初中階段,我們學習的數(shù)學分為代數(shù)、幾何和概率統(tǒng)計這三大部分.其中代數(shù)又分為數(shù)、式、方程、不等式和函數(shù)這五個部分.那么,這五個部分之間又是什么關(guān)系呢?是不是彼此獨立,互不相干呢?下面我們就來談?wù)劮匠毯筒坏仁街g的關(guān)系.
我們先從它們的定義入手:方程是含有未知數(shù)的等式,而等式是用等號連接的式子;那自然,不等式就是用不等號連接的式子.
根據(jù)定義,我們覺得方程和不等式簡直是水火不相容:你是等式,我是不等式,我是對你的否定.這是典型的“對著干”?。?/p>
我們看一個例題,或許能改變一些看法.
例1 解方程和不等式:
(1)[x+93]=[x+22]+1;
(2)[x+93]>[x+22]+1.
分別解兩個式子,然后觀察解答過程和所得結(jié)果,你一定會恍然大悟:去分母、去括號、移項、合并同類項、系數(shù)化為1,這些步驟完全一致.最后結(jié)果的數(shù)值是6,也完全一樣!不同的是,系數(shù)化為1時不等式需要考慮不等號的方向,而解方程不用;最后結(jié)果x=6和x<6也只是連接的符號不同罷了.
看來,方程和不等式是有關(guān)系的!
仔細觀察“=”和“<”,我們能夠直觀地發(fā)現(xiàn),原來不等號就是等號的向一邊傾斜的變形;我們再從數(shù)軸這個角度來看x=6和x<6的關(guān)系:
原來方程只是不等式的“邊界”??!換言之,不等式是“方程+方向”的組合體.
當方程與不等式“雙劍合璧”時,它們產(chǎn)生的威力就不可小覷.
一、解一元二次不等式
相信我們都能熟練解決一元一次不等式,但是一元二次不等式能不能玩得轉(zhuǎn)呢?
例2 解不等式:x2≥9.
【分析】解不等式的時候,可以將不等式看成是方程,解得方程的解,也就是得到了不等式的“邊界”,然后再根據(jù)題意,選取不同的區(qū)間就可以了.
本題解方程x2=9可得x1=3,x2=-3,再將數(shù)軸上以-3和3表示的點為“邊界”,可得x≤-3、
-3 二、求取值范圍問題 近幾年中考,我們經(jīng)常遇到求參數(shù)取值范圍的問題.解答這些題型時,如果能夠?qū)⒉坏仁絾栴}轉(zhuǎn)化為方程問題,往往會有出奇制勝的效果. 例3 如圖1,拋物線y=ax2與四條直線x=1、x=2、y=1、y=2圍成的正方形ABCD有公共點,則a的取值范圍是 . 【分析】本題的題型是求參數(shù)的取值范圍,即答案是關(guān)于a的不等式.考慮到不等式的“邊界”是方程,因此只需要考查兩個極端情形:拋物線的開口變大時,有公共點和沒有公共點的“邊界”是點B(2,1);當拋物線的開口變小時,有公共點和沒有公共點的“邊界”是點D(1,2).分別代入拋物線的解析式可得a1=[14],a2=2,考慮到題目只關(guān)注有公共點,因此本題的答案是[14]≤a≤2. 例4 直線y=x+1與y=-2x+a的交點在第二象限,則a的取值范圍是 . 【分析】結(jié)合函數(shù)圖像可以發(fā)現(xiàn),直線y=x+1為定直線,而y=-2x+a為平行直線束,設(shè)直線y=x+1分別交兩坐標軸于點A(-1,0)、B(0,1),則交點在第二象限的“邊界”為直線y=-2x+a經(jīng)過點A、B,將兩個坐標分別代入得:a1=-2,a2=1,最后根據(jù)函數(shù)的圖像判斷不等號的方向,最終得到答案為-2 本題若運用常規(guī)解法則較為煩瑣:先解含參方程組,用a的代數(shù)式表示交點,然后再根據(jù)點在第二象限列出不等式組,最后解不等式組.因此,巧用方程和不等式的關(guān)系可以簡化解題過程. 例5 如圖2,已知射線DE與x軸和y軸分別交于點D(3,0)和點E(0,4),動點C從點M(5,0)出發(fā),以1個單位長度每秒的速度沿x軸向左做勻速運動,以點C為圓心、[12t]個單位長度為半徑作⊙C,設(shè)運動時間為t秒.當⊙C與射線DE有公共點時,求t的取值范圍. 【分析】在⊙C的運動過程中,與射線DE的公共點個數(shù)分別是0個、1個、2個、1個、0個,因此,若要求t的取值范圍,只要解決圓剛剛接觸到射線的“邊界”位置和圓即將脫離射線的另一個“邊界”(如圖3中⊙C1、⊙C2)即可,分別解得t1=[43],t2=[163],因此,本題的答案是:[43]≤t≤[163]. 三、分類討論問題 分類討論問題綜合性強,難度較大,在歷年中考試題中多以壓軸題出現(xiàn),對考生的能力要求較高,具有較強的選拔性.在分類討論問題的各個難點中,最關(guān)鍵的是如何分類,確保不遺漏、不重復. 利用方程和不等式的關(guān)系,借助數(shù)軸可以很好地解決這一難點. 例6 化簡:[x+2]+[x-4]. 【分析】化簡含絕對值的式子,需要去掉絕對值,因此對絕對值內(nèi)代數(shù)式的符號需要進行討論.但是討論x+2>0、x+2<0、x-4>0、x-4<0等情況較復雜,可以觀察不等式的“邊界”,即方程x+2=0、x-4=0的值,得x=-2和x=4,在數(shù)軸上以表示-2和4的點為“邊界”,“截斷”數(shù)軸為三段: 即可得分類討論的三個范圍:x≤-2,-2 我們從方程和不等式的關(guān)系入手,發(fā)現(xiàn)橫向打通知識之后可以帶來解題的新思路、新方法.如果按這個思路,將方程、不等式、函數(shù)進行橫向打通,又會有什么美妙的結(jié)論和方法呢? (作者單位:江蘇省太倉市沙溪第一中學)