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“穿针引线法”又称“数轴穿根法”或“数轴标根法”。 准确的说,应该叫做“序轴标根法”。 (序轴:省去原点和单位,只表示数的大小的数轴。序轴上标出的两点中,左边的点表示的数比右边的点表示的数小。)
当高次不等式$f(x) > 0$(或 $f(x) < 0$)的左边整式、分式不等式$\frac{\varphi (x)}{h(x)} > 0 $(或 $< 0$)的左边分子、分母能分解成若干个一次因式的积$$(x-a_{1})(x-a_{2})(x-a_{3})(x-a_{4})\dotso (x-a_{n})$$的形式,可把各因式的根标在数轴上,形成若干个区间,最右端的区间$f(x)$、$\frac{\varphi (x)}{h(x)}$的值必为正值,从右往左通常为正值、负值依次相间,这种解不等式的方法称为序轴标根法。
为了形象地体现正负值的变化规律,可以画一条波浪线从右上方依次穿过每一根所对应的点,穿过最后一个点后就不再变方向,这种画法俗称“穿针引线法“。
画穿根线:由右上方开始穿根。 因为不等号为“>”则取数轴上方,穿根线以内的范围。即:-1<x<1或x>2。 奇穿偶不穿:即假如有两个解都是同一个数字。这个数字要按照两个数字穿。如$(x-1)$平方=0 两个解都是1 ,那么穿的时候不要透过1 可以简单记为秘籍口诀:或“自上而下,从右到左,奇穿偶不穿”(也可以这样记忆:“自上而下,自右而左,奇穿偶回” 或“奇穿偶连”)。
例1 解不等式$x(3-x)(x+1)(x-2)>0$ 解:$x(3-x)(x+1)(x-2)>0$,将各根-1、0、2、3依次标在数轴上,由图1可得原不等式的解集为$$\{ x|x <-1或0 < x < 2或x > 3\}.$$事实上,只有将因式$(a-x)$变为$(x-a)$的形式后才能用序轴标根法. 正确的解法是: 原不等式变形为$$x(x-3)(x+1)(x-2) < 0$$将各根-1、0、2、3依次标在数轴上,由图1,原不等式的解集为$$\{x|-1<x<0或2<x<3\}.$$
例2:解不等式$(x+1)(x-1)^{2}(x-4)^{3}<0$ 错解:将三个根-1、1、4标在数轴上,原不等式的解集为$$\{x|x < -1或1 < x < 4 \}.$$这种解法也是错误的,错在不加分析地、机械地“穿针引线”。出现几个相同的根时,所画的浪线遇到“偶次”点(即偶数个相同根所对应的点)不能过数轴,仍在数轴的同侧折回,只有遇到“奇次”点(即奇数个相同根所对应的点)才能穿过数轴,正确的解法如下:
解 将三个根-1、1、4标在数轴上,画出浪线图来穿过各根对应点,遇到$x=1$的点时浪线不穿过数轴,仍在数轴的同侧折回;遇到$x=4$的点才穿过数轴,于是,可得到不等式的解集$$\{x|-1 < x < 4 且 x \neq 1\}$$
例3 解不等式$x(x+1)(x-2)(x^{3}-1)>0$ 解 原不等式变形为$$x(x+1)(x-2)(x-1)(x^{2}+x+1)>0$$有些同学同解变形到这里时,认为不能用序轴标根法了,因为序轴标根法指明要分解成一次因式的积,事实上,根据这个二次因式的符号将其消去,再运用序轴标根法即可。
解:原不等式等价于$$x(x+1)(x-2)(x-1)(x^{2}+x+1)>0$$ 因为$x^{2}+x+1 >0$对一切$x$恒成立, 所以$$x(x-1)(x+1)(x-2)>0,$$由图3得得原不等式得解集为$$\{x|x<-1 或0<x<1 或 x>2\}$$