中等教育前期の数学/代数編/上巻/一次不等式と連立不等式

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1次不等式

同じ大きさの量を「=」で結んだ式を方程式と呼ぶことを既に学習した。ここでは、異なった量の大きさの違いを表す記号と、その性質についてまとめる。

ある数A,Bがあるとき、AがBより大きいことをA>Bと表し、AがBより小さいこと(AがB未満)をA<Bと表す。ここで、「<」と「>」のことを不等号と呼び、このような式を不等式と呼ぶ。また、「,」という不等号もあり、「AB,AB」は、それぞれ「AがB以下」「AがB以上」という意味で、「A<B,A>B」に、A=B、つまり、AとBが等しい値である場合をふくんだものである。なお、国際的には「,」を使うことがある。


x>7という不等式があるとき、xは7より大きい数である。また、x7の時には、xは7以上の数である。

不等式では等式と同じように、両辺に演算をしても不等号の関係が変わらないことがある。例えば、両辺に同じ数を足しても、両辺の大小関係は変化しない。ただし、両辺に負の数をかけたときには、不等号の向きが変化することに注意が必要である。これは、負の数をかけると両辺の値は、0を中心に数直線を折り返した地点に移されることによる。

不等式の性質
1. a<bならば、a+c<b+cac<bc
2. a<bc>0ならば、ac<bcac<bc
3. a<bc<0ならば、ac>bcac>bc

x>yが成り立つときには、x+3>y+34x>4yも成り立つ。また、x<yが成り立つ。

不等式の性質を使って

a+3<b

の両辺から3を引くと

a+33<b3

よって

a<b3

となる。
このように、不等式でも移項することができる

  • 問題

次の不等式を解きなさい。

  1. 3x19x7
  2. 3(x2)>2(5x3)
  3. x+1<x13
  • 解答
  1. 3x19x73x9x7+16x6x1
  2. 3(x2)>2(5x3)3x6>10x63x10x>6+67x>0x<0
  3. x+1<x133x+3<x13xx<132x<4x<2

不等式と数直線

x>3,x<3,x3,x3は、数直線上では図1,2,3,4のようにあらわすことがある。


連立不等式

いくつかの不等式を組み合わせたものを連立不等式といい、これらの不等式を同時に満たすxの値の範囲を求めることを、連立不等式を解くという。

  • 問題例
    • 問題

次の連立不等式を解きなさい。

(i)

{x+2<2x+410x3x6

(ii)

{x1x2(x+1)>x2
    • 解答

(i)
x+2<2x+4から x<2

x>2……(1)

10x3x6から 4x16

x4……(2)

(1),(2)を同時に満たすxの値の範囲は

右の図のように、2つの範囲が重なるところを探すと

2<x4

(ii)
x1xから 2x1

x12……(1)

2(x+1)>x2から 2x+2>x2

x>4……(2)

(1),(2)を同時に満たすxの値の範囲は

x12

A<B<Cの形の連立不等式

A<B<Cの形の連立不等式は、

{A<BB<C
の形に直して解く。
{A<BA<Cや、{A<CB<C
とはしない。