΒ say I'mΒ havingΒ aΒ hardΒ timeΒ constructingΒ aΒ 
rigorousΒ proofΒ thatΒ 

|π‘ŽΒ + 𝑏| ≀ |π‘Ž|Β +Β |𝑏|

.

Β 

Answer:Β 

FromΒ yourΒ definitionΒ ofΒ theΒ absoluteΒ value,Β establishΒ firstΒ 

|π‘₯|Β =Β max{π‘₯Β ,Β βˆ’π‘₯}β€ˆπ‘Žπ‘›π‘‘β€ˆΒ Β±Β π‘₯ ≀ |π‘₯|

.Β Β 

ThenΒ youΒ canΒ useΒ Β 

π‘ŽΒ +Β π‘Β βˆ’Β π‘ŽΒ βˆ’Β π‘Β β‰€Β |π‘Ž|Β + 𝑏 ≀ |π‘Ž|Β +Β |𝑏|

,andΒ 

≀ |π‘Ž|Β βˆ’Β π‘Β β‰€Β |π‘Ž|Β +Β |𝑏|

.Β 

Β 

QuestionΒ #2Β 

Solve,Β please:Β Β 

2π‘₯Β =Β π‘₯

2

Β Β 

Answer:Β 

CollectΒ terms toΒ 

1

Β sideΒ andΒ equateΒ toΒ zero.Β 

Thus,Β Β 

π‘₯

2

βˆ’Β 2π‘₯Β =Β 0

Β Β 

ThereΒ isΒ aΒ commonΒ factorΒ 

π‘₯

,Β soΒ weΒ haveΒ 

π‘₯(π‘₯Β βˆ’Β 2)Β =Β 0

Β 

Hence,Β 

π‘₯Β =Β 0Β π‘œπ‘ŸΒ π‘₯Β βˆ’Β 2Β =Β 0Β Β β†’Β Β π‘₯Β =Β 2

Β 

TheΒ answerΒ isΒ 

0

Β andΒ 

2

.Β 

Β 

QuestionΒ #3Β 

a)Β TheΒ proportionΒ toΒ representΒ theΒ numberΒ ofΒ girlsΒ inΒ theΒ school.Β 

Given:Β 

AtΒ aΒ school,Β theΒ schoolΒ populationΒ isΒ Β 

2

5

Β Β boys andΒ thereΒ areΒ 

450

Β studentsΒ atΒ theΒ schoolΒ whoΒ areΒ boys.Β 

b)Β TheΒ steps toΒ solveΒ theΒ equations.Β 

c)Β TheΒ numberΒ ofΒ girlsΒ inΒ school.Β 

Given:Β 

TheΒ population,Β Β 

2

5

π‘₯Β =Β 450

Β Β 

Answer:Β 

a)Β ConceptΒ used:Β 

Rules ofΒ Addition/Subtraction:Β 

-Β TwoΒ numbers withΒ similarΒ signΒ always getΒ addedΒ andΒ theΒ resultingΒ numberΒ willΒ carry theΒ similarΒ sign.Β Β 

-Β TwoΒ numbers withΒ oppositeΒ signsΒ always getΒ subtractedΒ andΒ theΒ resultingΒ numberΒ willΒ carryΒ theΒ signΒ ofΒ 

largerΒ number.Β 

background image

Rules ofΒ Multiplication/Division:Β 

-Β TheΒ product/quotientΒ ofΒ twoΒ similarΒ signΒ numbersΒ is always positive.Β 

-Β TheΒ product/quotientΒ ofΒ twoΒ numbers withΒ oppositeΒ signsΒ is always negative.Β 

Calculation:Β 

InΒ orderΒ toΒ findΒ proportionΒ toΒ representΒ theΒ numberΒ ofΒ girlsΒ inΒ theΒ school,Β observeΒ theΒ thatΒ theΒ proportionΒ ofΒ 

boys isΒ Β 

2

5

Β ,Β soΒ subtractΒ itΒ fromΒ 

1

Β andΒ similify furtherΒ as:Β 

Β 

1Β βˆ’

2

5

=

5

5

βˆ’

2

5

Β Β 

Β 

=

5βˆ’2

5

Β Β 

Β 

=

3

5

Β Β 

Thus,Β theΒ proportionΒ ofΒ girlsΒ inΒ schoolΒ is Β 

3

5

Β .Β 

Β 

QuestionΒ #4Β 

FindΒ aΒ CartesianΒ equationΒ forΒ theΒ curveΒ andΒ identifyΒ it.Β 

Β 

π‘Ÿ

2

cos(2ΞΈ)Β =Β 1

Β Β 

Answer:Β 

StepΒ 1Β 

Given:Β 

TheΒ polarΒ equationΒ 

Β 

π‘Ÿ

2

cos(2ΞΈ)Β =Β 1

Β Β 

StepΒ 2Β Β 

Consider,Β 

Β 

π‘Ÿ

2

cos(2ΞΈ)Β =Β 1

Β Β 

Β 

π‘Ÿ

2

(cos

2

ΞΈΒ βˆ’Β sin

2

ΞΈ)Β =Β 1

Β  Β 

(∡ cos(2θ) = cos

2

ΞΈΒ βˆ’Β sin

2

ΞΈ)

Β Β 

ConsiderΒ theΒ parametric equationΒ 

Β 

π‘₯Β =Β π‘ŸΒ cos

Β Β 

Β 

𝑦 =Β π‘ŸΒ sin

Β Β 

TheΒ implies,Β 

Β 

π‘₯

π‘Ÿ

=Β cos

Β Β 

Β 

𝑦

π‘Ÿ

=Β sin

Β Β 

Then,Β 

Β 

(

π‘₯

π‘Ÿ

)

2

=Β cos

2

Β Β 

Β 

(

𝑦

π‘Ÿ

)

