初中数学的自然原理
第四部分:方程与不等式

不等式与不等式组 ★

对应人教版七年级下册第十一章。

不等式描述“谁大谁小”;解一元一次不等式和解一元一次方程的步骤几乎一样,唯一的区别是:两边乘或除以同一个负数时,不等号要改变方向。 不等式的解通常有无数个,合起来是一个范围,画在数轴上是一条射线或一段线段。

从哪里来:不等关系#

生活中很多要求不是“正好等于”,而是“不能超过”“至少要有”:

  • 一座桥限重 20 t,车和货的总质量 (t)要满足 ;
  • 考试 60 分及格,及格的分数 满足 ;
  • 一个数的 2 倍加 3 大于 7,写成 。

用 、、、、 表示大小关系的式子叫不等式。和方程对照:

概念 方程 不等式
解 使等式成立的未知数的值 使不等式成立的未知数的值
解的个数 一元一次方程只有一个解 通常有无数个解
全部的解 就是那一个值,如 叫解集,是一个范围,如
解方程 / 解不等式 求出那个解 求出解集

比如 ,、、 都是它的解,所有的解合起来是 。

只含一个未知数、未知数的次数是 1、不等号两边都是整式的不等式,叫一元一次不等式。

不等式的性质:从“差的正负”推出来#

在数轴上,右边的点表示的数总比左边的大。,就是 在 的右边,也就是 是正数。所以:

有了这一条,不等式的性质都能推出来:

  • 性质 1: 不等式两边加(或减)同一个数(或式子),不等号的方向不变。理由:,差没变,正负当然不变。
  • 性质 2: 不等式两边乘(或除以)同一个正数,不等号的方向不变。理由:如果 ,,那么 ,正数乘正数是正数,所以 。
  • 性质 3: 不等式两边乘(或除以)同一个负数,不等号的方向改变。理由:如果 ,,那么 是正数乘负数,是负数,所以 。

除以一个数等于乘它的倒数,倒数和原数同号,所以除法的情况和乘法一样。

性质 3 在数轴上看得很清楚。乘 −1 就是取相反数,每个点跳到关于原点对称的位置,原来在右边的点跑到了左边,先后顺序整个反过来:,但 。

1 和 3 乘 −1 后跳到关于原点对称的位置,大小顺序反过来

乘其他负数,比如乘 −2,等于先乘 −1 再乘 2:先把顺序反过来,再按比例拉伸,顺序不再变。所以只要乘的是负数,不等号就要改变方向。

还有一条常用的:如果 ,,那么 。在数轴上就是 在 右边, 在 右边, 当然在 右边。

解一元一次不等式:和解方程对照着做#

解一元一次不等式的步骤和解一元一次方程一样,目标是化成 或 这样的形式。每一步都对照一下依据:

步骤 解方程的依据 解不等式的依据 要注意什么
去分母 等式的性质 2 性质 2(乘的是正数) 不等号方向不变
去括号 乘法分配律 乘法分配律 和解方程一样
移项 等式的性质 1 性质 1 不等号方向不变
合并同类项 乘法分配律 乘法分配律 和解方程一样
系数化为 1 等式的性质 2 性质 2 或性质 3 系数是负数时,不等号改变方向

例 1 解不等式 ,并把解集表示在数轴上。

思路: 和解方程一样先去分母,两边乘 6。6 是正数,不等号方向不变。最后一步要看系数的正负。

解:

去分母去括号移项合并同类项两边除以,不等号改变方向

检验: 取解集里的 ,左边 ,确实 ;取解集外的 ,左边 ,大于 1,不满足。说明方向没有弄反。

解集画在数轴上#

解集是一个范围,画在数轴上最清楚。约定两件事:

  • 端点: 包括这个数( 或 )画实心点,不包括( 或 )画空心圈;
  • 方向: 大于向右画,小于向左画。

x ≥ −1 画实心点向右,x < 2 画空心圈向左

例 1 的解集 就是上面一行:从 −1 出发向右,−1 本身也在里面。

不等式组:找公共部分#

有时一个未知数要同时满足几个条件,比如 既要大于 ,又要小于 。把几个一元一次不等式合在一起,就组成一元一次不等式组。几个不等式解集的公共部分,叫不等式组的解集。

找公共部分,最可靠的办法是把每个解集都画在同一条数轴上,看哪一段被所有的线都覆盖。设 ,两个不等式组成的不等式组只有四种情况:

