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Algebra · real student question

已知 −2 < a < 1,1 < b < 2,下列哪些正确?A:−4 < a − b < 0。B:−2 < ab < 2。C:−2 < a/b < 1。D:ab − 2 < a − 2b。

Question

已知 −2<a<1-2<a<1 且 1<b<21<b<2,下列结论中哪些是正确的?

A. −4<a−b<0-4<a-b<0

B. −2<ab<2-2<ab<2

C. −2<ab<1-2<\dfrac{a}{b}<1

D. ab−2<a−2bab-2<a-2b

Step-by-step solution

  1. 先把「相减」的正确做法定下来。 不等式可以相加,但不能直接相减;正确的办法是先把第二个取反。由 1<b<21<b<2 得 −2<−b<−1-2<-b<-1,再与 −2<a<1-2<a<1 相加得

    −4<a−b<0-4<a-b<0

    所以 A 正确,而且这两个界是紧的(当 a→−2,b→2a\to-2,b\to 2 以及 a→1,b→1a\to 1,b\to 1 时可以逼近)。

  2. B 是错的——要去检查乘积的四个角点。 因为 aa 可以取负值,abab 的极值出现在矩形的角点上:abab 从 (−2)(2)=−4(-2)(2)=-4 一直取到 (1)(2)=2(1)(2)=2,所以

    −4<ab<2-4<ab<2

    小于 −2-2 的值是真会出现的:取 a=−1.8a=-1.8、b=1.9b=1.9 就有 ab=−3.42ab=-3.42。不正确。

  3. C 是对的。 由于 b>0b>0,作除法不改变不等号方向;商在 aa 最大、bb 最小时最大,在 aa 最负、bb 最小时最小:

    ab>−21=−2,ab<11=1\frac{a}{b}>\frac{-2}{1}=-2,\qquad \frac{a}{b}<\frac{1}{1}=1

    所以 −2<ab<1-2<\dfrac ab<1。正确。

  4. D 是错的——移项化成一个乘积。 结论 ab−2<a−2bab-2<a-2b 等价于

    ab−a+2b−2<0⟺a(b−1)+2(b−1)<0⟺(a+2)(b−1)<0ab-a+2b-2<0\quad\Longleftrightarrow\quad a(b-1)+2(b-1)<0\quad\Longleftrightarrow\quad (a+2)(b-1)<0

    但由 a>−2a>-2 得 a+2>0a+2>0,由 b>1b>1 得 b−1>0b-1>0,所以对任何允许的取值这个乘积都是正的。于是所给的不等式恒不成立。不正确。

  5. 下结论,并取一个样本点验证。

    A 与 C\boxed{\text{A 与 C}}

    取 a=0a=0、b=1.5b=1.5:a−b=−1.5∈(−4,0)a-b=-1.5\in(-4,0) ✓;ab=0∈(−4,2)ab=0\in(-4,2)(它同时也落在 (−2,2)(-2,2) 里,这正是为什么否定 B 必须靠角点检验);a/b=0∈(−2,1)a/b=0\in(-2,1) ✓;而 ab−2=−2ab-2=-2、a−2b=−3a-2b=-3,所以 −2<−3-2<-3 不成立 ✓,D 确实不对。

Answer

A 与 C\text{A 与 C}

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