解二次不等式的方法是:先求对应方程的根,再检验根之间的各个区域,看式子在哪里符合你要的正负号。当题目要求 x 的范围时,例如问“x 取何值时某个量为正”,就会用到这项技能。
它是代数方程与不等式的核心技能之一,也与二次结构与判别式直接相关。
为什么根会把数轴分成几段?
二次式要从正变成负,只能经过零。所以根是正负号唯一可能改变的地方。在相邻两个根之间,符号保持不变;越过一个根,符号就反转。
这意味着你不必检验每一个值。每个区域取一个检验值,就能知道整个区域的正负号。
方法步骤
- 把所有项移到一边,使不等式变成二次式与 0 比较。
- 因式分解(或用公式)求根。
- 在数轴上标出根,得到三个区域。
- 每个区域取一个值代入因式分解后的式子,记下 + 或 −。
- 选出符合不等号的区域。< 或 > 用不含端点的区间,≤ 或 ≥ 则包含根。
- 写出 x 的解,两段分开的解用“或”连接。
例题详解
解 2x² − 5x ≥ 3。
第一步,与零比较: 2x² − 5x − 3 ≥ 0。
第二步,因式分解: 2x² − 5x − 3 = (2x + 1)(x − 3),根为 x = −1/2 和 x = 3。
第三步,区域: x < −1/2,然后 −1/2 < x < 3,然后 x > 3。
第四步,检验值:
| 区域 | 检验 x | (2x + 1)(x − 3) | 符号 |
|---|---|---|---|
| x < −1/2 | −1 | (−1)(−4) = 4 | + |
| −1/2 < x < 3 | 0 | (1)(−3) = −3 | − |
| x > 3 | 4 | (9)(1) = 9 | + |
第五步,选择: 我们要式子 ≥ 0,所以取正的区域并包含根。
答案: x ≤ −1/2 或 x ≥ 3。
核对: x = 0 在两根之间,2(0) − 0 = 0,不大于等于 3,所以 0 确实应排除。x = 4 时 32 − 20 = 12 ≥ 3,正确。
要留意的错误
常见的失误是把两段答案写成一条连写的不等式。
错误答案: 3 ≤ x ≤ −1/2
学生按根出现的顺序抄下来,再用 ≤ 连起来,这样写出来根本不代表任何数。
a ≤ x ≤ b 只有在 a 小于 b 时才成立,而且表示“在两者之间”。当答案是外侧区域时,要分成两个陈述,用或连接:x ≤ −1/2 或 x ≥ 3。检验值表能看清区别,因为中间区域是负的,必须排除。
另一个失误是两边除以负数时忘了反转不等号。像第一步那样先把各项集中到一边,就能完全避免这个问题。
自我检测
先自己做,再打开答案核对。
1. 解 x² − 4x − 5 < 0。
查看答案
x² − 4x − 5 = (x − 5)(x + 1),根为 −1 和 5。式子在两根之间为负(取 x = 0 得 −5)。
−1 < x < 5
2. 解 x² + 2x ≥ 15。
查看答案
改写成 x² + 2x − 15 ≥ 0,因式分解为 (x + 5)(x − 3) ≥ 0。根为 −5 和 3。式子在两根外侧为正(取 x = 0 得 −15,所以中间为负)。
x ≤ −5 或 x ≥ 3
3. 解 (x − 3)² > 0。
查看答案
平方只在 x = 3 时为零,其他地方都为正。严格不等号排除 x = 3 本身。
除 x = 3 以外的所有实数(写成 x < 3 或 x > 3)
下一步
当符号区间变成例行步骤后,可以学习解含绝对值的方程,它同样把数轴分成几种情况。二次结构探索器会画出曲线,让你看到哪些区域在 x 轴上方;无计算器运算训练能帮助你处理检验步骤中的分数运算。准备好后,试试综合练习题组。
如果你明白方法,却总因为符号或不等号的小失误丢掉最后的答案,这种模式值得仔细观察,可以在附加数学线上一对一补习中处理。