4.7: Графіки лінійних нерівностей
- Page ID
- 58825
До кінця цього розділу ви зможете:
- Перевірка розв'язків нерівності в двох змінних
- Визнати зв'язок між розв'язками нерівності та її графіком
- Лінійні нерівності графа
Перш ніж приступити до роботи, пройдіть цю вікторину про готовність.
- Вирішити:\(4x+3>23.\)
Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте Вправу 2.7.22. - Перекласти з алгебри на англійську:\(x<5.\)
Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте Вправу 1.3.1. - Оцініть,\(3x−2y\) коли\(x=1, \, y=−2.\)
Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте Вправу 1.5.28.
Перевірка рішень нерівності в двох змінних
Ми навчилися вирішувати нерівності в одній змінній. Тепер ми розглянемо нерівності в двох змінних. Нерівності в двох змінних мають багато застосувань. Наприклад, якщо ви керуєте бізнесом, ви хотіли б, щоб ваш дохід був більшим за ваші витрати, щоб ваш бізнес отримував прибуток.
Лінійна нерівність - це нерівність, яку можна записати в одну з наступних форм:
\[A x+B y>C \quad A x+B y \geq C \quad A x+B y<C \quad A x+B y \leq C \nonumber\]
де\(A\) і не\(B\) обидва нульові.
Ви пам'ятаєте, що нерівність з однією змінною мала багато рішень? Рішення нерівності\(x>3\) є будь-яке число більше, ніж\(3\). Ми показали це на числовому рядку затінення в числовому рядку праворуч від\(3\), і покласти відкриті дужки на\(3\). Див\(\PageIndex{1}\). Малюнок.
Аналогічно нерівності в двох змінних мають багато рішень. \( (x, y)\)Будь-яка впорядкована пара, яка робить нерівність істинною, коли ми підставляємо значення, є рішенням нерівності.
\( (x, y)\)Впорядкована пара - це рішення лінійної нерівності, якщо нерівність істинна, коли ми підставляємо значення\(x\) і\(y\).
Визначте, чи є кожна впорядкована пара розв'язком нерівності\(y>x+4\):
- \((0,0)\)
- \((1,6)\)
- \((2,6)\)
- \((−5,−15)\)
- \((−8,12)\)
- Відповідь
- 1.
\((0,0)\) Спростити.
Отже,\((0,0)\) це не рішення для\(y>x+4\).\((1,6)\) Спростити.
Отже,\((1,6)\) це рішення для\(y>x+4\). - 3.
\((2,6)\) Спростити.
Отже,\((2,6)\) це не рішення для\(y>x+4\). - 4.
\((−5,−15)\) Спростити.
Отже,\((−5,−15)\) це не рішення для\(y>x+4\). - 5.
(−8,12) Спростити.
Отже,\((−8,12)\) це рішення для\(y>x+4\).
Визначте, чи є кожна впорядкована пара розв'язком нерівності\(y>x−3\):
- \((0,0)\)
- \((4,9)\)
- \((−2,1)\)
- \((−5,−3)\)
- \((5,1)\)
- Відповідь
-
- так
- так
- так
- так
- ні
Визначте, чи є кожна впорядкована пара розв'язком нерівності\(y<x+1\):
- \((0,0)\)
- \((8,6)\)
- \((−2,−1)\)
- \((3,4)\)
- \((−1,−4)\)
- Відповідь
-
- так
- так
- ні
- ні
- так
Визнати зв'язок між розв'язками нерівності та її графіком
Тепер ми розглянемо, як розв'язки нерівності співвідносяться з його графіком.
Давайте\(\PageIndex{1}\) знову подумаємо над числовим рядком на малюнку. Точка\(x=3\) розділила цю цифрову лінію на дві частини. На одній стороні\(3\) знаходяться всі числа менше, ніж\(3\). На іншій стороні\(3\) всі цифри більше, ніж\(3\). Див\(\PageIndex{2}\). Малюнок.
Рішення\(x>3\) - це затінена частина числового рядка праворуч від\(x=3\).
