一元一次不等式组

官方数学老师·21 页·进阶(有基础,想深入原理)·0 次浏览·2 天前
一元一次不等式组数轴辅助公共解

一元一次不等式组

掌握取公共解的核心思路,看懂数轴上一目了然的求解过程

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一元一次不等式组数轴辅助公共解

一元一次不等式组

掌握取公共解的核心思路,看懂数轴上一目了然的求解过程

1第 1 页 · 一元一次不等式组

什么是不等式的解集

前面我们看到,一个不等式的解往往不止一个,而是一整片。今天给这片范围一个正式的名字。

解集
满足这个不等式的所有解,所组成的集合
解与解集
解是一个具体的数;解集是所有符合的数合起来的整体
数轴上的形态
解集在数轴上通常不是孤立一点,而是一段或几段
身高达标的全体同学对应 →不等式的解集

每位同学是一个「解」,达标的所有人合起来就是解集

2第 2 页 · 什么是不等式的解集

什么是一元一次不等式

上页谈了不等式的解集。这页回到起点:什么样的不等式才叫「一元一次」?我们看它的结构。

一元
只有一个未知数,比如 x。不像二元要 x、y 两个变量。
一次
未知数的最高次数是1,没有 x²、x³ 这些高次项。
不等式
用不等号连接的式子,>, <, ≥, ≤ 都算。
对比等式
等式用 = 号两边相等,不等式两边有大小、高低之分。
简历三栏对应 →一元一次不等式

姓名=一元,职级=一次,关系=不等号——三栏齐了才算完整

ax+b>0(a0)ax + b > 0 \quad (a \neq 0)
3第 3 页 · 什么是一元一次不等式

解一元一次不等式的步骤

解一元一次方程的五步你背得滚瓜烂熟:去分母、去括号、移项、合并、系数化1。解不等式走的是同一套路——但最后一步藏了个暗坑:除以负数时,不等号必须翻转。

去分母
两边同乘最小公倍数;与方程一致
去括号
括号前是负号要变号;与方程一致
移项
项移过不等号要变号;与方程一致
合并同类项
化为 ax < b 标准形式;与方程一致
系数化为1
⚠️ 除以负数时,不等号必须翻转方向
按菜谱做菜对应 →解不等式五步

前四步照搬解方程的路子;最后除负数时,整盘菜的'方向'要反过来

例:2x>4x<2(除以 2,不等号翻转)\text{例:}-2x > 4 \Rightarrow x < -2 \quad(\text{除以 }-2\text{,不等号翻转})
4第 4 页 · 解一元一次不等式的步骤

步骤详解:去分母与去括号

解含分母和括号的不等式,要依次把结构"剥干净";关键陷阱:乘除负数时不等号必翻转。

1
去分母
找各分母的最小公倍数,两边同乘
2
去括号
用分配律展开括号;括号前为负号时每项都要变号
3
移项
含未知数的项移到一边,常数移到另一边,过不等号要变号
4
合并同类项
同类项系数相加减,化为 ax>b 的标准形式
5
系数化为1
两边同除以 x 的系数;系数为负时不等号方向翻转
5第 5 页 · 步骤详解:去分母与去括号

步骤详解:移项与合并

去完分母和括号,剩下的项还散落两边。移项把它们归拢,合并同类项把同类化简。

1
移项(变号搬迁)
含未知数的项归一边,常数归另一边;跨过不等号必须变号,正变负、负变正。
2
合并同类项
未知数项系数相加,常数项相加;只合同类,字母与次数相同的才合并。
6第 6 页 · 步骤详解:移项与合并

步骤详解:系数化为1

系数化为1看着像一步除法,其实要先看系数正负,再决定要不要变号。

1
看系数正负
动手除之前,先判断 a 是正、负还是零,符号不同操作完全不同
2
a>0:直接除
不等号方向不变,如 3x>6 直接得 x>2
3
a<0:除且变号
两边同除负数,不等号必须翻转,如 -3x>6 得 x<-2
4
a=0:分类讨论
退化成 0>b 或 0<b,要分无解与全体实数两种情况
7第 7 页 · 步骤详解:系数化为1

