感悟不等关系,建立不等式(组)模型

来源 :中学生数理化·七年级数学人教版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rayjoyjoyray
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  不等式(组)是继方程(组)之后的又一个重要数学模型,在学习的过程中,我们要结合具体情境体会不等式的意义,探索不等式的性质,并体会探索过程中所蕴涵的数学思想,学会挖掘具体情境中的不等关系,建立不等式(组)模型解决实际问题.
  一、结合具体情境,体会不等多的意义
  数量之间既可以相等,也可以不等.在日常生活中我们会发现,相等关系只是一种特殊的数量关系,不等关系才是最普遍的数量关系,比如从自己身边找两名同学,他们的体重一般不会正好完全相同,中午的温度一般比早上的温度高,这些情境中都包含了数量之间的不等关系,在数学中,我们通常用“>”“<”“≠”等符号来表示不等关系,用不等号表示数量关系的式子就称为不等式,使不等式成立的未知数的值叫作不等式的解.例如,按照规定,每100g某种食品中的防腐剂不能超过0.5g.它的意思就是在100g这种食品中,防腐剂的质量小于或等于0.5g.若设100g这种食品中防腐剂的质量为fg,则f≤0.5,所有小于或等于0.5的正数都是该不等式的符合实际问题的解,
  生活中的不等关系无处不在,我们要学会用数学的眼光去观察、发现,并尝试用不等式这样的数学语言来描述,反之,对于具体的不等式,我们也可以结合具体情境来体会它所表达的意义.
  二、探索不等式的性质,感悟不等关系
  我们已经知道,在等式的两边加上(或减去)同一个数或式子,乘(或除以)同一个数(除数不为0),等式仍成立.那么,不等式是否也有类似的性质呢?我们可以采用数轴法、赋值法、现实情境法等进行探索.在此,我们以数轴法为例来说明.
  设有不等式a>b,则a>b在数轴上的几何意义是,表示数a的点在表示数b的点的右侧(如图1,我们只讨论a>b>0的情况,其他情况大家可以类比进行探索).
  在不等式a>b的两边加上(或减去)同一个数,会得到什么样的结果呢?先假设不等式两边加上(或减去)的这个数为c.如果c=0,则数轴上表示a、b的点不动,a±c>6±c;如果c>0,则a c和b c就相当于在数轴上将表示a、b的点同时向右平移c个单位长度(如图2),a-C和b-c就相当于在数轴上将表示a、b的点同时向左平移c个单位长度(如图3),从而可以得到a±c>b±c:如果c<0(此时一c是一个正数).则a c和b c分别是a-(-c)和b-(一c).相当于在数轴上将表示a、b的点同时向左平移一c个单位长度(图略),a-c和b-c分别是a (一c)和b (一c),相当于在数轴上将表示a、b的点同时向右平移一c个单位长度(图略),从而可以得到a±c>b±c.于是我们得到不等式的性质1.
  性质1:不等式两边加上(或减去)同一个数或式子,不等号的方向不变,即如果a>b,那么a±c>6±c.
  在不等式a>b的两边乘(或除以)同一个数,会得到什么样的结果呢?首先,不等式两边乘(或除以)的这个数不能为0(不能同除以0是因为0不能作除数,为什么不能同乘0
  通过以上探究过程我们可以看出,不等式两边加上(或减去)同一个数或式子,乘(或除以)同一个正数,不等号的方向不变:不等式两边乘(或除以)同一个负数,不等号的方向改变.这个探索过程蕴涵了类比思想、分类讨论思想和数形结合思想等,同学们要仔细体会这些数学思想,并学会运用它们解决数学问题.
  三、建立不等式(组)模型, 解决实际问题
  通过以前的学习,我们知道利用方程(组)可以解决实际生活中的相等关系问题,类似地,利用不等式(组)可以解决生活中的不等关系问题.利用不等式(组)解决实际问题,实质上就是从实际情境中抽象出不等关系,建立沟通已知数与未知数的不等式(组),解不等式(组),然后回到实际问题进行检验,得到实际问题的解.具体操作过程见图6.
  下面我们借助实例来说明.
  例1某公司为了扩大经营,决定购买6台机器用于生产某种活塞.现有甲、乙两种机器可供选择,其中每种机器的价格和每台机器日生产活塞的数量如表1.经过预算,本次购买机器所用资金不能超过34万元.
  (1)按该公司的要求共有几种购买方案?
  (2)若该公司购买的6台机器的日生产总量不能少于380个,那么为了节约资金应选择哪种购买方案?
  解析:(1)第一步,根据实际问题寻找不等关系.
  结合题意,由“不能超过”可知,购买甲、乙两种机器所用资金小于或等于34万元,从而找到不等关系.
  第二步,根据不等关系建立不等式(组).
  设购买甲种机器x台(x≥0),则购买乙种机器(6-x)台.用含x的代数式表示出购买两种机器所用的资金,根据前面分析所得的不等关系,列出不等式7x 5(6-x)≤34.
  第三步,求解不等式(组).
  经过去括号、移项、合并同类项、系数化为1等步骤,解得x≤2.
  第四步,根据问题的实际意义检验不等式(组)的解,从而解决实际问题.
  根据题意,x表示购买甲种机器的台数,应为自然数,所以x可以取0、1、2.该公司有如下三种购买方案:①不购买甲种机器,购买乙种机器6台;②购买甲种机器1台、乙种机器5台;③购买甲种机器2台、乙种机器4台.
  (2)方案①所用资金为5x6=30(万元),新购买机器日生产总量为60x6=360(个);
  方案②所用资金为7x1 5x5=32(万元),新购买机器日生产总量为100×1 60×5=400(个);
  方案③所用资金为7×2 5×4=34(万元),新购买机器日生产总量为100×2 60×4=440(个).
  通过比较可知,选择方案②既能满足日生产总量不少于380个的要求,又相对节约资金,故应选择方案②.
  同学们在学习本章知识的过程中,要注意体会和感悟不等关系,学会在具体情境中提炼不等关系,建立不等式(组)模型解决实际问题.
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