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Algebra · real student question

畫出不等式聯立 x + y ≤ 6 與 x ≥ 2 的圖形,並描述其解區域。

Question

畫出聯立不等式

x+y≤6,x≥2,x+y\le 6,\qquad x\ge 2,

並描述所得到的解區域。

Step-by-step solution

  1. 把第一個不等式改寫成只有 yy 在左邊。 兩邊減去 xx,

    y≤6−x.y\le 6-x.

    寫成「y≤y\le」的形式後,馬上就知道要塗邊界線的哪一側:塗下方,不是上方。

  2. 畫出兩條邊界線。 第一個的邊界是 y=6−xy=6-x,是一條斜率 −1-1、通過 (0,6)(0,6) 與 (6,0)(6,0) 的直線。第二個的邊界是鉛直線 x=2x=2。兩個不等式都不是嚴格的(≤\le、≥\ge),所以兩條線都畫實線,而且屬於解集合。

  3. 各自塗色再取重疊部分。 對 y≤6−xy\le 6-x,把斜線上及其下方全部塗色;對 x≥2x\ge 2,把 x=2x=2 上及其右側全部塗色。解集合就是這兩個半平面的交集。

  4. 找出頂角。 兩條邊界相交於 x=2x=2 且 y=6−2=4y=6-2=4,所以區域的頂點是 (2,4)(2,4)。從那裡開始,區域往右下方展開 —— 它是無界的,因為沒有任何條件阻止 xx 或 −y-y 變大。

  5. 寫出區域並代點檢驗。 解為

    {(x,y)  :  x≥2 且 y≤6−x}.\{(x,y)\;:\;x\ge 2\ \text{且}\ y\le 6-x\}.

    檢查 (3,1)(3,1):3≥23\ge2 ✓ 且 3+1=4≤63+1=4\le6 ✓,所以在區域內。檢查 (1,1)(1,1):1≥21\ge2 不成立,所以在區域外。檢查 (4,3)(4,3):4≥24\ge2 ✓ 但 4+3=7>64+3=7>6,所以也在區域外。頂角 (2,4)(2,4) 本身兩式都以等號成立,包含在解裡。

Answer

{(x,y):x≥2,  y≤6−x}, 是頂角在 (2,4) 的無界區域\{(x,y):x\ge 2,\;y\le 6-x\},\ \text{是頂角在 }(2,4)\text{ 的無界區域}

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