第三節 解涉及「或」的複合一元一次不等式
解涉及「或」的複合一元一次不等式

當多於一條不等式以「或」連起來時,我們要找出能滿足少一條不等式的\(\;x\;\)值之範圍。

解以下不等式,並在數線上表示它們的解:

  1. \(x \gt 3\;\)或\(\;x \geq 1\)。
  2. \(x \geq -3\;\)或\(\;x \lt 2\)。
  3. \(x \leq -1\;\)或\(\;x \geq 1\)。

  1. 讓我們先分別考慮\(\;x\gt 3\;\)及\(\;x\geq 1\;\)的解:

    不等式\(\;x\gt 3\;\)的解。
    不等式\(\;x\geq 1\;\)的解。

    把兩條不等式\(x \gt 3\;\)及\(\;x \geq 1\;\)的解畫在同一條數線上,滿足任何一條不等式的地方(紅色陰影部分所示)都是複合不等式的解:

    複合不等式「\(x \gt 3\;\)或\(\;x \geq 1\)」的解。

    即複合不等式「\(x \gt 3\;\)或\(\;x \geq 1\)」的解為\(\;x\geq 1\)。

  1. 若把兩條不等式\(\;x\geq -3\;\)及\(\;x\lt 2\;\)的解畫在同一條數線上,會發現任何實數\(\;x\;\)都最少滿足其中一條不等式:

    複合不等式「\(x \geq -3\;\)或\(\;x \lt 2\)」的解。

    即複合不等式「\(x \geq -3\;\)或\(\;x \lt 2\)」的解為所有實數。

  1. 把兩條不等式\(\;x\leq -1\;\)及\(\;x\geq 1\;\)的解畫在同一條數線上,滿足任何一條不等式的地方(紅色陰影部分所示)都是複合不等式的解:

    複合不等式「\(x \leq -1\;\)或\(\;x \geq 1\)」的解。

    複合不等式「\(x \leq -1\;\)或\(\;x \geq 1\)」的解就是「\(x \leq -1\;\)或\(\;x \geq 1\)」(即題目無法再化簡)。

  1. 解以下不等式,並在數線上表示它們的解: \[ \frac{x}{3} - 1 \leq 2x-5 \hbox{ 或 } x - 2 \lt -3x + 3 \]
  2. 求滿足上述複合不等式的最小正整數。

  1. 要解這組不等式,我們首先要分別求得每條不等式的解: \begin{align*} \frac{x}{3} - 1 &\leq 2x-5 & x-2 &\lt -3x+3 \\ x - 3 &\leq 6x - 15 & 4x &\lt 5 \\ 12 &\leq 5x & x &\lt \frac{5}{4} \\ x &\geq \frac{12}{5} & x &\lt \frac{5}{4} \end{align*}

    合併以上兩條不等式的解,可得所求複合不等式的解為\(\;\displaystyle x \lt \frac{5}{4}\;\)或\(\;x \geq \frac{12}{5}\)。

  2. 從附圖可見,滿足複合不等式 \[ \frac{x}{3} - 1 \leq 2x-5 \hbox{ 或 } x - 2 \lt -3x + 3 \] 的最小正整數為\(\;1\)。
紅色陰影部分為複合不等式的解。
  1. 解複合不等式 \[\textstyle ( x-2 \gt 2x-1 \hbox{ 或 } \frac{x+1}{2} - \frac{2x+1}{3} \gt \frac{5x+1}{6} ) \hbox{ 或 } 2(x+1) \leq 3x-1 \]
  2. 解複合不等式 \[\textstyle x-2 \gt 2x-1 \hbox{ 或 } ( \frac{x+1}{2} - \frac{2x+1}{3} \gt \frac{5x+1}{6} \hbox{ 或 } 2(x+1) \leq 3x-1 ) \]
  3. 這兩條複合不等式的解是否相同?

  1. 我們首先要分別求得每條不等式的解。對第一條不等式,我們有 \begin{align*} x-2 &\gt 2x-1 \\ -1 &\gt x \\ x &\lt -1 \end{align*} 對第二條不等式,我們有 \begin{align*} \frac{x+1}{2} - \frac{2x+1}{3} &\gt \frac{5x+1}{6} \\ 3(x+1)-2(2x+1) &\gt 5x+1 \\ 3x+3-4x-2 &\gt 5x+1 \\ 0 &\gt 4x \\ x &\lt 0 \end{align*} 對第三條不等式,我們有 \begin{align*} 2(x+1) &\leq 3x-1 \\ 2x+2 &\leq 3x-1 \\ 3 &\leq x \\ x &\geq 3 \end{align*}

    根據括號的位置,我們應先合併頭兩條不等式,即複合不等式「\(x-2 \gt 2x-1 \hbox{ 或 } \frac{x+1}{2} - \frac{2x+1}{3} \gt \frac{5x+1}{6}\)」,它的解為\(\;x\lt 0\),將之和最後一條不等式合併,可得題目要求的解為\(\;x \lt 0\;\)或\(\;x \geq 3\)。下圖為解的圖像。