2

=Β sin

2

Β Β 

StepΒ 3Β 

SubstituteΒ Β 

(

π‘₯

π‘Ÿ

)

2

=Β cos

2

πœƒ,Β (

𝑦

π‘Ÿ

)

2

=Β sin

2

πœƒΒ π‘–π‘›Β π‘Ÿ

2

(cos

2

ΞΈΒ βˆ’Β sin

2

ΞΈ)Β =Β 1

Β Β 

π‘Ÿ

2

((

π‘₯

π‘Ÿ

)

2

βˆ’Β (

𝑦

π‘Ÿ

)

2

)Β =Β 1

Β Β 

Β 

π‘Ÿ

2

(

π‘₯

2

π‘Ÿ

2

βˆ’

𝑦

2

π‘Ÿ

2

)Β =Β 1

Β Β 

background image

Β 

π‘Ÿ

2

(

1

π‘Ÿ

2

(π‘₯

2

βˆ’Β π‘¦

2

))Β =Β 1

Β Β 

Β 

π‘₯

2

βˆ’Β π‘¦

2

=Β 1

Β Β 

Therefore,Β theΒ CartesianΒ equationΒ ofΒ Β 

π‘Ÿ

2

cos(2ΞΈ)Β =Β 1 𝑖𝑠 π‘₯

2

βˆ’Β π‘¦

2

=Β 1

Β Β 

Β 

QuestionΒ #5Β 

If Β 

𝑃(0Β < 𝑧 <Β π‘˜)Β =Β 3212

Β Β findΒ andΒ solveΒ k.Β 

Answer:Β 

Solving:Β 

Β 

𝑃(0Β < 𝑧 <Β π‘˜)Β =Β 0.3212

Β Β 

Β 

⇒ 𝑃(𝑧 >Β π‘˜)Β βˆ’Β π‘ƒ(𝑧 <Β 0)Β =Β 0.3212

Β Β 

usingΒ z-table,Β weΒ getΒ 

Β 

⇒ 𝑃(𝑧 <Β π‘˜)Β βˆ’Β 0.5000Β =Β 0.3212

Β Β 

Β 

⇒ 𝑃(𝑧 <Β π‘˜)Β =Β 0.3212Β +Β 0.5000

Β Β 

Β 

⇒ 𝑃(𝑧 <Β π‘˜)Β =Β 0.0.8212

Β Β 

usingΒ z-table,Β weΒ getΒ 

Β 

𝑃(𝑧 <Β 0.92)Β =Β 0.8212

Β 

Β 

π‘˜Β Β =Β Β 0.92

Β Β 

Β 

QuestionΒ #6Β 

WriteΒ theΒ firstΒ expressionΒ inΒ terms ofΒ theΒ secondΒ ifΒ theΒ terminalΒ pointΒ determinedΒ byΒ tΒ isΒ inΒ theΒ givenΒ 

quadrant.Β Β 

tan 𝑑 ,Β π‘π‘œπ‘ 

;Β QuadrantΒ IIIΒ 

Answer:Β 

WeΒ areΒ givenΒ Β 

Β π‘‘π‘Žπ‘›

Β Β andΒ needΒ toΒ rewriteΒ theΒ expressionΒ inΒ terms ofΒ 

Β Β π‘π‘œπ‘ 

Β .Β 

UsingΒ theΒ reciprocalΒ identity,Β weΒ getΒ Β 

tan 𝑑 =

sin 𝑑

cos 𝑑

Β Β soΒ weΒ needΒ toΒ rewriteΒ theΒ sineΒ inΒ terms ofΒ cosine.Β 

UsingΒ theΒ PythagoreanΒ Identity,Β weΒ get:Β 

Β 

sin

2

𝑑 +Β cos

2

𝑑 =Β 1

Β Β PythagoreanΒ Identity.Β 

Β 

sin

2

𝑑 =Β 1Β βˆ’Β cos

2

Β 

task SubtractΒ Β 

Β cos

2

Β task onΒ bothΒ sides.Β 

Β 

sin 𝑑 = ±√1Β βˆ’Β cos

2

𝑑

Β Β SquareΒ rootΒ bothΒ sides.Β 

SinceΒ tΒ liesΒ inΒ QuadrantΒ lll,Β thenΒ Β 

sin 𝑑 <Β 0Β 

Β soΒ weΒ needΒ toΒ useΒ theΒ negativeΒ root.Β Therefore,Β 

Β 

tan 𝑑 =

sin 𝑑

cos 𝑑

=

βˆ’βˆš1βˆ’cos

2

𝑑

cos 𝑑

Β Β 

Result:Β Β 

tan 𝑑 =Β βˆ’

√1βˆ’cos

2

𝑑

cos 𝑑

Β Β 

Β 

QuestionΒ #7Β 

is Β 

sin

2

π‘₯

Β Β equalΒ toΒ Β 

sinΒ π‘₯

2

Β ?Β 

Answer:Β 

Β 

sin

2

π‘₯

Β Β is NOTΒ equalΒ toΒ Β 

sinΒ π‘₯

2

Β .Β 

TheΒ easiestΒ way toΒ showΒ thatΒ they areΒ notΒ equalΒ is toΒ evaluateΒ bothΒ expressions forΒ aΒ nonzeroΒ valueΒ ofΒ 

π‘₯

.Β 

background image

ForΒ example,Β weΒ willΒ evaluateΒ bothΒ expressions atΒ Β 

π‘₯Β =Β 90

∘

Β Β (similarΒ forΒ x-valuesΒ inΒ radians).Β 

Β 

sin

2

90

∘

=Β (sinΒ 9Β 0

∘

)

2

=Β 1

2

=Β 1

Β Β 

Β 

sin(90

∘

)

2

=Β sinΒ 8Β 100

∘

=Β sin(45Β Γ—Β 180

∘

)Β =Β sinΒ 1Β 80

∘

=Β 0

Β Β 

WeΒ thenΒ noteΒ thatΒ theΒ twoΒ expressions cannotΒ beΒ equal,Β becauseΒ oneΒ expressionΒ becomes

Β 1

Β andΒ theΒ 

otherΒ 

0

Β atΒ Β 

π‘₯Β =Β 90

∘

Β .Β 

Note:Β IfΒ youΒ everΒ doubtΒ ifΒ anΒ equalityΒ is true,Β itΒ is always usefulΒ toΒ check forΒ aΒ fewΒ values ofΒ 

π‘₯

Β toΒ beΒ sure.Β 

Β 

QuestionΒ #8Β 

WhatΒ quantumΒ numbers specifyΒ theseΒ subshells:Β Β 

1𝑠 4𝑝 5𝑑  ⋯ 𝑛 =?  𝑙 =?