Аналогічно лінія\(y=x+4\) розділяє площину на дві області. З одного боку лінії розташовані точки с\(y<x+4\). На іншій стороні лінії розташовані точки с\(y>x+4\). Називаємо лінію\(y=x+4\) лінією кордону.
Лінія з рівнянням\(Ax+By=C\) є граничною лінією, яка відокремлює область де\(Ax+By>C\) від області де\(Ax+By<C\).
Для нерівності в одній змінній кінцева точка показана дужками або дужкою залежно від того, чи включено aa до розв'язку:
Аналогічно, для нерівності у двох змінних межа показана суцільною або пунктирною лінією, щоб вказати, чи включена лінія до розв'язку. Це підсумовано в табл\(\PageIndex{1}\).
\(Ax+By<C\) | \(Ax+By\leq C\) |
\(Ax+By>C\) | \(Ax+By\geq C\) |
Гранична лінія не включається до розв'язку. | У розв'язку включається межова лінія. |
Лінія кордону штрихова. | Гранична лінія суцільна. |
Тепер давайте поглянемо на те, що ми знайшли в Вправи\(\PageIndex{1}\). Ми почнемо з графіка лінії\(y=x+4\), а потім ми побудуємо п'ять точок, які ми перевірили. Див\(\PageIndex{3}\). Малюнок.
У Вправи\(\PageIndex{1}\) ми виявили, що деякі пункти були рішеннями нерівності,\(y>x+4\) а деякі - ні.
Які з точок, які ми побудували, є розв'язками нерівності\(y>x+4\)? Точки\((1,6)\) і\((−8,12)\) є розв'язками нерівності\(y>x+4\). Зверніть увагу, що вони обидва знаходяться на одній стороні лінії кордону\(y=x+4\).
Дві точки\((0,0)\) і\((−5,−15)\) знаходяться на іншій стороні граничної лінії\(y=x+4\), і вони не є розв'язками нерівності\(y>x+4\). Для цих двох пунктів,\(y<x+4\).
А як щодо суті\((2,6)\)? Тому що\(6=2+4\), точка - це рішення рівняння\(y=x+4\). Таким чином, точка\((2,6)\) знаходиться на лінії кордону.
Візьмемо ще одну точку на лівій стороні лінії кордону і перевіримо, чи є це розв'язком нерівності\(y>x+4\). Точка\((0,10)\) явно виглядає ліворуч від лінії кордону, чи не так? Це рішення нерівності?
\[\begin{array}{l}{y>x+4} \\ {10\stackrel{?}{>}0+4} \\ {10>4} &{\text{So, }(0,10)\text{ is a solution to }y>x+4.}\end{array}\]
Будь-яка точка, яку ви виберете на лівій стороні лінії кордону, є розв'язком нерівності\(y>x+4\). Всі точки зліва - це рішення.
Аналогічно, всі точки на правій стороні лінії кордону, сторона з\((0,0)\) і\((−5,−15)\), не є розв'язками\(y>x+4\). Див\(\PageIndex{4}\). Малюнок.
Графік нерівності\(y>x+4\) показаний на малюнку\(\PageIndex{5}\) нижче. Лінія\(y=x+4\) ділить площину на дві області. Затінена сторона показує рішення нерівності\(y>x+4\).
Точки на граничній лінії, ті де\(y=x+4\), не є розв'язками нерівності\(y>x+4\), тому сама лінія не є частиною розв'язку. Ми показуємо, що зробивши лінію пунктирною, а не суцільною.
Лінія кордону показана є\(y=2x−1\). Запишіть нерівність, показану графіком.
- Відповідь
-
Лінія\(y=2x−1\) - межа. На одній стороні лінії знаходяться точки з,\(y>2x−1\) а з іншого боку лінії - точки с\(y<2x−1\).
Давайте перевіримо точку\((0,0)\) і подивимося, яка нерівність описує її сторону межової лінії.
