不等式是一種刻畫不等關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。在初中數(shù)學(xué)中,“一元一次不等式”是學(xué)習(xí)不等式的起始內(nèi)容,它既是對此前已經(jīng)學(xué)習(xí)的“一元一次方程”“二元一次方程組”等刻畫數(shù)量關(guān)系的模型的升華,也能為即將學(xué)習(xí)的“一次函數(shù)”“二次函數(shù)”等知識打下基礎(chǔ),起著承上啟下的作用。在這一章節(jié),我們要從“等”走向“不等”,從“方程”走向“不等式”,撬起不等式的杠桿,解悟數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的奧秘。
一、知識結(jié)構(gòu)
我們在學(xué)習(xí)新章節(jié)時,如果能把舊知和新知做一個知識脈絡(luò)的類比,會讓學(xué)習(xí)更為高效。在類比中,觀察共同點能幫助我們掌握、梳理知識,比較不同點能幫助我們強化、深挖知識。在比較中,我們不難梳理出一元一次不等式與一元一次方程的知識網(wǎng)絡(luò),如圖1所示。
二、例題引領(lǐng)
下面,就讓我們通過典型例題,再次回顧一元一次不等式章節(jié)里的知識點與思想方法。
1.不等式(組)解法及相關(guān)應(yīng)用
例1 解不等式[x+12]>3(x-1)-4。
解:去分母,得x+1>6(x-1)-8。
去括號,得x+1>6x-6-8。
移項,得x-6x>-1-6-8。
合并同類項,得-5x>-15。
系數(shù)化為1,得x<3。
解一元一次不等式的步驟與解一元一次方程類似:去分母、去括號、移項、合并同類項、系數(shù)化為1。其中,特別值得我們關(guān)注和注意的是:在不等式兩邊同時乘(或除以)一個負數(shù)時,根據(jù)不等式性質(zhì)2,不等號的方向要改變。
變式1 解不等式組:
[x+12>3(x-1)-4,①3x-6≥2(x-3)-1。②]
解:解不等式①,得x<3;
解不等式②,得x≥-1。
在數(shù)軸上表示這兩個不等式的解集(圖2):
所以,不等式組的解集為-1≤x<3。
解不等式組的步驟為:先分別解出每個不等式,再利用數(shù)軸找到它們的公共部分。另外,我們也可借助口訣直接得到公共部分,如本題就可利用“大小小大中間找”,直接得出最后答案。
變式2 解不等式組:
[x+12>3(x-1)-4,①3x-6≥2(x-3)+m。②]
(1)該不等式組有解,則m的范圍是 ;
(2)該不等式組有三個整數(shù)解,則m的范圍是 。
解:(1)解不等式①,得x<3;
解不等式②,得x≥m。
∵不等式組有解,
∴m<3。
遇到含參不等式,可先化簡,再和題目結(jié)合。題目要求“有解”,若從數(shù)軸上去考慮,則m必須在3的左側(cè),這樣兩個不等式的解集才會有公共部分,因此m<3;若從“大小小大中間找,大大小小找不到”考慮,則兩個不等式的解集應(yīng)符合“大小小大”的情況,因此m<3。
解:(2)[步驟1]畫數(shù)軸確定大致范圍,如圖3。
根據(jù)圖像,可知題目要求的3個整數(shù)解為:0、1、2。
因此,m的大致范圍是-1<m<0。
[步驟2]驗證端點值。
當m=-1時,-1≤x<3,有4個整數(shù)解,不符合題意。
當m=0時,0≤x<3,有3個整數(shù)解,符合題意。
綜上所述:-1<m≤0。
遇到含參數(shù)的整數(shù)解問題,同學(xué)們務(wù)必要利用數(shù)軸,運用數(shù)形結(jié)合思想來解決。若將第二問中的“整數(shù)解”變?yōu)椤柏撜麛?shù)解”,題目答案會有什么樣的變化呢?同學(xué)們試著做做看!
2.用不等式解決實際問題
例2 王同學(xué)每天騎自行車去學(xué)校,學(xué)校規(guī)定學(xué)生需在7∶10分前到達學(xué)校。今天王同學(xué)早晨6∶50從離校4千米的家出發(fā),那么他每小時至少要走多少千米才能保證按時到校?
解:根據(jù)題意,可知不等關(guān)系為速度×?xí)r間≥路程。設(shè)王同學(xué)的速度為x千米/小時。
20分鐘=[13]小時,
[13]x≥4,得x≥12。
答:他每小時至少要走12千米。
與解決一元一次方程有關(guān)的實際問題類似,不等式里的實際問題也需要經(jīng)歷審、設(shè)、列、解、答這些步驟,只不過方程問題中我們要找的是相等關(guān)系,不等式問題中我們要找的是不等關(guān)系,而不等關(guān)系常常蘊藏在“至少”“至多”“超過”“不少于”等代表著不等符號的字眼里。
例3 (策略類問題)學(xué)校計劃組織部分七年級學(xué)生代表到某景點觀光學(xué)習(xí),甲、乙兩個旅行社的服務(wù)質(zhì)量相同且組織到該景點旅游的價格都是每人200元,甲旅行社表示可以給予每位游客七五折優(yōu)惠,乙旅行社表示可以免去一位帶隊人員的旅游費用,給其余游客八折優(yōu)惠。
(1)兩種方案的選擇與什么有關(guān)?
(2)若有20人參與此次觀光學(xué)習(xí),請問選擇哪家旅行社比較劃算?
(3)為了盡可能節(jié)省旅游費用,請你設(shè)計一個合理的出行方案。
解:(1)與旅游的人數(shù)相關(guān)。
(2)兩個旅行社的總費用分別為:
甲:20×200×0.75=3000(元),
乙:19×200×0.8=3040(元)。
∵3000<3040,
∴選擇甲旅行社。
(3)設(shè)有x人參加此次觀光學(xué)習(xí),兩個旅行社的總費用分別為:
甲:200×0.75x=150x,
乙:200×0.8(x-1)=160x-160。
令150x<160x-160,
得x>16。
當x>16時,甲的費用低,則選擇甲;當x<16時,乙的費用低,則選擇乙;當x=16時,甲、乙費用相同,都可選擇。
方案決策類應(yīng)用題一般會給同學(xué)們提供多種選擇,解決這類問題,一般要根據(jù)題目的條件,列舉方案,分別計算結(jié)果,再比較、擇優(yōu),具有一定的開放性和探索性。
三、探索啟示
在經(jīng)歷了例題的探究過程后,同學(xué)們有沒有體會到不等式運用的奧秘呢?通過本章的學(xué)習(xí),同學(xué)們將會用更開闊的數(shù)學(xué)眼光、更深刻的數(shù)學(xué)思想來看待和思考現(xiàn)實世界中的數(shù)學(xué)問題。在實際的學(xué)習(xí)過程中,還將會有更多與不等式相關(guān)的題型等待同學(xué)們?nèi)ヌ魬?zhàn),圖4是這一章節(jié)的涵蓋重難點的題型線索圖,同學(xué)們快去挑戰(zhàn)吧!
(作者單位:江蘇省張家港市實驗學(xué)校)