一元一次方程與一元一次不等式是初中代數(shù)最基礎(chǔ)的知識,學(xué)生一般對它們的解法都能夠熟練掌握,但將二者結(jié)合后,情況就不盡如人意了.下面結(jié)合實例,剖析一次方程與不等式綜合的代數(shù)推理題的解法.
1 求取值范圍
例1" (1)已知x-y=4,且x>3,y<1,求x+y的取值范圍.
(2)關(guān)于x,y的方程組3x-y=2a-5,x+2y=3a+3的解都是正數(shù),若a-b=4且b<2,求a+b的取值范圍.
解:(1)法一.設(shè)x+y=a,則x-y=4,x+y=a.
解方程組,得x=a+42,y=a-42.
由x>3,y<1,得a+42>3,a-42<1.
解得2<a<6,所以2<x+y<6.
法二:由x-y=4,得x=4+y.
由x>3,可得4+y>3,則
y>-1.又y<1,所以-1<y<1.
同理,可得3<x<5.
所以2<x+y<6.
(2)解方程組3x-y=2a-5,x+2y=3a+3,得x=a-1,y=a+2.
又x>0,y>0,,所以a-1>0,a+2>0,解得a>1.
由a-b=4,a>1,得a=b+4>1,所以b>-3.
所以a+b>-2.
由a-b=4,得a+b=2b+(a-b)=2b+4,又b<2,
所以a+b<8.
綜上,-2<a+b<8.
點(diǎn)評:第(1)問,“法一”增設(shè)變量,建立并解出與x,y有關(guān)的方程組,再根據(jù)條件中x,y的范圍建立并解出不等式組,進(jìn)而求出x+y的范圍;“法二”通過方程變換主元,建立不等式并求出x,y的范圍,再運(yùn)用不等式的性質(zhì)求出x+y的范圍.
第(2)問,先解含參方程組,并根據(jù)“方程組的解是正數(shù)”建立不等式組,再變換已知等式“a-b=4”確定b的范圍,并反復(fù)運(yùn)用a,b之間的關(guān)系解不等式(組)確定a+b的上下限,求得結(jié)果.
2 新定義求值
例2" 對非負(fù)實數(shù)x“四舍五入”到個位的值記為[x],即當(dāng)n為非負(fù)整數(shù)時,若n-12≤x<n+12,則[x]=n.如,[2.9]=3,[2.4]=2,……,根據(jù)以上材料,解決下列問題.
(1)填空:114=,[π]=;
(2)若[4x+3]=2,則x的取值范圍是;
(3)求滿足[x]=43x-2的所有實數(shù)x的值.
解:(1)由2.5<114<3,3<π<3.5,得114=3,[π]=3.
(2)因為[4x+3]=2,所以32≤4x+3<52,解得-38≤x<-18.
(3)設(shè)43x-2=m,則x=3m+64,所以可得3m+64=m,有m-12≤3m+64<m+12.
解得4<m≤8.
又m為非負(fù)整數(shù),所以m=5或6或7或8.
故x=214或x=6或x=274或x=152.
點(diǎn)評:理解新定義的意義和“四舍五入”的不等式表示方法是解題的關(guān)鍵.第(3)問不但要設(shè)參數(shù)表示43x-2,變換主元,用m表示x,還要根據(jù)對閱讀材料中[x]的理解,建立并求出與m有關(guān)的不等式(組),得出m的范圍,求得結(jié)果.
3 求代數(shù)最值
例3" (1)已知2x+y=2,x≥0,y≥0,試確定4x+3y的取值范圍.
(2)若設(shè)(1)中的4x+3y=m,n=|m-2|+|m|,求n的最大值與最小值的差的平方根.
解:(1)由2x+y=2,得y=2-2x.由y≥0,得2-2x≥0,則x≤1.
又x≥0,所以0≤x≤1.
設(shè)m=4x+3y,則m=4x+3(2-2x),可得m=6-2x.由
0≤x≤1,得4≤m≤6.
所以4x+3y的范圍是4≤4x+3y≤6.
(2)由4≤m≤6,得m-2>0,m>0.
所以n=|m-2|+|m|=m-2+m=2m-2.又4≤m≤6,
所以n的最大值是10,最小值是6.
故n的最大值與最小值的差的平方根是±2.
點(diǎn)評:第(1)問,變換主元,確定x為主元,并根據(jù)x≥0,y≥0建立不等式組,求得x的取值范圍;再將待求式轉(zhuǎn)化為含x的代數(shù)式,根據(jù)x的范圍,即可解得4x+3y的范圍.其實,也可參照本文“例1”的“法一”解答,同學(xué)們試試看.