При\((0,0)\), яке нерівність вірно:
\[\begin{array}{ll}{y>2 x-1} & {\text { or }} & {y<2 x-1 ?} \\ {y>2 x-1} && {y<2 x-1} \\ {0>2 \cdot 0-1} && {0<2 \cdot 0-1} \\ {0>-1 \text { True }} && {0<-1 \text { False }}\end{array}\]
Оскільки\(y>2x−1\) це правда, сторона лінії з\((0,0)\), є рішенням. Затінена область показує розв'язання нерівності\(y>2x−1\).
Оскільки межова лінія зображена суцільною лінією, нерівність включає знак рівності.
Графік показує нерівність\(y\geq 2x−1\).
Ми могли б використовувати будь-яку точку як контрольну точку, за умови, що вона не знаходиться на лінії. Чому ми вибрали\((0,0)\)? Тому що це найпростіше оцінити. Можливо, ви захочете вибрати точку на іншій стороні лінії кордону і перевірити це\(y<2x−1\).
Запишіть нерівність, показану графіком, з граничною лінією\(y=−2x+3\).
- Відповідь
-
\(y\geq −2x+3\)
Запишіть нерівність, показану графіком, з граничною лінією\(y=\frac{1}{2}x−4\).
- Відповідь
-
\(y \leq \frac{1}{2}x - 4\)
Лінія кордону показана є\(2x+3y=6\). Запишіть нерівність, показану графіком.
- Відповідь
-
Лінія\(2x+3y=6\) - межа. На одній стороні лінії знаходяться точки з,\(2x+3y>6\) а з іншого боку лінії - точки с\(2x+3y<6\).
Давайте перевіримо точку\((0,0)\) і подивимося, яка нерівність описує її сторону межової лінії.
При\((0,0)\), яке нерівність вірно:
\[\begin{array}{rr}{2 x+3 y>6} && {\text { or } \quad 2 x+3 y<6 ?} \\ {2 x+3 y>6} && {2 x+3 y<6} \\ {2(0)+3(0)>6} & & {2(0)+3(0)<6} \\ {0} >6 & {\text { False }} & {0<6}&{ \text { True }}\end{array}\]
Так що сторона з\((0,0)\) є стороною де\(2x+3y<6\).
(Можливо, ви захочете вибрати точку на іншій стороні лінії кордону і перевірити це\(2x+3y>6\).)
Оскільки межова лінія графічна як пунктирна лінія, нерівність не включає знак рівності.
На графіку показано розв'язання нерівності\(2x+3y<6\).
Запишіть нерівність, показану затіненою областю, на графіку з граничною лінією\(x−4y=8\).
- Відповідь
-
\(x-4 y \leq 8\)
Запишіть нерівність, показану затіненою областю, на графіку з граничною лінією\(3x−y=6\).
- Відповідь
-
\(3 x-y \leq 6\)
Лінійні нерівності графа
Тепер, ми готові зібрати все це разом, щоб графік лінійних нерівностей.
Графік лінійної нерівності\(y \geq \frac{3}{4} x-2\).
- Відповідь
Графік лінійної нерівності\(y \geq \frac{5}{2} x-4\).
- Відповідь
Графік лінійної нерівності\(y<\frac{2}{3} x-5\).
- Відповідь
Кроки, які ми робимо для графіку лінійної нерівності, підсумовуються тут.
- Визначте та графуйте лінію кордону.
- Якщо нерівність дорівнює\(≤\) або\(≥\), межова лінія суцільна.
- Якщо нерівність дорівнює\(<\) або\(>\), межова лінія буде пунктирною.
- Перевірте точку, яка не знаходиться на лінії кордону. Це рішення нерівності?
- Заштрихуйте в одну сторону лінії кордону.
- Якщо контрольною точкою є розчин, затінюйте в ту сторону, яка включає точку.
- Якщо контрольна точка не є розчином, розтушуйте в протилежну сторону.
Графік лінійної нерівності\(x−2y<5\).