不等式 vs 方程:步骤对比

解不等式和解方程步骤几乎一样,但乘除负数时方向会"反转"——这是大多数学生栽跟头的地方。

解方程
  • 去分母:方向永远不变
  • 移项:方向不变
  • 系数化为1:方向永远不变
  • 结果:少数确定解(等号)
解不等式
  • 去分母:乘负数则方向反转
  • 移项:方向不变
  • 系数化为1:除负数则方向反转
  • 结果:连续解集(不等号)
解不等式多一个"方向"维度:乘除负数必须变号,否则解集完全相反——这正是出错的高发点。
8第 8 页 · 不等式 vs 方程:步骤对比

什么是一元一次不等式组

之前我们解过单个不等式,比如 2x > 6。但现实问题里,条件往往不止一条——「x 大于 3」且「x 小于 10」。把多条不等式放在一起联合求解,就是不等式组。

多个不等式组合
由两个或更多一元一次不等式联立而成
共享同一未知数
所有不等式里的未知数都是同一个,如都是 x
同时成立
求的是让所有不等式同时为真的未知数值
解集是交集
整体解集是各不等式解集的公共部分
闯关游戏对应 →不等式组

每一关是一个不等式条件,必须全部通过才算通关

{2x+1>3x2<5\begin{cases} 2x + 1 > 3 \\ x - 2 < 5 \end{cases}
9第 9 页 · 什么是一元一次不等式组

不等式组的解集

上页我们把多个不等式合在一起,组成'不等式组'。那什么 x 值才算它的解?比如既要求成绩≥60、又要求出勤率≥80%——只有两个条件同时满足的学生才算合格。

解集定义
同时满足组内每一个不等式的所有 x 值,构成不等式组的解集
核心动作:取交集
用 ∩ 表示,不是 ∪;所有不等式同时成立才计入
交集 ≠ 并集
'都满足'对应 ∩;'任一满足'才对应 ∪
数轴上找公共部分
把每个不等式的解集画在数轴上,重叠区域就是组的解集
电影入场条件叠加对应 →不等式组的解集取交集

年龄合格 ∧ 票价合适,两个条件都过的人才能进场

xS1S2Snx \in S_1 \cap S_2 \cap \cdots \cap S_n
10第 10 页 · 不等式组的解集

求不等式组解集的步骤

先逐个击破每个不等式,再把所有解集的公共部分取出来。

1
分别求解
把不等式组拆开,单独解出每个不等式
2
数轴标注
把每个解集画在同一条数轴上,空心圆与实心点要分清
3
取公共部分
找所有解集共同覆盖的范围,即交集
4
写出解集
用集合或区间形式规范表达最终结果
11第 11 页 · 求不等式组解集的步骤

四种情况:解集规律图

从两个不等式出发,先判方向是否相同,再比大小,套口诀得解集

图解渲染中…
a1任两个同未知数的不等式b2判断不等号方向是否一致d4异向时比两个常数,前小后大才有解g7如 x>3 且 x<5,解集为 3<x<5
12第 12 页 · 四种情况:解集规律图

口诀详解:同大取大与同小取小

同向不等号的取法口诀易记混——'大''小'到底指谁?分清不等号开口方向就不慌。

同大取大
  • 形式:x > a 且 x > b(两不等号同向开口朝'大')
  • 取法:解集为 x > max(a, b),取较大端点
  • 数轴:两箭头都向右,从较靠右的端点开始
  • 诀窍:两'大'挑更大的当门槛
同小取小
  • 形式:x < a 且 x < b(两不等号同向开口朝'小')
  • 取法:解集为 x < min(a, b),取较小端点
  • 数轴:两箭头都向左,到较靠左的端点为止
  • 诀窍:两'小'挑更小的当门槛
两者都是'取交集'的口诀形象说法:方向朝大取最大,方向朝小取最小。
13第 13 页 · 口诀详解:同大取大与同小取小

