二元线性不等式 · 中四

二元线性不等式:例题(中等)

这一组进入不等式组:写出某情境的全部限制条件、列出区域内的整数点、从穿过两点的边界线还原出不等式。适合已掌握单个不等式、准备把它们组合起来的学生。

例题 1

一名学生买 x 支笔和 y 本笔记本。每支笔 RM2,每本笔记本 RM5。

她最多能花 RM30,并想要至少 3 支笔。写出一个不等式组来表示这个情境。

  1. 总花费 = 2x + 5y,“最多 RM30”得 2x + 5y ≤ 30。
  2. “至少 3 支笔”得 x ≥ 3。
  3. 笔记本数量不能为负,所以 y ≥ 0。
  4. 把所有限制条件收进一个不等式组。

例题 2

列出所有满足 x + y ≤ 3 且 y ≤ x、并且 x ≥ 0、y ≥ 0 的整数点 (x, y)。

  1. 限制条件是 x ≥ 0、y ≥ 0、x + y ≤ 3 和 y ≤ x。逐一检验每个整数 x。
  2. x = 0:y ≤ x 得 y ≤ 0,所以 y = 0 → (0, 0)。
  3. x = 1:y ≤ 1 且 x + y ≤ 3,允许 y = 0, 1 → (1, 0), (1, 1)。
  4. x = 2:y ≤ 2,但 x + y ≤ 3 限制 y ≤ 1,所以 y = 0, 1 → (2, 0), (2, 1)。
  5. x = 3:x + y ≤ 3 迫使 y ≤ 0,所以 y = 0 → (3, 0)。

例题 3

一条边界线经过点 (0, 2) 和 (4, 0)。阴影区域位于此线下方,且该线本身包含在内。

写出描述该区域的不等式。

  1. 斜率 m = (0 − 2) ÷ (4 − 0) = −2 ÷ 4 = −½。
  2. y 轴截距为 2,所以直线是 y = −½x + 2。
  3. 两边乘 2 去掉分数:2y = −x + 4,即 x + 2y = 4。
  4. 下方且包含表示 ≤;检验原点 (0, 0):0 + 0 = 0 ≤ 4,成立。
  5. 原点在线下方且满足,所以不等号正确。

例题 4

一间工坊一天制作 x 张桌子和 y 张椅子。每张桌子需 4 小时、每张椅子需 2 小时工时,一天最多有 40 个工时。

工坊必须至少制作 5 张椅子。写出代表这一情境的所有不等式(包括 x ≥ 0)。

  1. 总工时:每张桌子 4 小时、每张椅子 2 小时,最多 40 小时 → 4x + 2y ≤ 40。
  2. 至少 5 张椅子 → y ≥ 5。
  3. 制作数量不能为负 → x ≥ 0 且 y ≥ 0。
  4. 所以不等式组为 4x + 2y ≤ 40,y ≥ 5,x ≥ 0,y ≥ 0。

例题 5

列出满足以下所有不等式的所有整数点 (x, y):x ≥ 0,y ≥ 0,x + 2y ≤ 4 且 x ≥ y。

  1. 试 y = 0:x + 0 ≤ 4 且 x ≥ 0,所以 x = 0, 1, 2, 3, 4 → (0,0)、(1,0)、(2,0)、(3,0)、(4,0)。
  2. 试 y = 1:x + 2 ≤ 4 得 x ≤ 2,且 x ≥ 1,所以 x = 1, 2 → (1,1)、(2,1)。
  3. 试 y = 2:x + 4 ≤ 4 得 x ≤ 0,但 x ≥ y = 2 不成立,所以没有点。
  4. 汇总所有有效点。

例题 6

一条直线经过点 (0, −3) 和 (3, 3)。所求区域为直线上方,不包含直线本身。

写出代表该区域的不等式。

  1. 斜率 m = (3 − (−3)) ÷ (3 − 0) = 6 ÷ 3 = 2。
  2. 直线在 y 轴上的截距为 −3,所以方程为 y = 2x − 3。
  3. “直线上方,不含直线”表示 y 严格大于直线上的值。
  4. 不等式为 y > 2x − 3。

例题 7

列出所有同时满足 2x + y ≤ 6 和 y ≥ 1 的整数点 (x, y),其中 x ≥ 0,y ≥ 0。

  1. 当 x = 0 时:y ≥ 1 且 y ≤ 6,所以 y = 1, 2, 3, 4, 5, 6
  2. 当 x = 1 时:y ≥ 1 且 2 + y ≤ 6,即 y ≤ 4,所以 y = 1, 2, 3, 4
  3. 当 x = 2 时:y ≥ 1 且 4 + y ≤ 6,即 y ≤ 2,所以 y = 1, 2
  4. 当 x = 3 时:6 + y ≤ 6 表示 y ≤ 0,与 y ≥ 1 矛盾,故无解
  5. 汇总所有找到的点

例题 8

一条边界直线经过点 (0, 4) 和 (2, 0)。阴影区域位于此直线上方,且直线本身不包含在内。

写出表示该区域的不等式。

  1. 斜率 = (0 − 4) / (2 − 0) = −4/2 = −2
  2. 利用 y 轴截距 4,直线方程为 y = −2x + 4
  3. “在直线上方,不含直线”表示 y > −2x + 4
  4. 整理后得:2x + y > 4

资料来源:DSKP KSSM Mathematics Form 4 and 5 (Versi English)

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常见问题

如何处理涉及两个或以上二元一次不等式的中等难度题目?

先在同一坐标轴上,按正确比例画出每一条边界线,然后逐一涂出各不等式所代表的区域,最后找出所有涂色区域重叠的部分,那就是可行区域(feasible region)。务必清楚标注可行区域,因为有些题目会要求你从中读出最大值或最小值。

建议一条线一条线地处理,而不是一次全部涂色,这样比较不容易把区域搞混。

这类题目在选择坐标轴比例尺时,常见的错误是什么?

学生有时选用的比例尺太小,导致所有给定不等式的图形无法完整画在提供的方格纸上,结果只能重新再画一遍。建议动笔前先算出各不等式中最大的截距值,据此选择一个能舒适容纳所有图形的比例尺,并按照题目提供的方格纸格式来画,而不是凭感觉随意估算。

如何检验某个点是否真的位于可行区域内?

要把该点的坐标代入题目中的每一个不等式,而不是只代入其中一个,只有当这个点同时满足所有不等式时,它才真正落在可行区域内。这种代入检验的方法,也是在进入下一小题之前,快速核实自己涂色是否正确的最有效方式。

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