- Відповідь
-
Спочатку графуємо лінію кордону\(x−2y=5\). Нерівність полягає в\(<\) тому, що ми проводимо пунктирну лінію.
-
Потім перевіряємо точку. Ми будемо використовувати\((0,0)\) знову, тому що це легко оцінити, і це не на лінії кордону.
Чи\((0,0)\) є рішенням\(x−2y<5\)?
Точка\((0,0)\) є рішенням\(x−2y<5\), тому ми затінюємо в цій стороні лінії кордону.
Графік лінійної нерівності\(2x−3y\leq 6\).
- Відповідь
Графік лінійної нерівності\(2x−y>3\).
- Відповідь
Що робити, якщо межа проходить через початок? Тоді ми не зможемо використовувати\((0,0)\) як контрольну точку. Немає проблем - ми просто виберемо якусь іншу точку, яка не знаходиться на лінії кордону.
Графік лінійної нерівності\(y\leq −4x\).
- Відповідь
-
Спочатку графуємо лінію кордону\(y=−4x\). Він знаходиться у формі нахилу—перехоплення, з\(m=−4\) і\(b=0\). Нерівність полягає в\(≤\) тому, що ми проводимо суцільну лінію.
Тепер нам потрібна контрольна точка. Ми бачимо, що точка\((1,0)\) знаходиться не на граничній лінії.
Чи\((1,0)\) є рішенням\(y≤−4x\)?
Точка не\((1,0)\) є рішенням\(y≤−4x\), тому затінюємо в протилежну сторону лінії кордону. Див\(\PageIndex{6}\). Малюнок.
Графік лінійної нерівності\(y>−3x\).
- Відповідь
Графік лінійної нерівності\(y\geq −2x\).
- Відповідь
Деякі лінійні нерівності мають лише одну змінну. Вони можуть мати\(x\) але ні\(y\), або\(y\) але ні\(x\). У цих випадках лінія кордону буде або вертикальною, або горизонтальною лінією. Ви пам'ятаєте?
\(\begin{array}{ll}{x=a} & {\text { vertical line }} \\ {y=b} & {\text { horizontal line }}\end{array}\)
Графік лінійної нерівності\(y>3\).
- Відповідь
-
Спочатку графуємо лінію кордону\(y=3\). Вона являє собою горизонтальну лінію. Нерівність полягає в\(>\) тому, що ми проводимо пунктирну лінію.
Тестуємо точку\((0,0)\).
\[y>3 \\ 0\not>3\]
\((0,0)\)це не рішення\(y>3\).
Так затінюємо ту сторону, яка не включає\((0,0)\).
Графік лінійної нерівності\(y<5\).
- Відповідь
Графік лінійної нерівності\(y \leq-1\).
- Відповідь
Ключові концепції
- Графік лінійної нерівності
- Визначте та графуйте лінію кордону.
Якщо нерівність дорівнює\(≤\) або\(≥\), межова лінія суцільна.
Якщо нерівність дорівнює\(<\) або\(>\), межова лінія буде пунктирною. - Перевірте точку, яка не знаходиться на лінії кордону. Це рішення нерівності?
- Заштрихуйте в одну сторону лінії кордону.
Якщо контрольною точкою є розчин, затінюйте в ту сторону, яка включає точку.
Якщо контрольна точка не є розчином, розтушуйте в протилежну сторону.
- Визначте та графуйте лінію кордону.
Глосарій
- межова лінія
- Лінія з рівнянням\(A x+B y=C\), що відокремлює область де\(A x+B y>C\) від області де\(A x+B y<C\).
- лінійна нерівність
- Нерівність, яка може бути записана в одній з наступних форм:
\[A x+B y>C \quad A x+B y \geq C \quad A x+B y<C \quad A x+B y \leq C\]
де\(A\) і не\(B\) обидва нульові.
- розв'язок лінійної нерівності
- \((x,\,y)\)Впорядкована пара - це рішення лінійної нерівності, нерівність істинна, коли ми підставляємо значення\(x\) і\(y\).