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数轴标根法

 曹悦芬 2017-09-26

“数轴标根法”又称“ 数轴穿根法”或“ 穿针引线法

中文名序轴标根法
别 称数轴穿根法
外文名Using the number line
又 称穿针引线法、浪线法

数轴标根法数轴标根法数轴标根法”又称“ 数轴穿根法”或“ 穿针引线法”或“浪线法”

准确的说,应该叫做“序轴标根法”。序轴:省去原点和单位,只表示数的大小的数轴。序轴上标出的两点中,左边的点表示的数比右边的点表示的数小。

是高次不等式的简单解法

当高次 不等式f(x)>0(或<0)的左边 整式、 分式不等式φ(x)/h(x)>0(或<0)的左边分子、分母能分解成若干个 一次因式的积(x-a1)(x-a2)…(x-an)的形式,可把各因式的根标在数轴上,形成若干个 区间,最右端的区间f(x)、 φ(x)/h(x)的值必为正值,从右往左通常为正值、负值依次相间,这种 解不等式的方法称为序轴标根法。

为了形象地体现正负值的变化规律,可以画一条浪线从右上方依次穿过每一根所对应的点,穿过最后一个点后就不再变方向,这种画法俗称“ 穿针引线法”,如图1(图片自上而下依次为图一,二,三,四)。

第一步:通过不等式的诸多性质对不等式进行移项,使得右侧为0。(注意:一定要保证x前的 系数为正数)

例如:将x³-2x²-x+2>0化为(x-2)(x-1)(x+1)>0

第二步:将 不等号换成等号解出所有根。

例如:(x-2)(x-1)(x+1)=0的根为:x1=2,x2=1,x3=-1

第三步:在数轴上从左到右依次标出各根。

例如:-1 1 2

第四步:画穿根线:以数轴为标准,从“最右根”的右上方穿过根,往左下画线,然后又穿过“次右根”上去,一上一下依次穿过各根。

第五步:观察 不等号,如果不等号为“>”,则取数轴上方,穿根线以内的范围;如果不等号为“<”则取数轴下方,穿根线以内的范围。x的次数若为偶数则不穿过,即奇过偶不过。

例如:

若求(x-2)(x-1)(x+1)>0的根。

在数轴上标根得:-1 1 2

画穿根线:由右上方开始穿根。

因为不等号为“>”则取数轴上方,穿跟线以内的范围。即:-1<x<1或x>2。(如下图所示)

就是当不等式中含有单独的x偶数幂项时,如(x²)或(x⁴)时,穿根线是不穿过0点的。但是对于X奇数幂项,就要穿过0点了。还有一种情况就是例如:(X-1)^2.当 不等式里出现这种部分时,线是不穿过1点的。但是对于如(X-1)³的式子,穿根线要过1点。也是奇过偶不过。可以简单记为“奇穿过,偶弹回”,一称“奇穿偶切”。(如图三,为(X-1)²)

运用序轴标根法解不等式时,常犯以下的错误:

1. 出现形如(a-x)的 一次因式时,匆忙地“穿针引线”。

例1 解不等式x(3-x)(x+1)(x-2)>0。

解 x(3-x)(x+1)(x-2)>0,将各根-1、0、2、3依次标在数轴上,由图1可得原不等式的解集为{x|x<-1或0<2或x>3}。 <2或x>

事实上,只有将因式(a-x)变为(x-a)的形式后才能用序轴标根法,正确的解法是:

解 原 不等式变形为x(x-3)(x+1)(x-2)<0,将各根-1、0、2、3依次标在数轴上,由图1,原不等式的解集为{x|-1<x<0或2<x<3}。

2. 出现 重根时,机械地“穿针引线”

例2 解不等式(x+1)(x-1)²(x-4)³<0

解 将三个根-1、1、4标在数轴上,由图2得,

原不等式的解集为{x|x<-1或1<x<4}。(如图二)

这种解法也是错误的,错在不加分析地、机械地“穿针引线”。出现几个相同的根时,所画的浪线遇到“偶次”点(即偶数个相同根所对应的点)不能过数轴,仍在数轴的同侧折回,只有遇到“奇次”点(即奇数个相同根所对应的点)才能穿过数轴,正确的解法如下:

解 将三个根-1、1、4标在数轴上,如图3画出浪线图来穿过各根对应点,遇到x=1的点时浪线不穿过数轴,仍在数轴的同侧折回;遇到x=4的点才穿过数轴,于是,可得到不等式的解集

{x|-1<x<4且x≠1}(如图三)

3. 出现不能再分解的二次因式时,简单地放弃“穿针引线”

例3 解不等式x(x+1)(x-2)(x³-1)>0

解 原不等式变形为x(x+1)(x-2)(x-1)(x²+x+1)>0,有些同学同解变形到这里时认为不能用序轴标根法了,因为序轴标根法指明要分解成一次因式的积,事实上,根据这个二次因式的符号将其消去再运用序轴标根法即可。

解 原不等式等价于

x(x+1)(x-2)(x-1)(x²+x+1)>0,

∵ x^2+x+1>0对一切x 恒成立,

∴ x(x-1)(x+1)(x-2)>0,由图4可得原不等式的解集为{x|x<-1或0<x<1或x>2}

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