师:同学们,大家好。在过去几天,我们共同学习了第七章一元一次不等式及不等式组,了解了不等式及等式的性质,探究了如何求一元一次不等式及不等式组的解集,并利用相关知识解决了一些简单的实际问题。老师想问同学们,在学习过程中,是不是经常会不经意联想起另一个数学知识——等式与方程?不等式和等式就像生活中的双胞胎,既有很多相似之处,又有很大区别。今天这节课,我们将从基本概念、核心原理、技能运用和思想方法这四个方面,共同复习和整理第七章所学的知识、技能与方法。
首先看基本概念。已知这是一个关于(x)的一元一次不等式,那么(m)的值是多少呢?同学们可以先思考一下。在这道题里,一元一次不等式是关键条件。什么是一元一次不等式呢?含有一个未知数,并且未知数的次数是(1)的不等式,叫做一元一次不等式。依据这个定义,把题目中的相关条件转化为数学语言,就能得到相应关系式,进而求出(m)的值等于(2)。所以例一的答案就是(m = 2)。
请同学们回忆一下,等式中有没有哪个概念与一元一次不等式的概念很接近呢?对,就是一元一次方程。两个定义只是描述对象不同,一个是不等式,一个是方程。除此之外,不等式与等式的定义虽仅一字之差,但实质相去甚远。我们还可以比较解的定义,不等式的解集指能使不等式成立的未知数的值,而方程的解指能使方程两边相等的未知数的值。由于不等式的特性,其解往往不止一个,更多时候有无数个解,所以在不等式中就多了“解集”这个概念。
不等式与方程的定义在描述上高度相似,但本质区别很大。类似的情况还有一元一次不等式组和二元一次方程组。所以同学们复习时,不妨像老师这样,结合等式与方程的相关知识进行比较,这样能更好地理解不等式中那些既相似又有区别的基本概念。毕竟等式大家更熟悉、更容易理解,在这个学习过程中,其实蕴含着一种重要的数学思想——类比联想,在同学们今后的学习中还会用到。
下面看第二个方面——核心原理。看例(2),下列不等式的变形中,不正确的是哪一项?这道题明确考查不等式的性质,(A)、(B)、(C)、(D)四个选项中,哪个不正确呢?我们逐一分析。
选项(A),由(a > b),得(a - b > 0)。同学们肯定想到了移项原理,它依据的是不等式的性质:不等式两边都加上或减去同一个数或同一个整式,不等号方向不变。由(a > b),在不等式两边同时减去(b),左侧得到(a - b),右侧(b - b = 0),所以(a - b > 0),选项(A)正确。
选项(B),由(-a > -b)得(a < b)。根据不等式性质,不等式两边都乘以或除以同一个负数,不等号方向改变。在(-a > -b)两边同时乘以(-1),不等号方向改变,所以选项(B)也正确。
再看选项(C),若(-ax > a),则(x < -1)。这里不等式两边同时除以(-a),不等号方向发生了改变。但这里的(-a)一定是负数吗?当(a)是正数时,(-a)是负数,不等式两边同时除以(-a),不等号方向要改变;但如果(a)本身是负数,(-a)就是正数,此时不等式两边同时除以(-a),不等号方向不变。所以选项(C)错误。
那么选项(C)应该怎么表达呢?由(-ax > a),当(a > 0)时,得(x < -1);当(a < 0)时,得(x > -1)。因为这里是对不等式两边同时除以一个代数式(-a),所以需要对(-a)的正负性分正数和负数两种情况分别考虑。
接下来看选项(D),由(-\frac{1}{2}a < b),则(a > -2b)。这是在不等式两边同时乘以(-2),不等号方向需要改变,所以选项(D)正确。例(2)的答案就是(C)。
要正确解答例(2),就必须深刻理解不等式的性质。等式也有等式的性质,比较不等式和等式的性质,会发现它们很相似,尤其是最后两条。但细心的同学会发现,不等式的性质多了一条:在不等式两边同时乘以或除以同一个数时,需要确定这个数的正负性,因为它直接影响不等号方向是否改变。这就产生一个问题,同学们解题时,如果要对不等式左右两边同时乘以或除以同一个字母或代数式,必须确定这个字母或代数式的正负性;不能确定时,就必须进行分类讨论,这是数学中一个重要的数学思想,就像例(2)选项(C)那样。
学习了不等式的性质,就可以运用它求一元一次不等式的解集。接下来看例(3),解这个不等式,并把它的解集在数轴上表示出来。同学们先回忆一下,解一元一次不等式需要经历哪些基本步骤呢?不等式中有分母时,首先要去分母,怎么操作呢?在不等式两边同时乘以分母的最小公倍数。这个不等式分母最小公倍数是(6),去分母后得到新的不等式。请同学们注意,这里的每一项都不要漏乘。去分母后,不等式出现括号,接下来需要去括号。
再往下可以进行移项,一般习惯把含有未知数的项放在不等式左侧,常数项放在右侧,这样就得到(4x + 3x > 3 + 6 - 2)。这样做是为了方便进行第四步——合并同类项。最后系数化为(1),两边同时除以(7)得到(x > 1)。我们将这个解集在数轴上表示出来,注意,由于不等式解集是(x > 1),解集中不包含(1)这个数,所以画图时使用空心点。
同学们有没有发现,解不等式所经历的基本步骤——去分母、去括号、移项、合并同类项和系数化为(1),与解方程的基本步骤一模一样,唯一区别是依据的原理不同。既然能求一元一次不等式的解集,同样也能求一元一次不等式组的解集,有了这个能力,就可以运用不等式的相关知识解决一些简单的实际问题。