    紅色陰影部分為本題的解。

  1. 在第 1. 部分中,我們已計算過三條不等式的解,分別為\(\;x\lt -1\)、\(x\lt 0\;\)及\(\;x\geq 3\)。

    根據括號的位置,我們應先合併尾兩條不等式,即複合不等式「\(\frac{x+1}{2} - \frac{2x+1}{3} \gt \frac{5x+1}{6} \hbox{ 或 } 2(x+1) \leq 3x-1\)」,它的解為「\(x \lt 0\;\)或\(\;x \geq 3\)」,將之和第一條不等式合併,可得題目要求的解為「\(x \lt 0\;\)或\(\;x \geq 3\)」。下圖為解的圖像。

    紅色陰影部分為本題的解,括號內複合不等式的解和題解相同。
  2. 這兩條複合不等式的解相同。事實上,任何數目的不等式若只以「或」連接起來,則無論合併的次序如何,都會得到相同的解。
  1. 解複合不等式 \[\textstyle ( x+1 \geq 2(x+1) \hbox{ 和 } 4-x \lt 2(x-1) ) \hbox{ 或 } \frac{3x+2}{4} \leq x+1 \]
  2. 解複合不等式 \[\textstyle x+1 \geq 2(x+1) \hbox{ 和 } ( 4-x \lt 2(x-1) \hbox{ 或 } \frac{3x+2}{4} \leq x+1 ) \]
  3. 這兩條複合不等式的解是否相同?

  1. 我們首先要分別求得每條不等式的解。對第一條不等式,我們有 \begin{align*} x+1 &\geq 2(x+1) \\ x+1 &\geq 2x+2 && {\href{javascript:void(0);}{\hbox{ (注意) }}} \\ -1 &\geq x \\ x &\leq -1 \end{align*} 對第二條不等式,我們有 \begin{align*} 4-x &\lt 2(x-1) \\ 4-x &\lt 2x-2 \\ 6 &\lt 3x \\ x &\gt 2 \end{align*} 對第三條不等式,我們有 \begin{align*} \frac{3x+2}{4} &\leq x+1 \\ 3x+2 &\leq 4x+4 \\ -2 &\leq x \\ x &\geq -2 \end{align*}

    根據括號的位置,我們應先合併頭兩條不等式,即複合不等式「\(x+1 \geq 2(x+1) \hbox{ 和 } 4-x \lt 2(x-1)\)」,這複合不等式沒有解,將之和最後一條不等式合併,可得題目要求的解為\(\;x \geq -2\)。

    紅色陰影部分為本題的解。

  1. 在第 1. 部分中,我們已計算過三條不等式的解,分別為\(\;x\leq -1\)、\(x\gt 2\;\)及\(\;x\geq -2\)。

    根據括號的位置,我們應先合併尾兩條不等式,即複合不等式「\(4-x \lt 2(x-1) \hbox{ 或 } \frac{3x+2}{4} \leq x+1\)」,它的解為「\(x \geq -2\)」,將之和第一條不等式合併,可得題目要求的解為「\(-2 \leq x \leq -1\)」。下圖為解的圖像。

    深紅色部分為本題的解,而所有紅色陰影部分為括號內複合不等式的解。
  2. 這兩條複合不等式的解是不同的。一般來說,若多於兩條不等式的連接詞同時包括了「和」及「或」,則合併的先後次序是重要的,不同的合併次序會導致不同的結果。
活動 - 涉及「或」的複合一元一次不等式的解

在附設的模擬模型中,我們將考慮複合不等式 \[ x \geq a \hbox{ 或 } x \geq b \] 請在兩條不等式之間選擇「或」,然後你可以移動數值滑桿改變系數\(\;a,b\;\)的值,亦可在不等式中選擇不同的不等號,複合不等式的解將在數線上自動顯示出來。本活動的目的是研究涉及「或」的複合不等式何時有解,以及其解的性質。

注意 在選擇「或」時,任何有色的部分(無論深淺色)都是複合不等式的解。

  1. 不要改變兩條不等式中的不等號(即「≥」及「≥」),並保持\(\;a=-2\;\)和\(\;b=3\)。
    1. 這組不等式有解嗎?

      沒有

    2. 試試改變\(\;a\;\)和\(\;b\;\)的值,並觀察複合不等式的解之變化。不等式的解可能是以下哪個情況?

      一個有限長的區間

      一個無限長的區間

      兩個無限長的區間

      所有實數

      有限個點

      無解

  2. 將兩條不等式中的不等號都改成「≤」,並設\(\;a=-2\;\)和\(\;b=3\)。
    1. 這組不等式有解嗎?

      沒有

    2. 試試改變\(\;a\;\)和\(\;b\;\)的值,並觀察複合不等式的解之變化。不等式的解可能是以下哪個情況?

      一個有限長的區間

      一個無限長的區間

      兩個無限長的區間

      所有實數

      有限個點

      無解

  3. 現在,將兩條不等式中的不等號分別改變為「≤」及「≥」,並設\(\;a=-2\;\)和\(\;b=3\)。
    1. 這組不等式有解嗎?

      沒有

    2. 試試改變\(\;a\;\)和\(\;b\;\)的值,並觀察複合不等式的解之變化。不等式的解可能是以下哪個情況?

      一個有限長的區間

      一個無限長的區間

      兩個無限長的區間

      所有實數

      有限個點

      無解

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