师:同学们好,请准备好铅笔、直尺和作业本,马上进入今天的新课内容——初中数学北师大版八年级下册第二章第三课《不等式的解集》。我们先来看今天的学习目标:一是理解不等式的解集、解不等式等概念的含义;二是会在数轴上表示不等式的解集。
我们先复习一下,方程(3X - 5 = 4)的解是什么呢?我们这样求解:(3X - 5 = 4),移项可得(3X = 4 + 5),即(3X = 9),解得(X = 3)。把(X = 3)代入方程(3X - 5 = 4),会发现方程左边等于右边。所以,方程的解就是使方程左右两边相等的未知数的值。
那么类比方程的解,请大家思考一下,不等式的解指的又是什么呢?我们来看一个问题:燃放某种烟花时,为确保安全,燃放者在点燃引火线后,要在燃放前转移到(10)米以外的安全区域。已知引火线的燃烧速度为(0.02)米每秒,燃放者离开的速度为(4)米每秒,那么引火线的长度应满足什么条件呢?同学们可以思考一下。
我们设引火线的长度为(X)厘米。在这个问题中有两个时间,第一个是燃放者转移到安全区域需要的时间,第二个是引火线燃烧的时间。首先,燃放者转移到安全区域需要的时间至少为多少呢?用距离(10)米除以燃放者离开的速度(4)米每秒,可得(10÷4 = \frac{10}{4})秒。其次,引火线燃烧的时间怎么计算呢?引火线的长度设为(X)厘米,引火线燃烧速度是(0.02)米每秒,要保证单位统一,引火线燃烧的时间为(\frac{X}{0.02×100})秒。
为确保安全,哪个时间应该更长一些呢?很显然,引火线燃烧的时间应该长于燃放者转移到安全区域需要的时间。这样我们就得到一个不等式:(\frac{X}{0.02×100} > \frac{10}{4})。然后解这个不等式,根据不等式的基本性质,可得(X > 5),所以引火线的长度应大于(5)厘米。
想一想,(X = 5)、(X = 6)、(X = 7.2)能使不等式(X > 5)成立吗?当(X = 5)时,(5 = 5),(5)不大于(5),所以不成立;当(X = 6)时,(6 > 5),成立;当(X = 7.2)时,(7.2 > 5),也成立。同学们还能找出一些使不等式(X > 5)成立的(X)值吗?比如(X = 8)、(X = 9)、(X = 10)、(X = 100)、(X = 10000)等等,这样的数有无数个。
那么什么是不等式的解呢?能使不等式成立的未知数的值叫做不等式的解。(X = 6)是不等式(X > 5)的一个解,(7)、(8)、(9)也是不等式(X > 5)的解。针对这种情况,我们提出了不等式的解集。因为不等式的解有无数个,把这无数个解放在一起,就形成了不等式的解集。那什么是不等式的解集呢?一个含有未知数的不等式的所有解,组成这个不等式的解集。例如不等式(X + 1 > 5),大于(4)的数都加(1),得到的结果都大于(5),所以不等式(X + 1 > 5)的解集为(X > 4)。又如,正数的平方大于(0),负数的平方也大于(0),所以不等式(X2 > 0)的解集是所有的非零实数。
再看解不等式的概念,求不等式解集的过程叫做解不等式。这个概念指明了我们下一步要学习的内容,因为我们现在还没学习解不等式。刚刚讲过,不等式有很多解,把它们放在一起叫做解集。下面我们来看一下不等式的解和不等式的解集的区别与联系。
从定义、特点、形式三方面来看它们的区别。定义方面,不等式的解是满足一个不等式的未知数的某个值,而不等式的解集是满足一个不等式的未知数的所有值,一个是个体,一个是全体。比如(X = 3)是不等式(2X - 3 < 7)的一个解,而(X < 5)是不等式(2X - 3 < 7)的解集。它们的联系是,某个解一定是解集中的一个,解集一定包括了某个解。
为了研究问题方便直观,数学中发明了一种更好的表示解集的方法——在数轴上表示。你能用自己的方式将(X > 5)的解集表示在数轴上吗?同学们可以思考一下。既然是在数轴上表示,就要先画一条数轴,画数轴要注意坐标轴的三要素:原点、单位长度、正方向,这在七年级我们已经学过。画完数轴后找到(5)这一点,然后画一个空心圆圈,不要太大,清楚就行。因为(X > 5)的数都在(5)的右侧,所以从(5)开始向右画一条折线,这样就把大于(5)的数都放在了这条折线的下方,很清楚、很直观地表示了不等式的解集。也就是说,不等式(X > 5)的解集可以用数轴上表示(5)的点的右边部分来表示,在数轴上表示(5)的点的位置上画空心圆圈,表示(5)不在这个集合内。
