初高衔接[6]解不等式(2)

这一节我们来看简单的分式不等式与绝对值不等式的解法.

只含有一个未知数,且分母含有未知数的不等式称为分式不等式.如$\dfrac {1}{x-1}<2x-1$.解分式不等式,关键步骤是将它变成整式不等式去求解,先移项得到$$\dfrac 1{x-1}-2x+1=\dfrac {x(3-2x)}{x-1}<0,$$这个不等式等价于$$x(x-1)(2x-3)>0,$$利用上周的穿根法即得所求解集为$0<x<1$或$x>\dfrac 32$.需要注意的是,如果不等号是$\leqslant $或$\geqslant $,则变形为同解的整式不等式时,需要加上分母不为零


例题一 解下列分式不等式:

(1)$\dfrac {x-1}{x+3}\leqslant 2$;

(2)$\dfrac {(x+1)^2(2-x)}{x(4+x)}\geqslant 0$;

(3)$\dfrac {4-2x}{x^2-6x+8}\leqslant 1$.

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分析与解 (1)移项通分得$$\dfrac {-x-7}{x+3}\leqslant 0,$$转化为$$\begin{cases} (x+7)(x+3)\geqslant 0,\\x+3\ne 0,\end{cases} $$所以不等式解集为$x\leqslant -7$或$x>-3$.

(2)不等式转化为$$\begin{cases} (x+1)^2(x-2)x(x+4)\leqslant 0,\\x\neq 0,\\x+4\neq 0,\end{cases} $$由穿根法得示意图如下:

屏幕快照 2016-07-11 上午10.51.43

从而不等式解集为$x<-4$或$x=-1$或$0<x\leqslant 2$;

(3)移项化简得$$\dfrac {(x-2)^2}{(x-2)(x-4)}\geqslant 0,$$转化为$$\begin{cases} (x-2)^3(x-4)\geqslant 0,\\x\neq 2,\\x\neq 4,\end{cases} $$所以不等式解集为$x<2$或$x>4$.


初中时,我们学过绝对值$$|a|=\begin{cases} a,a\geqslant 0,\\-a,a<0.\end{cases} $$它的几何意义是表示数轴上点$a$到原点的距离.含有绝对值的不等式有两种基本形式:
(1)$|x|<a(a>0)$,它等价于$-a<x<a$;
(2)$|x|>a(a>0)$,它等价于$x<-a$或$x>a$.

解绝对值不等式的关键在于去绝对值符号,去绝对值符号的通常方法有分段讨论(按照绝对值中代数式的零点进行分段)、平方后去绝对值,有时我们会借助于绝对值的几何意义去绕开绝对值.


例题二 解不等式:

(1)$|x^2-5x+5|\leqslant 1$;
(2)$1<|2x+1|<3$;
(3)$|x-1|>|2x+1|$;
(4)$|x-1|>2x+1$;
(5)$|x+1|+|x-1|>3$

分析与解 (1)由题意知不等式即$-1\leqslant x^2-5x+5\leqslant 1$,等价于$$\begin{cases} x^2-5x+6\geqslant 0,\\x^2-5x+4\leqslant 0.\end{cases} $$解得$1\leqslant x\leqslant 2$或$3\leqslant x\leqslant 4$.

(2)根据题意知不等式即$-3<2x+1<-1$或$1<2x+1<3$,解得$-2<x<-1$或$0<x<1$,即为所求的解集;

(3)两边都是绝对值不等式,两边平方知不等式等价于$$(x-1)^2>(2x+1)^2,$$移项用平方差公式得$3x(x+2)<0$,解得$-2<x<0$.

(4)当$2x+1<0$,即$x<-\dfrac 12$时,不等式恒成立;
当$2x+1\geqslant 0$,即$x\geqslant -\dfrac 12$时,两边平方同(3)得$-2<x<0$,从而知$-\dfrac 12\leqslant x<0$也满足;
综上知,不等式解集为$x<0$.

 本题也可以借助函数图象求解,作出$y=|x-1|$与$y=2x+1$的图象得到结果.

(5)直接讨论去绝对值:由绝对值中的代数式知讨论的分界点为$-1,1$:
①当$x<-1$时,不等式为$-1-x-x+1>3$,解得$x<-\dfrac 32$;
②当$-1\leqslant x\leqslant 1$时,不等式为$x+1+1-x>3$,都不满足;
③当$x>1$时,不等式为$1+x+x-1>3$,解得$x>\dfrac 32$;

综上知,不等式的解集为$x<-\dfrac 32$或$x>\dfrac 32$.

 函数$y=|x+1|+|x-1|$表示数轴上的点$x$与$-1,1$的距离之和,利用这个意义可以.


最后给出一组练习:

解不等式:

(1)$\dfrac {3-x}{2x-4}<1$;
(2)$\dfrac {x^2+2x-3}{-x^2+x+6}<0$;
(3)$3-\dfrac 2x\leqslant x$;
(4)$0<|x+2|<3$;
(5)$|x+1|<1-2x$;
(6)$|2x+2|-|x-1|<1$.

答案 (1)$x<2$或$x>\dfrac 73$;
(2)$x<-3$或$-2<x<1$或$x>3$;
(3)$0<x\leqslant 1$或$x\geqslant 2$;
(4)$-5<x<1$且$x\neq -2$;
(5)$x<0$;
(6) $-4<x<0$.

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