Β Β 

Answer:

Β 

StepΒ 1Β 

TheΒ principalΒ quantumΒ numberΒ 

(𝑛)

Β forΒ 

1𝑠

Β isΒ 

1

Β andΒ theΒ azimuthalΒ quantumΒ numberΒ 

(𝑙)

Β forΒ 

1𝑠

Β isΒ 

0

.Β Β 

CalculateΒ theΒ rangeΒ ofΒ azimuthalΒ quantumΒ numberΒ 

(𝑙)

as follows:Β 

Β 

𝑙 =Β π‘›Β βˆ’Β 1

Β Β 

SubstituteΒ 1Β forΒ nΒ inΒ theΒ aboveΒ equationΒ forΒ theΒ calculationΒ ofΒ l as follows:Β 

Β 

𝑙 =Β 1Β βˆ’Β 1

Β Β 

Β 

=Β 0

Β Β 

TheΒ valueΒ ofΒ 

𝑛 

isΒ 

1

Β andΒ 

𝑙 

isΒ 

0Β 

forΒ theΒ 

1𝑠

Β orbital.Β 

TheΒ principalΒ quantumΒ numberΒ 

(𝑛)

Β defines theΒ shellΒ ofΒ theΒ orbital.Β ForΒ 

1𝑠

,Β theΒ shellΒ isΒ 

1

.Β Β 

TheΒ azimuthalΒ quantumΒ numberΒ 

(𝑙)

Β defines theΒ subshellΒ ofΒ theΒ orbital. ItΒ is calculatedΒ as theΒ differenceΒ 

betweenΒ theΒ 

𝑛

Β andΒ 

1

.Β ForΒ 

1𝑠

,Β theΒ subshellΒ isΒ 

0

.Β 

StepΒ 2Β 

TheΒ principalΒ quantumΒ numberΒ 

(𝑛)

Β forΒ 

4𝑝

Β isΒ 

4.

Β CalculateΒ theΒ rangeΒ ofΒ azimuthalΒ quantumΒ numberΒ 

(𝑙)

Β asΒ 

follows:Β 

Β 

𝑙 =Β π‘›Β βˆ’Β 1

Β Β 

SubstituteΒ 4Β forΒ nΒ inΒ theΒ aboveΒ equationΒ forΒ theΒ calculationΒ ofΒ l as follows:Β 

Β 

𝑙 =Β 4Β βˆ’Β 1

Β Β 

Β 

=Β 3

Β Β 

TheΒ valueΒ ofΒ 

𝑙

Β forΒ 

4𝑝

Β lies betweenΒ 

0,Β 1,Β 2,Β 3

Β .Β ForΒ 

𝑝

Β orbital, theΒ valueΒ of

 𝑙

Β isΒ 

1

.Β Therefore,Β theΒ azimuthalΒ 

quantumΒ numberΒ 

(𝑙)

Β forΒ 

4𝑝

Β isΒ 

1

.Β 

TheΒ valueΒ ofΒ 

𝑛

Β isΒ 

4

Β andΒ 

𝑙 

isΒ 

1Β 

forΒ theΒ 

4𝑝

Β orbital.Β 

TheΒ principalΒ quantumΒ numberΒ 

(𝑛)

Β defines theΒ shellΒ ofΒ theΒ orbital.Β ForΒ 

4𝑝

,Β theΒ shellΒ isΒ 

4

.Β TheΒ azimuthalΒ 

quantumΒ numberΒ 

(𝑙)

Β defines theΒ subshellΒ ofΒ theΒ orbital.Β ItΒ is calculatedΒ as theΒ differenceΒ betweenΒ theΒ 

𝑛 

andΒ 

1

.Β ForΒ 

4𝑝

Β orbital,Β theΒ valueΒ ofΒ lΒ canΒ be

Β 0,Β 1,Β 2,Β 3

.Β TheΒ orbitalΒ isΒ 

𝑝

.Β ForΒ pΒ orbital,Β theΒ azimuthalΒ quantumΒ 

numberΒ isΒ 

1

.Β Therefore,Β forΒ 

4𝑝

Β orbital,

 𝑙

Β isΒ 

1

.Β 

StepΒ 3Β 

TheΒ principalΒ quantumΒ numberΒ 

(𝑛)

Β forΒ 

5𝑑

Β isΒ 

5.