再看一个例子,你能将(X ≤ 4)的解集表示在数轴上吗?同样先画一条数轴,注意画数轴的三要素。然后找到(4),这次要画一个实心圆点,刚才是空心圆圈,现在画实心圆点的原因是刚才只有大于没有等于,现在有等于,有等于就画实心,这是规定。小于(4)的数都在(4)的左侧,按照规定,从(4)开始向左画一条折线,这样就把小于(4)的数都放在了这条折线的下方,形象清楚地表示了这个解集。也就是说,不等式(X ≤ 4)的解集可以用数轴上表示(4)的点的左边部分来表示,在数轴上表示(4)的点的位置上画实心圆点表示(4)在这个解集中。
注意,将不等式的解集表示在数轴上时,要注意两点:一是指示线的方向,大于向右,小于向左;二是有等于用实心圆点,没有等于用空心圆圈。
这里展示的是我们刚刚表示过的(X > 5)和(X ≤ 4)在数轴上的表示情况。这就是数学中规定的用数轴表示不等式解集的方法,灵活运用,严格按照规定就可以表示不同的不等式的解集。
看例题,将下列不等式的解集表示在数轴上。第一小题(X > -2),同学们可以先画一下。我们先画一条数轴,注意画数轴的三要素:原点、单位长度、正方向。然后找到(-2),这一点画空心圆圈,因为是大于(-2),所以向右画折线,这样就表示了(X > -2)的解集。第二题,(X ≤ 3),同样先画一条数轴,找到(3),这个点画实心圆点,因为是小于等于(3),所以从(3)开始向左画一条折线。
通过上面这两个例子,我们得到用数轴表示不等式的解集的步骤。同学们思考一下应该有哪几步?很显然,第一步是画数轴,要画一条正确的数轴;第二步是定界点,像上面两题中的(-2)和(3)就是界点,同时要确定是实心圆点还是空心圆圈,有等于的用实心圆点,没有等于的用空心圆圈;第三步是定方向,大于向右画,小于向左画。
看一个巩固练习:
判断下列说法是否正确。
第一小题,(X = 2)是不等式(3X < 7)的解。我们把(X = 2)代入不等式(3X < 7),代入后不等式成立,说明(X = 2)就是这个不等式的解,所以该说法正确。
第二小题,(X = 2)是不等式(3X < 7)的解集。这一题与上一题有区别,我们知道解集是满足不等式的所有解,当(X = 0)、(X = 1)、(X = 2)等都是这个不等式的解,所以(X = 2)不是不等式(3X < 7)的所有解,该说法错误。
第三小题,不等式(X - 1 > 0)有无数个解。根据不等式的基本性质,(X - 1 + 1 > 0 + 1),即(X > 1),比(1)大的数有无数多个,所以该说法正确。
填空。
第一题,方程(2X = 4)的解有多少个?不等式(2X < 4)的解有多少个?我们解(2X = 4),可得(X = 2),所以方程(2X = 4)的解只有一个。解不等式(2X < 4),根据不等式基本性质,两边都除以(2),得(X < 2),小于(2)的数有无数多个,所以不等式(2X < 4)的解有无数个。
第二题,不等式(5X ≥ -10)的解集是?根据不等式的基本性质,不等式两边都除以(5),可得解集为(X ≥ -2)。
第三题,不等式(X ≥ -3)的负整数解是?满足(X ≥ -3)的负整数解有(-3)、(-2)、(-1)三个。
第四题,不等式(X - 1 < 2)的正整数解是?根据不等式基本性质,不等式两边都加(1),得(X < 3),(X)是小于(3)的正整数,只有(2)和(1),所以不等式(X - 1 < 2)的正整数解是(2)、(1)。
将下列不等式的解集分别表示在数轴上,有(4)小题,请同学们在作业本上完成。做这(4)小题时,要注意运用刚刚讲过的用数轴表示不等式解集的步骤:第一步画数轴,要画一个正确的数轴;第二步定界点,同时定实心圆点、空心圆圈;第三步定方向,大于向右,小于向左。
第一题,(X > 4),首先画一条数轴,找界点(4),画空心圆圈,大于向右画。
第二题,(X < -1),第一步画数轴,第二步定界点(-1),画空心圆圈,小于向左画。
第三题,(X ≥ -2),画数轴,找界点(-2),画实心圆点,大于向右画。
第四题,(X ≤ 6),画数轴,找界点(6),画实心圆点,小于向左画。相信通过练习这几道题,大家基本上已经掌握用数轴表示不等式解集的方法。
看最后一道题:不等式(X < \frac{10}{3})有多少个解?请找出几个。首先画数轴定界点(\frac{10}{3}),画空心圆圈,小于向左画。从图中可以看到(X < \frac{10}{3})有无数个解。那不等式(X < \frac{10}{3})有多少个正整数解?请一一写出来。同样画数轴,找界点(\frac{10}{3})向左画,正整数解有(3)、(2)、(1)。这个题体现了用数轴表示解集的好处,比较直观。
好,总结一下本节课的内容:一是理解不等式的解集、解不等式的概念;二是会把不等式的解集表示在数轴上;三是运用了数形结合的思想方法,我们把不等式的解集表示在数轴上,用的就是数形结合的思想方法。
看今天的作业:课本(44)页习题(2.3)第(1)、(2)题。很快就到下课时间了,请同学们课下认真整理笔记,完成今天的作业,同学们再见。
