Имеется некоторая функция

заданная формулой. Первая часть задачи - найти уравнения линий

, на которых

. Эту часть я выполнил: она сводится к решению кубического уравнения. В результате получается совокупность трёх линий - см. рисунок.

Линии не обязательно сходятся в начале координат - это просто частный случай. Красная и зелёная линии уходят вниз до бесконечности. Вторая часть задачи состоит в доказательстве того, что

отрицательно внутри области, ограниченной этими линиями, и положительно - вне её (а не наоборот). Как это сделать? В голову приходят только бессвязные мысли о производной по направлению нормали к кривой, но это бред, наверно.