Β CalculateΒ theΒ rangeΒ ofΒ azimuthalΒ quantumΒ numberΒ 

(𝑙)

Β asΒ 

follows:Β 

Β 

𝑙 =Β π‘›Β βˆ’Β 1

Β Β 

SubstituteΒ 

5

Β forΒ nΒ inΒ theΒ aboveΒ equationΒ forΒ theΒ calculationΒ ofΒ lΒ asΒ follows:Β 

Β 

𝑙 =Β 5Β βˆ’Β 1

Β Β 

background image

Β 

=Β 4

Β Β 

TheΒ valueΒ ofΒ 

𝑙

Β forΒ 

5𝑑

Β lies betweenΒ 

0,1,2,3,4

.Β ForΒ dΒ orbital,Β theΒ valueΒ of

 𝑙 

isΒ 

2

.Β Therefore,Β theΒ azimuthalΒ 

quantumΒ numberΒ 

(𝑙)

Β forΒ 

5𝑑

Β isΒ 

2

.Β 

TheΒ valueΒ of

 𝑛

Β isΒ 

5

Β andΒ 

𝑙

Β isΒ 

2Β 

forΒ theΒ 

5𝑑

Β orbital.Β 

TheΒ principalΒ quantumΒ numberΒ 

(𝑛)

Β defines theΒ shellΒ ofΒ theΒ orbital.Β ForΒ 

5𝑑

,Β theΒ shellΒ isΒ 

5

.Β Β 

TheΒ azimuthalΒ quantumΒ numberΒ 

(𝑙)

Β defines theΒ subshellΒ ofΒ theΒ orbital. ItΒ is calculatedΒ as theΒ differenceΒ 

betweenΒ theΒ 

𝑛 

andΒ 

1

.Β Β 

ForΒ 

5𝑑

Β orbital,Β theΒ valueΒ ofΒ 

𝑙

Β canΒ be

Β 0,Β 1,Β 2,Β 3,Β 4

.Β TheΒ orbitalΒ isΒ 

𝑑

.Β ForΒ 

𝑑

Β orbital,Β theΒ azimuthalΒ quantumΒ 

numberΒ isΒ 

2

.Β Therefore,Β forΒ 

5𝑑

Β orbital,

 𝑙

Β isΒ 

2

.Β 

Β 

QuestionΒ #9Β 

ForΒ Exercise,Β solveΒ theΒ equations andΒ inequalities.Β WriteΒ theΒ solutionΒ setsΒ toΒ theΒ inequalitiesΒ inΒ intervalΒ 

notation.Β 

Β 

3π‘₯(π‘₯Β βˆ’Β 1)Β =Β π‘₯Β +Β 6

Β Β 

Answer:Β 

ConceptΒ used:Β 

QuadraticΒ FormulaΒ 

Β 

π‘Žπ‘₯

2

+ 𝑏π‘₯Β + 𝑐 =Β 0

Β Β 

Β 

π‘₯Β =

βˆ’π‘Β±βˆšπ‘

2

βˆ’4π‘Žπ‘

2π‘Ž

Β Β 

Now,Β SolvingΒ theΒ equationΒ 

Β 

3π‘₯(π‘₯Β βˆ’Β 1)Β =Β π‘₯Β +Β 6

Β Β 

Β 

3π‘₯

2

βˆ’Β 3π‘₯Β =Β π‘₯Β +Β 6

Β Β 

Β 

3π‘₯

2

βˆ’Β 3π‘₯Β βˆ’Β π‘₯Β βˆ’Β 6Β =Β 0

Β Β 

Β 

3π‘₯

2

βˆ’Β 4π‘₯Β βˆ’Β 6Β =Β 0

Β Β 

NowΒ Β 

π‘₯Β =

βˆ’π‘Β±βˆšπ‘

2

βˆ’4π‘Žπ‘

2π‘Ž

Β Β 

Here,Β Β 

π‘ŽΒ =Β 3, 𝑏 =Β βˆ’4, 𝑐 =Β βˆ’6

Β Β 

Then,Β Β 

π‘₯Β =

βˆ’(βˆ’4)±√(βˆ’4)

2

βˆ’4Γ—3Γ—(βˆ’6)

2Γ—3

Β Β 

Β 

π‘₯Β =

4±√16+72

6

Β Β 

Β 

π‘₯Β =

4±√88

6

Β Β 

Β 

π‘₯Β =

4±2√22

6

Β Β 

Β 

π‘₯Β =

2±√22

3

Β Β 

Answer:Β Hence,Β theΒ valuesΒ ofΒ 

π‘₯

Β areΒ 

Β 

π‘₯Β =

2+√22

3

Β π‘Žπ‘›π‘‘Β π‘₯Β =

2βˆ’βˆš22

3

Β 

Β 

QuestionΒ #10Β 

ForΒ Exercise,Β solveΒ theΒ equations andΒ inequalities.Β WriteΒ theΒ solutionΒ setsΒ toΒ theΒ inequalitiesΒ inΒ intervalΒ 

background image

notation.Β 

Β 

log

2

(3π‘₯Β βˆ’Β 1)Β =Β log

2

(π‘₯Β +Β 1)Β +Β 3Β 

Β 

Β 

Answer:Β 

PropertyΒ used:Β 

PropertyΒ 

1

:Β 

log

2

(π‘š)Β βˆ’Β log

2

(𝑛)Β =Β log

2

(

π‘š

𝑛

)

Β Β 

NowΒ toΒ simplifyingΒ theΒ givenΒ equation:Β 

Β 

log

2

(3π‘₯Β βˆ’Β 1)Β =Β log

2

(π‘₯Β +Β 1)Β +Β 3

Β Β 

log

2

(3π‘₯Β βˆ’Β 1)Β βˆ’Β log

2

(π‘₯Β +Β 1)Β =Β 3

Β 

Β 

log

2

(

3π‘₯βˆ’1

π‘₯+1

)Β =Β 3

Β Β [UsingΒ PropertyΒ 1.]Β 

NowΒ takingΒ antilogΒ 2Β andΒ solving:Β 

Β 

(

3π‘₯βˆ’1

π‘₯+1

)Β =Β 2

3

Β Β 

Β 

(3π‘₯Β βˆ’Β 1)Β =Β 8(π‘₯Β +Β 1)

Β Β 

Β 

(3π‘₯Β βˆ’Β 1)Β =Β 8π‘₯Β +Β 8

Β Β 

Β 

3π‘₯Β βˆ’Β 8π‘₯Β =Β 8π‘₯Β +Β 1

Β Β 

Β 

βˆ’5π‘₯Β =Β 9Β 

Β 

Β 

π‘₯Β =Β βˆ’

9

5

Β Β 

Since,Β 

TheΒ solutionΒ doesΒ notΒ satisfyΒ theΒ givenΒ equation.Β 

HenceΒ thereΒ is noΒ solutionΒ forΒ Β 

π‘₯Β Β βˆˆΒ π‘…

Β .

