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一元一次不等式与一元函数的关系 - 草稿 - 草稿 - 草稿

一元一次不等式与一元函数的关系 - 草稿 - 草稿 - 草稿

作者: 橄榄树张悦芊 | 来源:发表于2023-02-26 18:23 被阅读0次

    在学习一次函数时,我们学习了如何结合一次函数图像求出一元一次不等式的解集。例:2x-3>0。它所对应的方程是2x-3=0。它所对应的一次函数是y=2x-3。可以先画出这个一次函数的图像:

    y=2x-3的函数图像

    我们也可以结合图像得出一元一次方程2x-3=0的解:因为y=2x-3,所以2x-3=0相当于y=0,因为此函数图像与x轴交于点(1.5,0),可以得出:当y=0时,x=1.5。所以这个方程的解为x=1.5。

    当2x-3>0时,y>0,就对应函数图像x轴以上的部分。它的解集是那一部分上所有点的横坐标构成的集合,也就是 x >1.5。注意,y是大于0的,不能等于0,所以对应的是一个无端点的射线,不包括(1.5,0)

    2x-3>0的函数图像(红色)

    同理可得,2x-3<0对应蓝色部分,解集为x<1.5。

    是否发现,2x-3>0、2x-3<0、2x-3=0分别为一条无端点的射线、一条无端点的射线、一个点?而它们在一起构成了y=2x-3的函数图像。

    我们前两个例子的不等号右边都是0,代表分界线为x轴,2x-3>0为x轴之上,2x-3<0为x轴之下,2x-3=0在x轴上。那么,我们是否可以将右边的0改变成别的数字呢?如:2x-3>1。分界线就是直线y=1。

    它所对应的一次函数仍然是y=2x-3,函数图象与前面的一样。当2x-3>1时,对应直线y=1之上的部分:

    所以该不等式的解集为x>2。

    我们发现,当不等式右边是0时,分界线为x轴,当不等式右边是1时(形式为kx+b=a),分界线是直线y=1。所以,分界线变化了。

    那么,当不等式右边也是kx+b的形式,又该怎么解,如何对应图像呢?就如:-x+3<3x-4,我们可以将左边的-x+3看作一次函数y=-x+3,那么我们是否可以把右边的3x-4也看作一次函数y=3x-4呢?当然可以,不等号两边所对应的函数图像就是这样的:(-x+3的函数图像为y₁,3x-4的函数图像为y₂)

    可见,这两个函数图像有一个交点,我们可以把它命名为点A。如果我们想在x的值像想象一条直线l,垂直于y轴、平行于x轴,可以左右平移。当直线l正好穿过点A时,-x+3=3x-4,点A的横坐标是此不等式的解,为x=1.75。

    当我们再把直线l往右平移时,直线l之右中,y₁在y₂之下,这时-x+3<3x-4,不等式的解为x>1.75。

    当将直线l在点A的左边时,y₁在y₂之上,-x+3>3x-4,解为x<1.75。

    我们也可以用专业的数学语言说出来:关于x的一元一次不等式-x+3<3x-4的解集是直线y₁在y₂,下方所有点的横坐标的集合,x>1.75。

    而从数的角度来看,可以这样计算出结果:

    把这个新的发现实践一下吧!就如这道题

    这个题有两种方法解答,一个是从形的角度,一个是从数的角度,先来看一看如何用数去解吧:

    所以l₁代表收入,l₂代表获利,如果生产该产品盈利,则收入大于获利,l₁在l₂之上。可以设l₁的解析式为y₁=k₁x,l₂的解析式为y₂=k₂x(k₁≠0,k₂≠0)。

    在图中,我们可以确定点A(两直线交点)的坐标:(4,4000),把x=4时y=4000带入y₁=k₁x,l₂,得k₁=1000,所以l₁的解析式为y₁=1000x。

    为了求出l₂的解析式,我们先可以确定点B的坐标(0,2000),将x=0时y=2000带入y₂=k₂x,得b₂=2000。因为我们知道点A的坐标,所以将x=4时y=4000,b₂=2000带入y₂=k₂x,解出k₂=500。所以y₂的解析式为y₂=500x+2000。

    当生产该产品能盈利时,y₁>y₂,带入一下就是1000x>500x+2000,解出x>4,所以当x>4时,生产该产品才能盈利。

    我们也可以从图形的角度解出来:如图可见,解集是直线l₁在直线l₂之上所有点的横坐标的集合,也就是x>4。我认为在这道题中,看图更好解。

    这就是一元一次不等式与一元函数的关系。那么,我们是否可以用“形”的角度理解,并解出一元一次不等式组呢?这将是未来所要探索的。

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