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不等式:比大小的学问

Inequality · 不相等也是关系
上章学的是等式(两边正好相等),这章学不等式。为啥?生活里"不少于""最多""至少"比"正好"多得多。学完你就能处理钱不够、时间不够这类问题;下一章学函数。
①
不等式

不相等也是关系

②
性质

加减不变向

③
关键坑

乘除负数要翻面

④
不等式组

取公共部分

开场场景:你带 100 元去吃饭,人均 30 元,最多能请几个人?题目不是问"刚好等于几",而是问"不能超过几"。这就是不等式。现实问题很少问"必须相等",更多问"最多多少、至少多少、不能超过多少"。

卡必背公式 / 记忆口诀
乘除负数必须翻不等号
数轴找交集
别漏等号(≥/≤和>/<不同)
口诀:不等式变号时,两边乘负数

义是什么:解集是个范围,不是一个数

大白话:不等式用 >、<、≥、≤ 连接。方程解出来是一个数,不等式解出来是一个范围。x ≤ 3.33 表示所有不超过 3.33 的数都行。

数轴表示:大于往右画,小于往左画。空心圈表示不包含(>、<),实心点表示包含(≥、≤)。

路怎么想到的:乘除负数必变号

心法:解不等式和解方程几乎一样,唯一区别是——两边同时乘除负数时,不等号要翻面!≥ 变 ≤,> 变 <。

不等式组:找两个解集的公共部分。口诀:同大取大、同小取小、大小小大中间找、大大小小找不到。{x>5;x<2} 就是"大大小小找不到"——无解。

完整解法:三道例题

例1:带 100 元,人均 30,最多几人?
审题:不能超过。思路:列不等式取整。
逐步:30x ≤ 100 → x ≤ 3.33。人数取整数,最多 3 人。
例2:解 −2x ≥ 6。
审题:乘除负数。思路:除以 −2 要变号。
逐步:两边除以 −2,不等号翻面:$x \leq -3$。注意:这是初中最阴的坑。
例3:不等式组 { x>2;x<5 } 的解。
审题:找公共部分。思路:画数轴。
逐步:大于 2 往右、小于 5 往左,公共部分 $2 < x < 5$。

用途与案例

生活:预算限速

"带 500 元每本 35 元最多买几本"、高速限速 60≤v≤120——交通标志、预算上限全是不等式。

职业:优化决策

"工时原料有限,怎么安排产量利润最大"——这就是线性规划,初中不等式是它的雏形。快递排班、库存控制都在解不等式组。

展往哪儿长

初中:一元一次不等式、不等式组。高中:二次不等式、绝对值不等式;基本不等式 a+b≥2√(ab)。大学:线性规划(在一堆线性不等式里找最优)、凸优化(AI 训练的 loss 约束)。

奥数延展:{ 2x−1>3;x−4≤1 } 的整数解有几个?解得 2<x≤5,整数 3、4、5 共 3 个。

防坑警示

乘除负数忘变号,初中最阴的坑,没有之一:−3x<9,两边除以 −3 写 x<−3?错!正确:x>−3。为什么必须变:−3<2 是对的,两边乘 −1 得 3 和 −2,不变号就成 3<−2,显然荒唐。

练习

基础:解 4x−7 ≥ 9。

查看解答4x≥16 → x≥4。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章「乘除负数不等号翻面」那一段,把例题再顺一遍。

进阶:解 −2x+5 > 11。

查看解答−2x>6,除以 −2 变号 → x<−3。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章「乘除负数不等号翻面」那一段,把例题再顺一遍。

奥数:{ x>1;x<4 } 的整数解?

查看解答1<x<4,整数 2、3。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章「乘除负数不等号翻面」那一段,把例题再顺一遍。

证教材级补充:为什么乘负数要翻面

性质:若 a < b,则 a−c < b−c;若 a < b 且 c > 0,则 ac < bc;但若 c < 0,则 ac > bc。

举个铁证:①−3 < 2 是对的(数轴上 −3 在 2 左边)。②两边同乘 −1,得到 3 和 −2。③3 在 −2 右边,所以 3 > −2。④如果不变号就写成 3 < −2,明显荒唐。⑤结论:乘除负数,不等号必须翻面。这是初一代数最阴的规定,没有之一。

基础例题:解 −3x + 6 > 12。−3x > 6,除以 −3 翻面 → x < −2。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章「乘除负数不等号翻面」那一段,把例题再顺一遍。
进阶例题:不等式组 { 2x−1 ≥ 3;x+2 ≤ 7 } 的解集。第一式:2x≥4 → x≥2;第二式:x≤5。公共部分 2 ≤ x ≤ 5。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章「乘除负数不等号翻面」那一段,把例题再顺一遍。
记
小结卡

① 不等式解出来是范围,不是一个数。

② 乘除正数不变号,乘除负数必翻面。

③ 不等式组找公共部分,"大大小小找不到"就是无解。

费曼学习法:讲给别人听
合上书本,假装对面坐着一个初一的小孩,把这三件事说清楚——说不清楚的地方,就是你没真懂。
  1. 用自己的话讲:本章核心是「不等式 / 关键坑」,合上书用自己的话讲一遍,不许照抄。
  2. 举个反例 / 什么时候最容易错:"−2x ≥ 6 为什么解出来是 x ≤ −3?"两边除以负数 −2,不等号必须翻面。
  3. 哪里还卡壳(标记你的薄弱点):哪一句你要翻书才说得顺?那个地方就是你的薄弱点,拿笔圈出来。