强基初中数学&学Python——第七十五课 函数与方程之十九:一元二次不等式和不等式组

 

  所谓不等式,就是相应函数的函数值(值域)的一定区间对应的自变量取值区间。因此,为了研究一元二次不等式,还是要回到一元二次函数中来。这里讨论的一元二次不等式对应的一元二次方程都有2不同实数根。

  例题1:解下面不等式

x²+4x-12>0

分析:我们先画y=x²+4x-12的图象,y>0的函数图象对应的x取值范围。下图,作图代码附录1

 

由图可见,x²+4x-12>0的解是方程x²+4x-12=0的两个根之外的部分。

解:解方程

x²+4x-12=0

(x+2)²-16=0

得根

x1=-6x2=2

所以原不等式的解是

x<-6 x>2

  如果把不等式改为x²+4x-12<0,解方程步骤是一样的,最后可得解是

-6<x<2

  如果把不等式中的多项式取反,即改为-x²-4x+12>0。函数y=-x²-4x+12的图象如下图,作图代码附录2

 

解方程的步骤还是一样的,有图象以x轴为对称轴反过来了,所以不等式的解是

-6<x<2

  如果不等式改为-x²-4x+12<0,同样得解

x<-6 x>2

  可见,一元二次方程的两个根把定义域分开3部分,一元二次不等式的解要么是中间部分,要么是两边的2部分,二次系数与不等式同向(同>0或同<0)取两边的2部分,异向取中间部分。

  如果上面的规律记不住怎么办?遇到二次系数小于0的情况,根据不等式的性质——同时乘负数改变不等号的方向,化成二次系数大于0的情况,由于二次系数大于0,函数开口向上,显然中间部分小于0,两边2部分大于0。所以,一元二次不等式ax²+bx+c>0(a>0)的解是两边2部分,一元二次不等式ax²+bx+c<0(a>0)的解是中间部分。

  上面这种转化方法在解不等式时似乎不太重要,但在解一元二次不等式组时可能就显得重要起来,否则容易掉进逻辑陷进,把简单的题做错了。

  例题2解下面不等式组

x²+2x-8<0,  

-2x²+8x<0。  

解:用不等式的性质,把转化为

x²-4x>0。 

解方程

x²+2x-8=0

(x+1)²-9=0

得根

x1=-4x2=2

不等式的解

-4<x<2

解方程

x²-4x=0

x(x-4)=0

得根

x1=0x2=4

不等式的解

x<0x>4

综合起来,得不等式组的解是

-4<x<0

  作图验证如下,作图代码附录3

 

 

  例题3解不等式组

2|x+1|-7>0, 

-x²+6x+7>0。 

分析:一元一次绝对值不等式与一元二次不等式一样,可以把一元二次不等式的规律直接用于一元一次绝对值不等式。

解:解方程

2|x+1|-7=0

|x+1|=7/2

得解

x1=-(9/2)x2=5/2

绝对值前系数等同于一元二次不等式的二次系数,所以这个不等式的解

x<-(9/2)x>5/2

转化为

x²-6x-7<0

对应的方程

x²-6x-7=0

(x+1)(x-7)=0

得两个根

x1=-1x2=7

不等式的解(也是的解)

-1<x<7

可见原不等式的解是

5/2<x<7

  作图验证如下,作图代码附录4

 

  例题4:解不等式组

2x+3>0, 

-(1/2)x²+2x+6>0。 

解:解

x>-3/2

对应的方程

-(1/2)x²+2x+6=0

x²-4x-12=0

(x+2)(x-6)=0

得根

x1=-2x2=6

的解

-2<x<6

所以不等式组的解是

-3/2<x<6

  作图验证如下,作图代码附录5

 

  练习题1解下面不等式组

(1)

2x-5<0

6x²-x-10<0

(2)

x²+4x-15>0

-x²+10x+11>0

(3)

3|x-2|-8>0

-(1/2)x²-2x+16>0

 

附录1

import sys
sys.path.append("/5xstar/pyfiles")
from mymath.rcs import *
from math import *
import turtle as t
t.setup(500,500)
t.screensize(400,400)  
t.up()
build(t,yUnt=(1,10))

#标题
t.setpos(0, 210)
t.write("y=x²+4x-12图象",align="center",font=(markFont[0],14,markFont[2]))

#y=x²+4x-12
t.pensize(2)
def f(x):
    _temp=x**2+4*x-12
    if _temp>0:
        t.pencolor("red")
    else:
        t.pencolor("blue")    
    return _temp
trace(t,-10,10,f)
t.ht()

附录2
import sys
sys.path.append("/5xstar/pyfiles")
from mymath.rcs import *
from math import *
import turtle as t
t.setup(500,500)
t.screensize(400,400)  
t.up()
build(t,yUnt=(1,10))

#标题
t.setpos(0, 210)
t.write("y=-x²-4x+12图象",align="center",font=(markFont[0],14,markFont[2]))