Β 

Β 

QuestionΒ #11Β 

ForΒ Exercise,Β solveΒ theΒ equations andΒ inequalities.Β WriteΒ theΒ solutionΒ setsΒ toΒ theΒ inequalitiesΒ inΒ intervalΒ 

notation.Β 

Β 

(π‘₯

2

βˆ’Β 9)

2

βˆ’Β 2(π‘₯

2

βˆ’Β 9)Β βˆ’Β 35Β =Β 0

Β 

Answer:Β 

Now,Β SolvingΒ theΒ equationΒ 

Β 

(π‘₯

2

βˆ’Β 9)

2

βˆ’Β 2(π‘₯

2

βˆ’Β 9)Β βˆ’Β 35Β =Β 0{∡ (π‘ŽΒ βˆ’Β π‘)

2

=Β π‘Ž

2

βˆ’Β 2π‘Žπ‘Β + 𝑏

2

}

Β Β 

Β 

π‘₯

4

+Β 81Β βˆ’Β 18π‘₯

2

βˆ’Β 2π‘₯

2

+Β 18Β βˆ’Β 35Β =Β 0

Β Β 

Β 

π‘₯

4

βˆ’Β 20π‘₯

2

+Β 64Β =Β 0

Β Β 

LetΒ 

𝑑 =Β π‘₯

2

Β Β Β 

Then,Β 

Β 

𝑑

2

βˆ’Β 20𝑑 +Β 64Β =Β 0

Β Β 

Β 

𝑑

2

βˆ’Β (16Β +Β 4)𝑑 +Β 64Β =Β 0

Β Β 

Β 

𝑑

2

βˆ’Β 16π‘‘Β βˆ’Β 4𝑑 +Β 64Β =Β 0

Β Β 

Β 

𝑑(π‘‘Β βˆ’Β 16)Β βˆ’Β 4(π‘‘Β βˆ’Β 16)Β =Β 0

Β Β 

Β 

(π‘‘Β βˆ’Β 16)(π‘‘Β βˆ’Β 4)Β =Β 0

Β 

Β 

𝑑 =Β 16Β 

Β andΒ 

 𝑑 =Β 4

Β Β 

background image

Now,Β SubstituteΒ Β 

𝑑 =Β π‘₯

2

Β Β 

So,Β Β 

π‘₯

2

=Β 16

Β Β andΒ Β 

π‘₯

2

=Β 4

Β Β 

Β 

π‘₯Β =Β Β±4

Β Β andΒ Β 

π‘₯Β =Β Β Β Β±2

Β Β 

Answer:Β Hence,Β theΒ valuesΒ ofΒ 

π‘₯

Β areΒ 

Β 

π‘₯Β =Β 4,Β π‘₯Β =Β βˆ’4,Β π‘₯Β =Β 2

Β Β andΒ Β 

π‘₯Β =Β βˆ’2Β 

Β 

Β 

QuestionΒ #12Β 

StatementΒ showingΒ aΒ relationshipΒ betweenΒ numbers thatΒ areΒ notΒ necessarilyΒ equalΒ usingΒ theΒ symbols Β 

>

,Β <, ≀,Β β‰₯,Β π‘œπ‘ŸΒ Β β‰ 

Β Β areΒ calledΒ _.Β 

1)Β inferencesΒ 

2)Β inconsistenciesΒ 

3)Β unequalsΒ 

4)Β inequalitiesΒ 

Answer:Β 

StepΒ 1Β 

Given:Β Β 

StatementsΒ showingΒ aΒ relationshipΒ betweenΒ numbers thatΒ areΒ notΒ necessarilyΒ equalΒ usingΒ theΒ symbols Β 

>

,Β <,Β β‰₯,Β β‰€Β π‘œπ‘ŸΒ Β β‰ 

Β Β 

StepΒ 2Β 

Explanation:Β Β 

Equation:Β AnΒ equationΒ is aΒ mathematicalΒ statementΒ thatΒ twoΒ things areΒ equal.Β ItΒ consistsΒ ofΒ twoΒ 

expressions,Β oneΒ onΒ eachΒ sideΒ ofΒ anΒ 'equals'Β sign.Β ForΒ example:Β Β 

Β 

15Β =Β 9Β +Β 6

Β Β Β 

TheΒ mostΒ basic andΒ commonΒ algebraicΒ equations inΒ mathΒ consistΒ ofΒ oneΒ orΒ moreΒ variables.Β ForΒ instance,Β Β 

2π‘₯Β +Β 6Β =Β 14

Β Β is anΒ equationΒ Β 

Inequalites:Β Β 

AnΒ inequalityΒ is aΒ mathematicalΒ relationshipΒ betweenΒ twoΒ expressionsΒ thatΒ areΒ notΒ equal.Β Β 

ItΒ canΒ beΒ representedΒ usingΒ oneΒ ofΒ theΒ following:Β Β 

Β 

≀:Β β€ˆ

Β ''less thanΒ orΒ equal to''Β Β 

<:Β ''less than''Β 

Β 

β‰ 

Β : ''notΒ equalΒ to''Β Β 

>:Β ''greaterΒ than''Β Β 

Β 

β‰₯:

