不等式看起来和方程一模一样,直到你撞上那条让你半夜惊醒的规则:当你乘以或除以一个负数时,不等号方向翻转。本指南带你过一遍一元一次、复合和一元二次不等式,以及能解决 95% 作业的那些套路。
那条人人都会忘记的规则
对方程而言:每个运算都保持等号。5=5 推出 5⋅(−1)=5⋅(−1)——两边同等取负,等式仍成立。
对不等式而言:两边同时乘以或除以一个负数会翻转方向。5>3 为真,但两边都乘以 −1,我们得到 −5>−3,这是错的。修正后的式子是 −5<−3。
这一条规则正是大多数不等式错误的根源。把它刻进你的条件反射里:
- 加/减任何东西 → 不翻转。
- 乘/除以正数 → 不翻转。
- 乘/除以负数 → 翻转不等号。
一元一次不等式
像解一元一次方程那样解,但要留意符号翻转。
示例 1:3x+5>14。
- 两边减 5:3x>9。
- 除以 3(正数,不翻转):x>3。
- 解集:(3,∞)——开括号表示 x=3 不包含在内。
示例 2(带翻转):−2x+7≤1。
- 两边减 7:−2x≤−6。
- 除以 −2(负数——翻转):x≥3。
- 解集:[3,∞)——因为是 ≤,用方括号,包含 3。
复合不等式
"复合"不等式用 AND 或 OR 把两个简单不等式连起来。
AND 常写成一条连写的链式:−1<2x+3≤7。对全部三个部分同时运算。
- 每处都减 3:−4<2x≤4。
- 每处都除以 2:−2<x≤2。
- 解:(−2,2]。
OR 保持为两个独立的不等式。解是两个单独解集的并集:
x<−3 或 x>5 → 解 (−∞,−3)∪(5,∞)。
一元二次不等式
对于 x2+bx+c>0(或任何 =0 的不等式):
- 求根:解 x2+bx+c=0。
- 把根标在数轴上——它们把数轴分成若干区间。
- 在每个区间里代入一个测试点,看二次式在那里是正还是负。
- 挑出与不等号方向相符的区间。
示例:x2−5x+6>0。
- 因式分解:(x−2)(x−3)>0。根在 x=2 和 x=3。
- 测试区间:
- x=0:(0−2)(0−3)=6>0 ✓
- x=2.5:(0.5)(−0.5)=−0.25<0 ✗
- x=4:(2)(1)=2>0 ✓
- 解:(−∞,2)∪(3,∞)。
对于 ≤ 或 ≥ 不等式,要包含根(闭区间):(−∞,2]∪[3,∞)。
在数轴上画出解集
- 不包含的值(< 或 >)处画空心圆(○)。
- 包含的值(≤ 或 ≥)处画实心圆(●)。
- 朝解的方向画一条延伸到无穷的箭头。
复合 AND → 两个圆之间的一段。复合 OR → 两条向外延伸的独立射线。
含绝对值的不等式
∣x−a∣<b 展开为 −b<x−a<b,即 a−b<x<a+b——一个有界区间。
∣x−a∣>b 展开为 x−a<−b 或 x−a>b,即 x<a−b 或 x>a+b——两条向外延伸的射线。
常见错误
- 除以负数时忘记翻转。这是不等式答错的最大单一来源。
- 端点包含错误。< 与 ≤ 有区别——你的括号类型取决于它。
- 把复合 AND 当成等号处理。−2<x<5 是一条完整的式子;你不能把它拆成"x=−2 或 x=5"。
- 把一元二次不等式当方程解。把 x2−4>0 "令其等于零"会得到根 ±2;但不等式的解不是 {−2,2},而是它们之间/周围的那些区间。
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