同学们,接下来看例(4)。为缓解停车矛盾,某小区投资(3)万元建成若干个停车位,建造费用分别为室内车位(1500)元每个,露天车位(300)元每个。考虑实际因素,露天车位数量不少于(12)个,但不超过室内车位的两倍。该小区两种车位各建成多少个?试写出所有可能的方案。请同学们先仔细读题,认真审视题目中的条件、信息以及最终要解决的问题,思考如何解题,下面我们一起分析。
这道题题干提供了两个重要信息,一是投资(3)万元建成若干停车位,分为室内车位和露天车位;二是露天车位数量不少于(12)个,但不超过室内车位的两倍。第二个信息中,“不少于”“不超过”是典型的不等关系词,意味着要用不等式知识解题。
设室内车位有(x)个,那么露天车位数量怎么表示呢?根据投资(3)万元建成若干停车位,用(3)万元减去室内车位的建造总费用,再除以每个露天车位的建造费用,就能得到露天车位数量,即(\frac{30000 - 1500x}{300}),化简后为(100 - 5x)。
再利用露天车位数量的限制条件,得到不等式组,解这个不等式组得出(x)的取值范围是(\frac{100}{7} \leq x \leq \frac{88}{5})。因为(x)表示室内车位数量,只能取整数,在这个范围内,(x)可取(15)、(16)、(17)这三个整数。把(x)的取值代入(100 - 5x),就能求出对应的露天车位数量。
这道题一共有三种方案,可以用表格形式回答:室内车位数量为(15)个时,露天车位有(25)个;室内车位数量为(16)个时,露天车位有(20)个;室内车位数量为(17)个时,露天车位有(15)个。
接下来看第四个方面——思想方法。例,关于(x)的不等式组,所有整数解的和是(-3),求其取值范围。同学们先思考一下,看看能否找到解题思路。这道题关键条件是所有整数解的和是(-3),且题目给出一个不等式组,我们先将不等式组里的两个不等式分别求解,找到它们的解集,解这两个不等式得到(x \geq -2)和(x < \frac{b}{3})。接下来该怎么做呢?之前学习过用数轴表示不等式组的解集,我们试试在数轴上表示这个不等式组的解集。老师画了一条数轴,先在数轴上表示出(x \geq -2)这个解集,然后考虑表示(\frac{b}{3})的点位置。
试想,如果表示(\frac{b}{3})的点在表示(-2)的点左侧,那么这个不等式组的解集是空集,不满足所有整数解的和是(-3)的条件,所以表示(\frac{b}{3})的点一定在右侧。那(\frac{b}{3})到底在哪里呢?我们逐一分析。
如果表示(\frac{b}{3})的点在表示(-2)和(-1)的点之间,即(\frac{b}{3})在(-2)到(-1)之间,这个不等式组的解集是这样,其整数解只有(-2),不满足所有整数解的和是(-3)的条件。
再考虑如果(\frac{b}{3})在(-1)到(0)之间,不等式组的解集是这种情况,其整数解有(-2)和(-1),它们的和正好是(-3)。但再往右边下一个表示整数的点是(0),(-2)、(-1)和(0)的和还是(-3),说明(\frac{b}{3})还有可能在(0)到(1)之间。
结合这两段分析,(\frac{b}{3})应该在(-1)到(1)之间。那(\frac{b}{3})会不会比(1)还大呢?当表示(\frac{b}{3})的点出现在表示(1)的点右侧时,不等式组的解集是这样,此时满足不等式组的整数解会多出(1),所有整数解的和就不是(-3)了,所以(\frac{b}{3})的取值范围确定在(-1)到(1)之间。
但我们还需考虑(\frac{b}{3})可不可以等于(-1)或者(1)。结合刚才分析,如果(\frac{b}{3} = -1),(x < \frac{b}{3})即(x < -1),不等式组整数解只剩(-2);如果(\frac{b}{3} = 1),不等式组解集是这样,满足解集的整数解是(-2),(-1)和(0),依然满足条件,所以(\frac{b}{3})可以等于(1)。
经过分析,最终确定(\frac{b}{3})的取值范围是(-1 < \frac{b}{3} \leq 1),进一步求出(b)的取值范围是(-3 < b \leq 3)。
在这道题的分析求解过程中,数轴发挥了重要作用。这种利用图形帮助我们分析和解决问题的思想方法,叫数形结合。另外,我们在分析(\frac{b}{3})取值范围时,通过关注每一个特殊整数解来验证取值范围是否满足条件,这又是特殊与一般的思想。
在整个第七章,我们接触到四种不同的数学思想,除了这里的数形结合、特殊与一般,还有前面提到的分类讨论以及类比联想。
接下来回顾一下今天的学习过程,我们从四个方面对第七章一元一次不等式组进行了复习和整理。在基本概念中,回顾了不等式、不等式的解集、一元一次不等式及不等式组的定义;在核心原理中,回顾了不等式的性质;在技能运用方面,运用不等式性质解一元一次不等式及不等式组,利用数轴确定一元一次不等式组的解集,并运用不等式及不等式组知识解决了简单实际问题;最后总结了四种重要数学思想:数形结合、特殊与一般、分类讨论以及类比联想。
我们今天的学习就到这里。
