☉甘肅省靖遠(yuǎn)縣第二中學(xué) 郭眾民
二元一次不等式(組)的求解思路是理解二元一次不等式(組)與平面區(qū)域的關(guān)系,借助幾何直觀來解決簡單的線性規(guī)劃問題,它是高中數(shù)學(xué)課程中的難點和重點.若想很好地掌握這部分內(nèi)容,則學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)技巧是關(guān)鍵.在教育教學(xué)實踐中筆者講授二元一次不等式(組)Ax+By+C>0(或<0),(A2+B2≠0)在平面直角坐標(biāo)系中表示的平面區(qū)域的判別方法時,在教材人教版必修5中給出的是“直線定邊界,特殊點定區(qū)域”的方法來學(xué)習(xí)和處理這部分內(nèi)容.一種方法是:取原點(0,0)代入不等式(組)來判斷不等式(組)是否成立來確定不等式(組)表示的平面區(qū)域,而當(dāng)直線過坐標(biāo)原點時再取點進(jìn)行判斷;另一種方法是:二元一次不等式Ax+By+C>0在平面直角坐標(biāo)系中表示直線Ax+By+C=0某一側(cè)的所有點組成的平面區(qū)域.(虛線表示區(qū)域不包括邊界直線)對于在直線Ax+By+C=0同一側(cè)的所有點(x,y),把它們的坐標(biāo)(x,y)代入Ax+By+C,所得實數(shù)的符號都相同,所以只需在此直線的某一側(cè)取一特殊點(x0,y0),然后從Ax0+By0+C的正負(fù)即可判斷Ax+By+C>0表示在直線哪一側(cè)的平面區(qū)域.(特別的,當(dāng)C≠0時,常把原點作為此特殊點).
雖然這些方法是最基本的方法,但筆者感覺這種方法在教材中不夠簡單且不易掌握,學(xué)生學(xué)習(xí)起來特別困難.筆者在有關(guān)資料中還看到有一種由直線的一般式方程的系數(shù)特征判斷直線位置關(guān)系的方法,類比可得到由二元一次不等式(組)Ax+By+C>0的系數(shù)特征(A,B的符號特征),來確定二元一次不等式Ax+By+C>0(或<0)所表示的平面區(qū)域,例如:
若:A>0,B>0,筆者感覺用二元一次不等式Ax+By+C>0來表示直線Ax+By+C=0右上方的平面區(qū)域的方法仍沒有體現(xiàn)出解析化思想和創(chuàng)新思維,筆者在教學(xué)過程中思考由直線方程Ax+By+C=0的一般式所得不等式中的變量x的取值范圍能否判斷二元一次不等式Ax+By+C>0(或<0)所表示的平面區(qū)域?筆者結(jié)合一元一次方程和一元一次不等式的解集的求法來研究這個問題,把二元一次不等式Ax+By+C>0(或<0)中的兩個未知量中的一個設(shè)為零(例如y),這樣就變?yōu)橐辉淮尾坏仁?,再根?jù)未知量的取值判斷其所表示的平面區(qū)域,通過多次實踐和總結(jié)來發(fā)現(xiàn)這是一種易于記憶,便于應(yīng)用的簡易方法,下面筆者就對這種方法做一介紹,與各位同仁商榷.
(1)若A=0,B≠0,則By+C>0(或<0)可化為從而表示直線By+C=0的上方或下方的平面區(qū)域,如圖1或圖2.
圖1
圖2
(2)若A≠0,B=0,則Ax+C>0(或<0)可化為從而表示直線Ax+C=0的右側(cè)或左側(cè)的平面區(qū)域,如圖3或圖4.
圖3
圖4
由直線Ax+By+C=0求出直線的斜率然后判斷斜率的符號,直線的斜率大于零或小于零在直角坐標(biāo)
系里有兩種位置,如圖5或圖6,
圖5
圖6
1.當(dāng)k>0時,
(1)在圖5中的直線構(gòu)成的不等式Ax+By+C>0中,令y=0,當(dāng)A>0時得,則區(qū)間都在不等式所表示的平面區(qū)域內(nèi),所以Ax+By+C>0表示的平面區(qū)域是直線Ax+By+C=0的右下方的區(qū)域,如圖7;當(dāng)A<0時得x<則區(qū)間都在不等式所表示的平面區(qū)域內(nèi),所以Ax+By+C>0表示的平面區(qū)域是直線Ax+By+C=0的左上方的區(qū)域,如圖8.
圖7
圖8
(2)在圖5中的直線構(gòu)成的不等式Ax+By+C<0中,令y=0,當(dāng)A>0時得則區(qū)間都在不等式所表示的平面區(qū)域內(nèi),所以Ax+By+C<0表示的平面區(qū)域是直線Ax+By+C=0的左上方的區(qū)域,如圖8;當(dāng)A<0時得則區(qū)間都在不等式所表示的平面區(qū)域內(nèi),所以Ax+By+C<0表示的平面區(qū)域是直線Ax+By+C=0的右下方的區(qū)域,如圖7.
2.當(dāng)k<0時,
(1)在圖6中的直線構(gòu)成的不等式Ax+By+C>0中,令y=0,當(dāng)A>0時得,則區(qū)間都在不等式所表示的平面區(qū)域內(nèi),所以Ax+By+C>0表示的平面區(qū)域是直線Ax+By+C=0的右上方的區(qū)域,如圖9;當(dāng)A<0時得x<則區(qū)間都在不等式所表示的平面區(qū)域內(nèi),所以Ax+By+C>0表示的平面區(qū)域是直線Ax+By+C=0的左下方的區(qū)域,如圖10.
(2)在圖6中的直線構(gòu)成的不等式Ax+By+C<0中,令y=0,當(dāng)A>0時得則區(qū)間都在不等式所表示的平面區(qū)域內(nèi),所以Ax+By+C<0表示的平面區(qū)域是直線Ax+By+C=0的左下方的區(qū)域,如圖10;當(dāng)A<0時得則區(qū)間都在不等式所表示的平面區(qū)域內(nèi),所以Ax+By+C<0表示的平面區(qū)域是直線Ax+By+C=0的右上方的區(qū)域,如圖9.
圖9
圖10
解:先畫出直線x-y+5=0,在不等式x-y+5≥0中令y=0得x≥-5,可得x-y+5≥0所表示的平面區(qū)域是直線x-y+5=0的右下方的半平面,再畫直線x+y=0,在不等式x+y≥0中令y=0,得x≥0,可得x+y≥0所表示的平面區(qū)域是直線x+y=0的右上方的半平面,然后畫出特殊的不等式x≤3的半平面,則以上三個不等式的公共部分就是不等式組所表示的平面區(qū)域.如圖11.筆者感到運用這種方法解此類問題可以既簡單又準(zhǔn)確地求出二元一次不等式(組)所表示的平面區(qū)域.
圖11
筆者在課堂教學(xué)中通過實踐和多次嘗試得到這種求二元一次不等式(組)表示的平面區(qū)域是一種比較合理實用且便于記憶的方法,尤其是在線性規(guī)劃求最值時,運用這種方法可以簡便快捷地畫出其可行域.隨著新課程改革的不斷深入,解析化思想在學(xué)生學(xué)習(xí)中起著十分重要的作用,在學(xué)生對解析化思想的掌握上需要重視其對基礎(chǔ)知識的牢固掌握,在課堂教學(xué)中對解析化思想的滲透要靈活,以啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維.F