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Algebra · real student question

解不等式 1 − x/3 ≤ 1 − 2x/7,並在數線上表示解集。

Question

解不等式

1−x3≤1−2x71-\frac{x}{3}\le 1-\frac{2x}{7}

並在數線上表示出解集。

Step-by-step solution

  1. 先消掉兩邊都有的常數。 兩邊同減 11 對不等式是合法的(加減永遠不改變方向),而且立刻把常數項清乾淨:−x3≤−2x7.-\frac{x}{3}\le-\frac{2x}{7}. 先去分母也行得通,但先消掉 11 能讓數字保持較小。

  2. 把含 xx 的項集中到同一邊。 兩邊同加 2x7\dfrac{2x}{7}:−x3+2x7≤0.-\frac{x}{3}+\frac{2x}{7}\le 0. 集中在左邊而不是右邊,可以省下後面一次無謂的變號。

  3. 通分到公分母 2121。 因為 lcm⁡(3,7)=21\operatorname{lcm}(3,7)=21,−7x21+6x21≤0⟹−x21≤0.-\frac{7x}{21}+\frac{6x}{21}\le 0\quad\Longrightarrow\quad -\frac{x}{21}\le 0. 兩個分數幾乎互相抵消,只留下係數 −121-\tfrac{1}{21}。

  4. 除以負係數,並把不等號反向。 兩邊同乘 −21-21 會把不等號顛倒:−x21≤0⟹x≥0.-\frac{x}{21}\le 0\quad\Longrightarrow\quad x\ge 0. 這是整題唯一改變方向的步驟,忘了它就是最典型的錯誤——會得到錯誤答案 x≤0x\le 0。

  5. 代入數值確認。 當 x=7x=7:左邊是 1−73=−1.33‾1-\tfrac73=-1.3\overline{3},右邊是 1−2=−11-2=-1,而 −1.333≤−1-1.333\le-1 成立。當 x=−7x=-7:左邊是 1+73=3.33‾1+\tfrac73=3.3\overline{3},右邊是 1+2=31+2=3,而 3.333≤33.333\le 3 不成立。所以非負的 xx 可行、負的 xx 不可行,正如前面所斷言的。當 x=0x=0 時兩邊都等於 11,所以端點包含在內。

  6. 描述數線上的圖示。 在 00 的位置畫一個實心(塗滿)的點,表示 00 本身也是解,再把往右、朝 +∞+\infty 延伸的那條射線塗上陰影。用區間記法寫,解集就是 [0,+∞)[0,+\infty)。

Answer

x≥0,即 x∈[0,+∞)x\ge 0,\qquad\text{即 } x\in[0,+\infty)

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