口诀详解:大大小小与小大大小

同样是「一左一右」的箭头排列,一个解集为空、一个却能取中间,区别全在「小、大」两个数谁站左边。

大大小小 → 无解
  • 写法:x > 大数 且 x < 小数
  • 示意:数轴上「大」反而站到了左端
  • 例题:x > 5 且 x < 3
  • 结论:两段互不相交,解集为空集
小大大小 → 取中间
  • 写法:x > 小数 且 x < 大数
  • 示意:数轴上「小」在左、「大」在右
  • 例题:x > 3 且 x < 5
  • 结论:解集为 小数 < x < 大数
判别就看站位:左小数右大数(→ 小大大小)取中间;左大数右小数(→ 大大小小)无解。
14第 14 页 · 口诀详解:大大小小与小大大小

例题:求不等式组解集

左侧两条分支分别解两个不等式,结果汇入数轴后取交集。

图解渲染中…
P例题里的两个不等式合在一起A1不等式①化简后的范围N把两个范围画在同一条数轴上F两段范围的交集就是最终答案
15第 15 页 · 例题:求不等式组解集

数轴基础:如何表示不等式

地图上找目的地,店员说『往东走 3 公里』——你已经在用数轴定位了。

数轴三要素
原点、正方向、单位长度,缺一不可
实心点 vs 空心点
实心●表示取该值(≥或≤),空心○表示不取(>或<)
射线表范围
从边界点向一侧无限延伸,代表所有满足条件的取值
高速公路里程标对应 →数轴上的点与方向

起点=原点,箭头=正方向,间距=单位长度

16第 16 页 · 数轴基础:如何表示不等式

常见不等式的数轴表示

数轴看不等式只看两件事:箭头方向与端点形状。

图解渲染中…
B1a 处空心圆,箭头向右B2a 处实心圆,箭头向右B3a 处空心圆,箭头向左B4a 处实心圆,箭头向左
17第 17 页 · 常见不等式的数轴表示

不等式组的数轴表示

把两个不等式的解集分别画在数轴上,两段线重叠的部分就是不等式组的解集

图解渲染中…
a2在2处画空心圆,向右画线段表示x>2的所有解a4在6处画空心圆,向左画线段表示x<6的所有解a5把两条数轴对齐,公共部分就是交集
18第 18 页 · 不等式组的数轴表示

自测:判断解集情况

点击作答

不等式组 {x > 5, x < 2} 的解集是?

19第 19 页 · 自测:判断解集情况

知识要点回顾

  • 解集是范围而非一个点——这是不等式与方程最根本的分野
  • 除以负数必翻号,这是从方程跨到不等式唯一需要警惕的一步
  • 口诀的四种情况,本质是各解集在数轴上的交集运算
  • 数轴是验证利器:交集为空即无解,全覆盖即任意实数
延伸主题:含参不等式组的分类讨论用不等式组解实际应用题绝对值不等式的入门
20第 20 页 · 知识要点回顾

课后思考

先独立思考写下思路,再对照参考答案——问题没有唯一标准解,重点是思考过程。

1解不等式组时,"同大取大、同小取小"对所有同向情况都成立。能否仅从"交集"的定义出发推导,不依赖直观记忆?

参考答案交集即"同时满足"的部分。两个同向不等式中,限制更严的那个决定边界——上界"压低"取下,下界"抬高"取上,所以"取极端"。这是由交集定义推出的逻辑必然,不靠经验。

2文具店笔记本进价 8 元,售价定为 x 元。要求利润率不低于 20%,且售价不超过进价的 1.5 倍。写出 x 的不等式组并求其取值范围。

参考答案利润率条件 (x−8)/8 ≥ 20% 化简得 x ≥ 9.6;不超过进价 1.5 倍得 x ≤ 12。解集 9.6 ≤ x ≤ 12。本题核心能力:把每个文字条件准确翻译成数学式。

3把不等式组从两个扩到三个(如 x > 1、x < 5、x > 3),"同大取大、同小取小"口诀还成立吗?请用数轴验证。

参考答案仍成立。求不等式组的本质是求交集,而交集满足结合律:先合 x > 1 与 x > 3 得 x > 3,再与 x < 5 组合得 3 < x < 5。多于两个不等式时都可两两依次化简。

21第 21 页 · 课后思考