第(2)問,先確定絕對值中式子的范圍,再進(jìn)行絕對值的化簡,最后根據(jù)m的范圍求出n的最值,進(jìn)而求得答案.
4 生活實際問題
例4" (2022·德陽)為發(fā)展特色產(chǎn)業(yè),紅旗村花費(fèi)4 000元采購了A種樹苗500株,B種樹苗400株,已知B種樹苗單價是A種樹苗單價的1.25倍.
(1)求A,B兩種樹苗的單價分別是多少元?
(2)紅旗村決定再購買同樣的樹苗100株用于補(bǔ)充栽種,其中A種樹苗不多于25株,在單價不變,總費(fèi)用不超過480元的情況下,共有幾種購買方案?哪種方案費(fèi)用最低?最低費(fèi)用是多少元?
解:(1)設(shè)A種樹苗每株x元,B種樹苗每株y元,則
y=1.25x,500x+400y=4 000,解得x=4,y=5.
答:A種樹苗每株4元,B種樹苗每株5元.
(2)設(shè)再購買A種樹苗a株,則購買B種樹苗(100-a)株.記購買兩種樹苗總費(fèi)用為w元.
由題意,得0≤a≤25,
4a+5(100-a)≤480,
解得20≤a≤25.
又a是整數(shù),所以a取20,21,22,23,24,25.
因此,共有6種購買方案.
方案一:購買A種樹苗20株,B種樹苗80株.
方案二:購買A種樹苗21株,B種樹苗79株.
方案三:購買A種樹苗22株,B種樹苗78株.
方案四:購買A種樹苗23株,B種樹苗77株.
方案五:購買A種樹苗24株,B種樹苗76株.
方案六:購買A種樹苗25株,B種樹苗75株.
因為w=-a+500,
所以w隨a的增大而減小.當(dāng)a=25時,w最小,故第六種方案費(fèi)用最低,最低費(fèi)用是475元.
答:共有6種購買方案,費(fèi)用最省的購買方案是購買A種樹苗25株,B種樹苗75株,最低費(fèi)用是475元.
點(diǎn)評:本題考查了在實際生活中建立數(shù)學(xué)模型、運(yùn)用數(shù)學(xué)知識的能力與意識.讀懂題意,根據(jù)題意建立二元一次方程組、一元一次不等式組及一次函數(shù)表達(dá)式,并運(yùn)用它們的性質(zhì)解決問題.解題的關(guān)鍵是找準(zhǔn)等量關(guān)系,正確列出方程組、不等式組以及函數(shù)表達(dá)式,熟悉每種類型模型的性質(zhì),再進(jìn)行應(yīng)用.
5 求整數(shù)解
例5" 若關(guān)于x,y的方程組x-y=-1,2x+y=m+4的解是非負(fù)數(shù),關(guān)于t的不等式組t>m+1,6-2t≥m-4有解,則滿足條件的整數(shù)m的和為(" ).
A.-18
B.-15
C.-3
D.0
解:x-y=-1,2x+y=m+4,
得x=m+33,y=m+63.
又x≥0,y≥0,
所以m+33≥0,m+63≥0,則m≥-3.
由t>m+1,6-2t≥m-4,
得m+1<t≤-m2+5.又此不等式組有解,則m+1<-m2+5,
解得m<83.
所以-3≤m<83,則
滿足條件的整數(shù)m的值是-3,-2,-1,0,1,2.
又-3-2-1+0+1+2=-3,故選:C.
點(diǎn)評:求解含參不等式組與含參方程組是初中代數(shù)中的典型問題.本題需運(yùn)用方程組的解為非負(fù)數(shù)、不等式組有解的條件建立不等式組,并解出不等式組,進(jìn)行綜合對比,得出符合條件的m值.
一元一次方程與一元一次不等式相結(jié)合的代數(shù)推理問題,一般有一定的綜合性與層次性.解題時要讀懂題意,用數(shù)學(xué)符號表述題目的關(guān)鍵信息,對題設(shè)信息進(jìn)行分析、轉(zhuǎn)化,找出題目中不同量的關(guān)系,運(yùn)用定義、公式、運(yùn)算法則、運(yùn)算律、(不)等式性質(zhì)等得到具體的數(shù)或代數(shù)式的相等(或不等)關(guān)系,再進(jìn)行推理與計算,實現(xiàn)解題目標(biāo),并正確表述.