教材 · 数学 Course 1 · 数与式 · 数与式

一次不等式与绝对值

1次不等式と絶対値

1 数と式 / 絶対値を含む方程式・不等式
一句话结论

不等式两边乘、除负数时不等号反向,其余运算与等式相同。绝对值是距离:∣x−a∣<c\lvert x-a\rvert<c 是离 aa 不到 cc 的一段;一般情况按绝对值里面等于 0 的点分段,每段的解先与该段取交集,各段再取并集。

「xx 比 3 大」是一句话,「xx 离 3 不到 2」也是一句话,后一句写成式子就是 ∣x−3∣<2\lvert x-3\rvert<2。不等式(不等式)描述的是一整段数,所以 EJU 的问法总是「范围」:两个量各有范围时组合出的范围,满足条件的整数有几个,参数取多少才能让解符合要求。这一节先把不等式的运算规则讲清,再用「距离」把绝对值看懂。

为什么是这样

两边同加一个数,相当于数轴上两个点一起平移,左右关系不变;同乘一个正数,相当于以原点为中心等比例伸缩,左右关系也不变。乘负数就不同了:乘 −1-1 把数轴左右翻转,原来在左边的点跑到右边,所以不等号必须反向。除以一个数就是乘它的倒数,规则相同。

∣x−a∣\lvert x-a\rvert 是数轴上 xx 与 aa 的距离。于是 ∣x−3∣<2\lvert x-3\rvert<2 是离 3 不到 2 的点,即 1<x<51<x<5;∣x−3∣>2\lvert x-3\rvert>2 是这一段以外的两条射线,x<1x<1 或 5<x5<x。∣x−1∣+∣x+2∣\lvert x-1\rvert+\lvert x+2\rvert 是到 11 和到 −2-2 的距离之和:xx 在两点之间时恒为 3,走出去每走 1 增加 2,图像像一只平底的碗。

|x−3| 是 x 到 3 的距离:小于 2 是中间一段,大于 2 是两边两条射线|x−3| < 2:离 3 不到 2 → 1 < x < 5−10123456722|x−3| > 2:离 3 超过 2 → x < 1 或 5 < x−10123456722空心圆表示端点取不到(是 ≤、≥ 时改成实心)。中间一段可以写成一个连着的不等式;两边的射线是「或」,只能分开写。

定量表达

解一次不等式(1次不等式)的步骤和解方程一样:去括号,两边乘分母的最小公倍数去分母,移项整理成 ax>bax>b,最后除以 aa,a<0a<0 时变号。几个不等式同时成立叫不等式组(連立不等式),解是各自解的公共部分,在数轴上画出来取重叠的一段;A<B<CA<B<C 就是 A<BA<B 与 B<CB<C 的不等式组。

两个量各有范围时,和的范围是对应端相加。差不能对应端相减:先由 C<y<DC<y<D 写出 −D<−y<−C-D<-y<-C,再相加得 A−D<x−y<B−CA-D<x-y<B-C。端点看参与相加的两端,只要有一边是严格的 <<,结果那一端就是 <<。「四舍五入到个位是 6」给出的是 5.5≤x<6.55.5\le x<6.5,左闭右开。

去绝对值的根本办法是分情况(場合分け):A≥0A\ge0 时 ∣A∣=A\lvert A\rvert=A,A<0A<0 时 ∣A∣=−A\lvert A\rvert=-A,分界点是使里面等于 0 的值。只有右边是正的常数时,才能直接用公式块里的形状。

∣x∣=c  ⟺  x=±c,∣x∣<c  ⟺  −c<x<c,∣x∣>c  ⟺  x<−c 或 c<x\lvert x\rvert=c\iff x=\pm c,\qquad \lvert x\rvert<c\iff -c<x<c,\qquad \lvert x\rvert>c\iff x<-c\ \text{或}\ c<x
xx
未知数,也可以是一整块式子(如 x−3x-3、2x+12x+1)
cc
正的常数
∣x∣\lvert x\rvert
xx 的绝对值,即数轴上 xx 到原点的距离
适用条件
  • 只在右边是正的常数 cc 时直接套用;右边含未知数,或有两个以上绝对值时,按绝对值里面的正负分情况
  • ∣x∣>c\lvert x\rvert>c 的解是两段,不能写成 −c>x>c-c>x>c 这样连在一起的一个式子
  • 把 xx 换成 x−ax-a:∣x−a∣<c\lvert x-a\rvert<c 是「离 aa 不到 cc」,即 a−c<x<a+ca-c<x<a+c

怎么用

含绝对值的方程、不等式按三步走:① 找出每个绝对值里面为 0 的点,把数轴切成几段;② 每段里去掉绝对值,解普通的一次方程或不等式;③ 每段的解先和这段的范围取公共部分,不在范围里的舍去,最后把各段留下的合起来。同一段里是「且」,不同段之间是「或」。右边含 xx 时(如 ∣x−3∣<2x\lvert x-3\rvert<2x)不能直接套公式块,要老老实实分情况。

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