Β Β ''greaterΒ thanΒ orΒ equalΒ to''Β Β 

StepΒ 3Β Β 

Answer:Β TheΒ StatementsΒ showingΒ aΒ relationshipΒ betweenΒ numbers thatΒ areΒ notΒ necessarily equal usingΒ 

theΒ symbolsΒ 

Β >,Β <,Β β‰₯,Β β‰€Β π‘œπ‘ŸΒ Β β‰ 

Β Β areΒ calledΒ InequalitiesΒ 

Β 

QuestionΒ #13Β 

ForΒ Exercise,Β solveΒ theΒ equations andΒ inequalities.Β WriteΒ theΒ solutionΒ setsΒ toΒ theΒ inequalitiesΒ inΒ Β 

intervalnotation.Β Β 

background image

Β 

5 ≀ 3Β +Β |2π‘₯Β βˆ’Β 7|

Β Β 

Answer:Β 

StepΒ 1Β 

SimplifyΒ theΒ givenΒ expressionΒ as follows.Β 

Β 

3Β +Β |2π‘₯Β βˆ’Β 7|Β β‰₯Β 5

Β Β 

Β 

3Β +Β |2π‘₯Β βˆ’Β 7|Β βˆ’Β 3Β β‰₯Β 5Β βˆ’Β 3

Β Β (subtractΒ 3Β frpmΒ bothΒ sides)Β 

Β 

|2π‘₯Β βˆ’Β 7|Β β‰₯Β 2

Β Β 

StepΒ 2Β 

By theΒ absoluteΒ rule,Β ifΒ Β 

|𝑒|Β β‰₯Β π‘Ž,Β π‘ŽΒ >Β 0

Β Β thenΒ Β 

|𝑒|Β β‰€Β βˆ’π‘Žβ€ˆπ‘›π‘‘β€ˆ|𝑒|Β β‰₯Β π‘Ž

.Β 

Β 

2π‘₯Β βˆ’Β 7Β Β β‰€Β βˆ’2

Β Β andΒ Β 

2π‘₯Β βˆ’Β 7Β Β β‰₯Β 2

Β Β (by absoluteΒ rule)Β 

Β 

2π‘₯Β βˆ’Β 7Β +Β 7Β Β β‰€Β βˆ’2Β +Β 7

Β Β andΒ Β 

2π‘₯Β βˆ’Β 7Β +Β 7Β Β β‰₯Β 2Β +Β 7

Β Β (addΒ 7Β onΒ bothΒ sides)Β 

Β 

2π‘₯  ≀ 5Β 

Β andΒ Β 

2π‘₯Β Β β‰₯Β 9

Β Β 

2π‘₯

2

β‰₯

5

2

Β Β andΒ Β 

2π‘₯

2

≀

9

2

Β Β (divideΒ byΒ 2Β onΒ bothΒ sides)Β 

Β 

π‘₯ ≀

5

2

Β Β andΒ Β 

π‘₯Β β‰₯

9

2

Β Β 

Therefore,Β theΒ solutionΒ setΒ ofΒ theΒ givenΒ inequalityΒ is Β 

(βˆ’βˆž,

5

2

] ⋃ [

9

2

, ∞)

Β .Β 

Β 

QuestionΒ #14Β 

ForΒ exercise,Β solveΒ theΒ equationsΒ andΒ inequalities.Β WriteΒ theΒ solutions setsΒ toΒ theΒ inequalities inΒ intervalΒ 

notationΒ ifΒ possible.Β 

Β 

βˆ’5Β β‰€Β βˆ’

1

4

π‘₯Β +Β 3Β <

1

2

Β Β 

Answer:Β 

GivenΒ inequalityΒ iΒ 

Β 

βˆ’5Β β‰€Β βˆ’

1

4

π‘₯Β +Β 3Β <

1

2

Β Β 

MultiplyingΒ bothΒ sides byΒ 4,Β weΒ getΒ 

Β 

βˆ’20Β Β β‰€Β βˆ’π‘₯Β +Β 12Β <Β 2

Β Β 

Β 

βˆ’20Β βˆ’Β 12Β Β β‰€Β βˆ’π‘₯Β <Β 2Β βˆ’Β 12

Β Β 

Β 

βˆ’32Β Β β‰€Β βˆ’π‘₯Β <Β βˆ’10

Β ZSΒ 

Now,Β multiplyingΒ bothΒ sides byΒ 

βˆ’1

Β andΒ usingΒ resultΒ thatΒ ifΒ Β 

π‘ŽΒ < 𝑏

Β Β thenΒ Β 

βˆ’π‘Β <Β βˆ’π‘Ž

Β ,Β weΒ getΒ 

Β 

10  ≀ π‘₯Β <Β 32

Β Β 

Therefore,Β solutionΒ isΒ 

Β 

π‘₯ ∈ [10,32)

Β Β 

Ans:Β SolutionΒ toΒ inequalityΒ isΒ 

Β 

π‘₯ ∈ [10,32)

Β Β 

Β 

QuestionΒ #15Β 

ForΒ exercise,Β solveΒ theΒ equationsΒ andΒ inequalities.Β WriteΒ theΒ solutions setsΒ toΒ theΒ inequalities inΒ intervalΒ 