四种不等式组:两条线重叠的部分就是解集

不等式组 在数轴上看 解集
, 两条线都向右,重叠部分从更靠右的 开始
, 两条线都向左,重叠部分到更靠左的 为止
, 一条向右、一条向左,中间重叠
, 一条向左、一条向右,背道而驰,没有重叠 无解

不用背这张表:每次画一下数轴,重叠的部分一眼就能看出来。

例 2 解不等式组

并写出它的所有整数解。

思路: 先分别解每一个不等式,再在数轴上找公共部分,最后在公共部分里数整数。

解: 解第一个不等式:,得 。

解第二个不等式:,得 。

把两个解集画在同一条数轴上:

x < 3 和 x ≥ −3 的公共部分

公共部分是 ,这就是不等式组的解集。其中 取得到(实心点),3 取不到(空心圈),所以整数解是 −3,−2,−1,0,1,2,共 6 个。

实际问题:不等关系定范围#

实际问题里的“不超过”“至少”“不少于”,都是不等关系。翻译时要逐字对照:

说法 符号
不超过、不高于、至多
不少于、不低于、至少
超过、高于
不足、低于

例 3 某班计划买甲、乙两种奖品共 20 件,甲种每件 12 元,乙种每件 8 元。要求总费用不超过 200 元,并且甲种奖品的件数不少于乙种的一半。有哪几种购买方案?

思路: 只有一个量可以自由选:甲种买几件。设甲种买 件,乙种就是 件。题目给了两个不等关系:费用“不超过”200 元,甲的件数“不少于”乙的一半,两个条件要同时满足,所以列不等式组。件数还必须是整数。

解: 设甲种奖品买 件,则乙种买 件。根据题意,得

解第一个不等式:,得 。

解第二个不等式:,,得 ,也就是 。

所以 。 是整数,只能取 7、8、9、10。

答:共有 4 种方案:甲 7 件、乙 13 件;甲 8 件、乙 12 件;甲 9 件、乙 11 件;甲 10 件、乙 10 件。

检验: 最贵的方案是甲 10 件,费用 元,正好不超过;甲 6 件时乙 14 件,,不满足“不少于一半”,所以 6 不行。

回顾: 方程求出的是一个确定的值,不等式求出的是一个范围;实际问题再加上“整数”“正数”等限制,范围就变成了几个具体的方案。要找其中费用最少的方案,还可以把费用写成 的一次函数,看它随 怎样变化(见第七部分“一次函数”)。

易错点#

  • 两边乘或除以负数时忘了改变不等号方向。 两边除以 −11,得 ,不是 。去分母乘的是正数,方向不变;系数化为 1 时要先看系数的正负。
  • 两边乘或除以一个不知道正负的式子。 比如关于 的不等式 的解集是 ,说明两边除以 时不等号改变了方向,所以 ,。如果不知道 的正负,就要分情况讨论(见第十一部分“分类讨论”)。
  • 实心点和空心圈画反。 含等号(、)的端点属于解集,画实心点;不含等号的画空心圈。求整数解时,端点能不能取也由这一点决定。
  • 把“不超过”“至少”译错。 “不超过 200”包括 200,是 ;“少于 200”不包括 200,是 。
  • 把不等式组的解集写成“合起来”。 不等式组要求同时满足,解集是公共部分,不是两个解集拼在一起。 和 的公共部分是 ,不是“所有实数”。
  • 以为不等式两边可以随便“约掉”相同的因式。 约掉就是两边除以它,要先确定它是正数、负数还是可能为 0。

联系#

  • 有理数: 数轴上右边的数大,这是不等式所有性质的出发点;乘 −1 就是取相反数,关于原点对称,所以大小顺序反过来。见第二部分“有理数”。
  • 一元一次方程: 解不等式的每一步都和解方程对应,只有乘除负数这一步不同。不等式的边界点,就是把不等号换成等号后方程的解。见第四部分“一元一次方程”。
  • 一次函数: 解 ,就是看直线 在 轴上方的部分对应的 的范围;比较两个一次函数的大小,就是看哪条直线在上面。见第七部分“一次函数”。
  • 三角形: 三角形任意两边之和大于第三边,已知两边求第三边的范围,就是解不等式组。见第五部分“三角形”。
  • 实数: 估算 在 2 和 3 之间,写出来就是 。见第二部分“实数”。
  • 分类讨论: 系数含字母时,不等号的方向要看字母的正负,需要分情况。见第十一部分“分类讨论”。

真题: 2026 年第 16 题、2025 年第 11 题、2025 年第 20 题、2024 年第 5 题、2022 年第 12 题。