#y=-x²-4x+12
t.pensize(2)
def f(x):
    _temp=-x**2-4*x+12
    if _temp>0:
        t.pencolor("red")
    else:
        t.pencolor("blue")    
    return _temp
trace(t,-10,10,f)
t.ht()

附录3
import sys
sys.path.append("/5xstar/pyfiles")
from mymath.rcs import *
from math import *
import turtle as t
t.setup(500,500)
t.screensize(400,400)  
t.up()
build(t, yUnt=(1,10))
t.pensize(2)

#标题与函数解析式
t.setpos(0, 210)
t.write("y=x²+2x-8y=-2x²+8x图象",align="center",font=(markFont[0],14,markFont[2]))
t.setpos(70, 70)
t.write("y=x²+2x-8",font=(markFont[0],14,markFont[2]))
t.setpos(110, -100)
t.write("y=-2x²+8x",font=(markFont[0],14,markFont[2]))

#y=x²+2x-8
def f(x):
    _temp=x**2+2*x-8
    if _temp>0:
        t.pencolor("red")
    else:
        t.pencolor("blue")    
    return _temp
trace(t,-10,10,f)

#y=-2x²+8x
def f2(x):
    _temp=-2*x**2+8*x
    if _temp>0:
        t.pencolor("red")
    else:
        t.pencolor("blue")    
    return _temp
trace(t,-10,10,f2)

t.ht()

 

附录4
import sys
sys.path.append("/5xstar/pyfiles")
from mymath.rcs import *
from math import *
import turtle as t
t.setup(500,500)
t.screensize(400,400)  
t.up()
build(t, xUnt=(1,10), yUnt=(1,10))
t.pensize(2)

#标题与函数解析式
t.setpos(0, 210)
t.write("y=2|x+1|-7y=-x²+6x+7图象",align="center",font=(markFont[0],14,markFont[2]))
t.setpos(100, 130)
t.write("y=2|x+1|-7",font=(markFont[0],14,markFont[2]))
t.setpos(90, -130)
t.write("y=-x²+6x+7",font=(markFont[0],14,markFont[2]))

#y=2|x+1|-7
def f(x):
    _temp=2*abs(x+1)-7
    if _temp>0:
        t.pencolor("red")
    else:
        t.pencolor("blue")    
    return _temp
trace(t,-20,20,f)

#y=-x²+6x+7
def f2(x):
    _temp=-x**2+6*x+7
    if _temp>0:
        t.pencolor("red")
    else:
        t.pencolor("blue")    
    return _temp
trace(t,-20,20,f2)

t.ht()

附录5
import sys
sys.path.append("/5xstar/pyfiles")
from mymath.rcs import *
from math import *
import turtle as t
t.setup(500,500)
t.screensize(400,400)  
t.up()
build(t, xUnt=(1,10), yUnt=(1,10))
t.pensize(2)

#标题与函数解析式
t.setpos(0, 210)
t.write("y=2x+3y=-(1/2)x²+2x+6图象",align="center",font=(markFont[0],14,markFont[2]))
t.setpos(60, 130)
t.write("y=2x+3",font=(markFont[0],14,markFont[2]))
t.setpos(60, -90)
t.write("y=-(1/2)x²+2x+6",font=(markFont[0],14,markFont[2]))

#y=2x+3
def f(x):
    _temp=2*x+3
    if _temp>0:
        t.pencolor("red")
    else:
        t.pencolor("blue")    
    return _temp
trace(t,-20,20,f)

#y=-(1/2)x²+2x+6
def f2(x):
    _temp=-x**2/2+2*x+6
    if _temp>0:
        t.pencolor("red")
    else:
        t.pencolor("blue")    
    return _temp
trace(t,-20,20,f2)

t.ht()

附录5
import sys
sys.path.append("/5xstar/pyfiles")
from mymath.rcs import *
from math import *
import turtle as t
t.setup(500,500)
t.screensize(400,400)  
t.up()
build(t, xUnt=(1,10), yUnt=(1,10))
t.pensize(2)

#标题与函数解析式
t.setpos(0, 210)
t.write("y=2x+3y=-(1/2)x²+2x+6图象",align="center",font=(markFont[0],14,markFont[2]))
t.setpos(60, 130)
t.write("y=2x+3",font=(markFont[0],14,markFont[2]))
t.setpos(75, -40)
t.write("y=-(1/2)x²+2x+6",font=(markFont[0],14,markFont[2]))

#y=2x+3
def f(x):
    _temp=2*x+3
    if _temp>0:
        t.pencolor("red")
    else:
        t.pencolor("blue")    
    return _temp
trace(t,-20,20,f)

#y=-(1/2)x²+2x+6
def f2(x):
    _temp=-x**2/2+2*x+6
    if _temp>0:
        t.pencolor("red")
    else:
        t.pencolor("blue")    
    return _temp
trace(t,-20,20,f2)

t.ht()