notationΒ ifΒ possible.Β 

background image

Β 

3βˆ’π‘₯

π‘₯+5

β‰₯Β 1

Β Β 

Answer:Β 

StepΒ 1Β 

TheΒ givenΒ inequalityΒ is Β 

3βˆ’π‘₯

π‘₯+5

β‰₯Β 1

Β Β 

StepΒ 2Β 

Solution:Β 

WeΒ canΒ alsoΒ rewriteΒ asΒ 

Β 

3Β βˆ’Β π‘₯Β Β β‰₯Β π‘₯Β +Β 5

Β Β 

SubstractΒ 5Β onΒ bothΒ sides,Β weΒ haveΒ 

Β 

3Β βˆ’Β π‘₯Β βˆ’Β 5Β Β β‰₯Β π‘₯Β +Β 5Β βˆ’Β 5

Β Β 

Β 

βˆ’2Β βˆ’Β π‘₯Β Β β‰₯Β π‘₯

Β Β 

AddΒ xΒ onΒ bothΒ sides,Β weΒ haveΒ 

Β βˆ’2Β βˆ’Β π‘₯Β +Β π‘₯Β Β β‰₯Β π‘₯Β +Β π‘₯

Β Β 

Β βˆ’2Β Β β‰₯Β 2π‘₯

Β Β 

NowΒ divideΒ eachΒ termΒ by 2Β 

βˆ’2

2

β‰₯

2π‘₯

2

Β 

Β 

βˆ’2

2

β‰₯Β π‘₯

Β Β 

Β 

βˆ’1Β Β β‰₯Β π‘₯

Β Β 

i.e.Β Β 

π‘₯Β Β β‰€Β βˆ’1

Β Β 

Therefore,Β theΒ intervalΒ notationΒ forΒ xΒ is Β 

[βˆ’1, ∞)

Β Β 

Β 

QuestionΒ #16Β 

ForΒ exercise,Β solveΒ theΒ equationsΒ andΒ inequalities.Β WriteΒ theΒ solutions toΒ theΒ inequalitiesΒ inΒ intervalΒ 

notationΒ ifΒ possible.Β 

Β 

βˆ’

1

2

β‰€Β βˆ’

1

4

π‘₯Β βˆ’Β 5Β <Β 2

Β Β 

Answer:Β 

Given:Β 

RuleΒ usedΒ 

If Β 

π‘ŽΒ Β β‰€Β π‘’Β Β <  𝑏

Β Β thenΒ Β 

π‘ŽΒ Β β‰€Β π‘’

Β Β andΒ Β 

𝑒 < 𝑏

Β Β 

Calculation:Β 

by usingΒ aboveΒ ruleΒ 

Β 

βˆ’

1

2

β‰€Β βˆ’

1

4

π‘₯Β βˆ’Β 5

Β Β andΒ Β 

βˆ’

1

4

π‘₯Β βˆ’Β 5Β <Β 2

Β Β 

now,Β Β 

βˆ’

1

2

+Β 5Β β‰€Β βˆ’

1

4

π‘₯Β βˆ’Β 5Β +Β 5

Β Β 

Β 

βˆ’

1

2

+Β 5Β β‰€Β βˆ’

1

4

π‘₯

Β Β 

Β 

9

2

β‰€Β βˆ’

1

4

π‘₯

Β Β 

Β 

9

2

(βˆ’4)Β β‰€Β βˆ’

1

4

π‘₯(βˆ’4)

Β Β 

background image

Β 

Β 

βˆ’8Β Β β‰₯Β π‘₯

Β Β 

Β 

π‘₯Β Β β‰€Β βˆ’18

Β Β 

AndΒ Β 

βˆ’

1

4

π‘₯Β βˆ’Β 5Β +Β 5Β <Β 2Β +Β 5

Β Β 

Β 

βˆ’

1

4

π‘₯Β <Β 7

Β Β 

Β 

βˆ’

1

4

π‘₯(βˆ’4)Β <Β 7(βˆ’4)

Β Β 

Β 

π‘₯ ≻ 28

Β Β 

Thus,Β theΒ solutionΒ setΒ ofΒ theΒ inequalityΒ is Β 

(βˆ’28,Β βˆ’18]

Β Β 

Β 

QuestionΒ #17Β 

SolveΒ theΒ followingΒ rationalΒ equationsΒ andΒ rational inequalities.Β ShowΒ yourΒ completeΒ solution.Β 1.Β Β 

π‘₯/π‘₯Β βˆ’

3Β +Β 6/π‘₯Β +Β 3Β =Β 1

Β Β 

Answer:Β 

OurΒ AimΒ is toΒ solveΒ theΒ followingΒ rationalΒ andΒ rationalΒ inequalities:Β -Β 

ConsideringΒ questionΒ 

βˆ’(1),

Β weΒ have:Β -Β 

Β 

π‘₯

π‘₯βˆ’3

+

6

π‘₯+3

=Β 1Β βˆ’Β (𝑖)

Β Β 

ConsideringΒ equationΒ 

βˆ’(𝑖)

Β weΒ have:Β -Β 

Β 

π‘₯

π‘₯βˆ’3

+

6

π‘₯+3

=Β 1

Β Β 

Β 

β‡’

π‘₯(π‘₯+3)+6(π‘₯βˆ’3)

π‘₯

2

βˆ’9

=Β 1

Β Β 

Β 

β‡’Β π‘₯

2

+Β 3π‘₯Β +Β 6π‘₯Β βˆ’Β 18Β =Β π‘₯

2

βˆ’Β 9

Β Β 

Β 

β‡’Β 9π‘₯Β βˆ’Β 18Β =Β βˆ’9

Β Β 

Β 

β‡’Β 9π‘₯Β =Β βˆ’9Β +Β 18

Β Β 

Β 

β‡’Β 9π‘₯Β =Β 9

Β Β 

AnswerΒ Β 

β‡’Β π‘₯Β =Β 1

Β Β 

Β 

QuestionΒ #18Β 

ForΒ exercise,Β solveΒ theΒ equationsΒ andΒ inequalities.Β WriteΒ theΒ solutions setsΒ toΒ theΒ inequalities inΒ intervalΒ 

notationΒ ifΒ possible.Β 

Β 

Β 

βˆšπ‘‘Β βˆ’Β 1Β βˆ’Β 5

Β 1Β Β 

Answer:Β 

StepΒ 1Β 

UnderΒ theΒ squareΒ root,Β weΒ canΒ notΒ haveΒ aΒ negativeΒ numberΒ so:Β 

Β 

π‘‘Β βˆ’Β 1Β Β β‰₯Β 0

Β Β 

Β 

𝑑  β‰₯Β 1

Β Β 

StepΒ 2Β 

ThenΒ weΒ solveΒ theΒ inequalityΒ 

background image

Β 

βˆšπ‘‘Β βˆ’Β 1Β βˆ’Β 5 ≀ 1

Β Β 

Β 

βˆšπ‘‘Β βˆ’Β 1 ≀ 5Β +Β 1

Β Β 

Β 

βˆšπ‘‘Β βˆ’Β 1 ≀ 6

Β Β 

Β 

(βˆšπ‘‘Β βˆ’Β 1)

