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可分解的高次不等式的解法
浙江省诸暨市学勉中学(311811) 郭天平
解不等式是初等数学重要内容之一,高中数学常出现高次不等式,通常解法是化为不等式组或者用列
表
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法或者用数轴标根法求解。本文通过不同解法的比较,来说明“数轴标根法”在求解一类可分解的高次不等式独特之处。
例1 解不等式 ,,,,,,x,3x,2x,4,0
x,3,0x,3,0,, 解法一:原不等式可化为或 ,,,,,,,,,,x,2x,4,0x,2x,4,0,,
x,,3x,,3,,,3,x,2x,4即或,即或 ,,x,2或x,42,x,4,,
?原不等式的解集为 ,,x|,3,x,2或x,4
【评注】 此种方法的本质是分类讨论,强化了“或”与“且”,进一步渗透了“交”与“并”的思想方法。
解法二:不等式(或方程)有三个零点,-3,2,4,先在数轴上标出零点,这些零点把数轴分成了若干个区间。
x -3 2 4
针对这些区间,逐一讨论各因式的符号,情况列表如下:
,,,,,,,,,,,,x,3x,2x,4x,3x,2x,4因 子
+ + + + x,4当时
+ + - - 2,x,4当时
+ - - + ,3,x,2当时
- - - - x,,3当时
,,,,,,,,从上表可看出x,3x,2x,4,0的解集为x|,3,x,2或x,4
解法三:先在数轴上标出零点(标出根)。
根标出来后,不是分区间进行验证讨论,而是
+ + x —-3 2 4 —,,,,,,直接标出综合因式x,3x,2x,4的正负号
— —
,,(如上图),再根据题目要求,直接写出解集为x|,3,x,2或x,4
【评注】这种方法常称为是“数轴标根法”,有些
书
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上称为是“串针引线法”。这种方
1
法的本质是“列表讨论法”的简化及提炼。这样的“线”也可看成是函数
的图象草图。(y轴未画) ,,,,,,y,x,3x,2x,4
通过上述三种方法的比较,我们不难看出,用“数轴标根法”来解可分解的高次不等式直观又简单。具体方法步骤如下:
,,?将不等式等价化为„形式,并将各因式的系数x,x,0(,0),,,,x,xx,xxn12
化“+”;(为了统一方便)
,,?求出对应方程„x,x,0的根(或称零点),并在数轴上表示出,,,,x,xx,xn12
来;
?由右上方穿线,经过数轴上表示各根的点,但要注意“奇穿偶不穿”(“奇穿偶不穿”
n,,x,x是指当左侧有相同因式时,为奇数时,曲线在点处穿过数轴;为偶,,fxxnn11
数时,曲线在点处不穿过数轴) x1
,0?若不等式(的系数化“+”后)是“”,则找“线”在x轴上方的区间;若不x
,0等式是“”,则找“线”在x轴下方的区间.
23,,,,,,x,2x,3x,1,0例2 解不等式
解析 ?检查各因式中x的符号均正;
?求得相应方程的根为:-1,2,3(注意:2是二重根,3是三重根);
?在数轴上表示各根并穿线,每个根穿一次(自右上方开始),如下图:
,,,,??原不等式的解集为,1,2:2,3
【评注】?3是三重根,?在C处来回穿三次,?2是二重根,?在B处穿两次,结果相当于没穿. 若些不等式若带“=”号,点画为实心,解集边界处应有等号;另外,线虽
x,2不穿2点,但满足“=”的条件,不能漏掉.
2x,3x,4,0例3 解不等式 ,,,,xx,2x,3
2
2解析 先将原不等式等价化为不等式,,,,且,,x,3x,4xx,2x,3,0
, x,,3,x,0,x,2
即且,用“数轴标根法” ,,,,,,,,xx,2x,3x,1x,4,0x,,3,x,0,x,2
-3 -1 0 2 4 x
?原不等式的解是 ,,,,,,,,3:,,1,0:2,4,
【评注】在不等式时我们应该考虑不等式左式的定义域,也就是在标根时要注意根的取舍,否则会产生增根或失根的误解.
2,,例4 解关于的不等式:,,x,x,12x,a,0. x
解析 此不等式是含
参数
转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应
的高次不等式,是不等式对应方程的其中一根,但x,,aa
对它的位置我们无法确定,因此要对的所处位置进行讨论 a
?将二次项系数化“+”并分解为:; ,,,,,,x,4x,3x,a,0?相应方程的根为:; ,3,4,,a
?讨论:
,a,4a,,4?)当,即时,各根在数轴上的分布及穿线如下:
?原不等式的解集为,,,,. ,3,4:,a,,,
,3,,a,4,4,a,3?)当,即时,各根在数轴上的分布及穿线如下:
?原不等式的解集为,,,, ,3,,a:4,,,
,a,,3a,3?)当,即时,各根在数轴上的分布及穿线如下:
3
?原不等式的解集为 ,,,,,a,,3:4,,,
0?)当,即时,各根在数轴上的分布及穿线如下: ,a,4a,4
?原不等式的解集为 ,,,3,,,
?)当,a,,3,即a,3时,各根在数轴上的分布及穿线如下:
?原不等式的解集为。 ,,4,,,
a,,4综上所得,当时,原不等式的解集为; ,,,,,3,4:,a,,,,4,a,3当时,原不等式的解集为; ,,,,,3,,a:4,,,
a,3当时,原不等式的解集为; ,,,,,a,,3:4,,,
a,4当时,原不等式的解集为,,; ,3,,,
a,3当时,原不等式的解集为,,。 4,,,
【评注】此题意在于让大家熟练用“数轴标根法”解高次不等式,培养分类讨论的思
a,3a,4想,题中对当与时这两种情况,不少同学容易漏解,不加以讨论。
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