2

≀ 6

2

Β Β 

Β 

π‘‘Β βˆ’Β 1  ≀ 36Β 

Β 

Β 

𝑑  ≀ 36Β +Β 1

Β Β 

Β 

𝑑  ≀ 37

Β Β 

Answer:Β 

[1,37]

Β 

Β 

QuestionΒ #19Β 

ForΒ exercise,Β solveΒ theΒ equationsΒ andΒ inequalities.Β WriteΒ theΒ solutions setsΒ toΒ theΒ inequalities inΒ intervalΒ 

notationΒ ifΒ possible.Β 

Β 

Β 

1

π‘₯

2

βˆ’14π‘₯+40

≀ 0

Β Β 

Answer:Β 

StepΒ 1:Β AnalysisΒ 

Given:Β 

Β 

1

π‘₯

2

βˆ’14π‘₯+40

≀ 0

Β Β 

ToΒ determineΒ theΒ solutionΒ setsΒ ofΒ theΒ givenΒ inequality.Β 

StepΒ 2:Β SimplificationΒ 

FactorisingΒ theΒ termΒ Β 

π‘₯

2

βˆ’Β 14π‘₯Β +Β 40

Β .Β 

LetΒ Β 

𝑝(π‘₯)Β =Β π‘₯

2

βˆ’Β 14π‘₯Β +Β 40

Β Β 

Β 

𝑝(π‘₯)Β =Β π‘₯

2

βˆ’Β 14π‘₯Β +Β 40

Β Β 

Β 

=Β π‘₯

2

βˆ’Β 4π‘₯Β βˆ’Β 10π‘₯Β +Β 40

Β Β 

Β 

=Β π‘₯(π‘₯Β βˆ’Β 4)Β βˆ’Β 10(π‘₯Β βˆ’Β 4)

Β Β 

Β 

=Β (π‘₯Β βˆ’Β 10)(π‘₯Β βˆ’Β 4)

Β Β 

whenΒ Β 

π‘₯Β =Β 10,4. 𝑝(π‘₯)Β =Β 0

Β Β 

whenΒ Β 

π‘₯ ∈ (βˆ’βˆž,Β 4). 𝑝(π‘₯)Β >Β 0

Β Β 

whenΒ Β 

π‘₯ ∈ (4,10). 𝑝(π‘₯)Β <Β 0

Β Β 

whenΒ Β 

π‘₯ ∈ (10, ∞). 𝑝(π‘₯)Β >Β 0

Β Β 

StepΒ 3:Β SolutionΒ 

ForΒ Β 

1

π‘₯

2

βˆ’14π‘₯+40

≀ 0

Β .Β 

Β 

π‘₯

2

βˆ’Β 14π‘₯Β +Β 40

Β Β shouldΒ beΒ less thanΒ 0.Β 

Β 

π‘₯

2

βˆ’Β 14π‘₯Β +Β 40Β <Β 0

Β Β whenΒ Β 

π‘₯ ∈ (4,10)

Β Β 

Therefore,Β theΒ solutionΒ setΒ ofΒ theΒ givenΒ inequalityΒ isΒ 

(4,10)

Β 

Β 

QuestionΒ #20Β 

ForΒ exercise,Β solveΒ theΒ equationsΒ andΒ inequalities.Β WriteΒ theΒ solutionsΒ setsΒ toΒ theΒ inequalities inΒ intervalΒ 

notationΒ ifΒ possible.Β 

background image

Β 

βˆšπ‘šΒ +Β 4

4

βˆ’Β 5Β =Β βˆ’2

Β Β 

Β 

Answer:Β 

StepΒ 1Β 

Given:Β EquationΒ below:Β 

Β 

βˆšπ‘šΒ +Β 4

4

βˆ’Β 5Β =Β βˆ’2

Β 

ToΒ find:Β SolveΒ forΒ mΒ 

StepΒ 2Β 

Solution:Β 

AddΒ 5Β onΒ bothΒ sides ofΒ equationΒ 

Β 

β‡’Β βˆšπ‘šΒ +Β 4

4

=Β βˆ’2Β +Β 5Β =Β 3

Β Β 

TakeΒ 4thΒ powerΒ onΒ bothΒ sides:Β 

Β 

β‡’Β ((π‘šΒ +Β 4)

1/4

)

4

=Β 3

4

Β Β 

Β 

β‡’Β π‘šΒ +Β 4Β =Β 81

Β Β 

SubtractΒ 4Β onΒ bothΒ sides:Β 

Β 

β‡’Β π‘šΒ =Β 81Β βˆ’Β 4Β =Β 77

Β Β 

Verification:Β 

SubstituteΒ 

Β π‘šΒ =Β 77

Β Β inΒ theΒ givenΒ equation:Β 

(77)

1/4

βˆ’Β 5Β =Β βˆ’2

Β 

Β 

β‡’Β (81)

1/4

βˆ’Β 5Β =Β βˆ’2

Β Β 

Β 

β‡’Β (3

4

)

1/4

βˆ’Β 5Β =Β βˆ’2

Β Β 

Β 

β‡’Β 3Β βˆ’Β 5Β =Β βˆ’2

Β Β 

StepΒ 3Β Β 

Answer:Β Β 

Β π‘šΒ =Β 77

Β Β 

of 12