Уравнения и неравенства с двумя переменными: графики

Обновлено: 04.11.2026

Система неравенств представляет собой конъюнкцию неравенств, а её решением служит всякая пара значений (x, y), обращающая каждое неравенство в верное. В статье разобрано графическое решение систем и совокупностей неравенств, даны упражнения двух уровней.

Системы совокупностей неравенств с двумя переменными

Система неравенств представляет собой конъюнкцию этих неравенств. Решением системы является всякое значение (x, y) , которое обращает каждое из неравенств в истинное числовое неравенство. Множество решений системы неравенств есть пересечение множеств решений неравенств, образующих данную систему.

Совокупность неравенств представляет собой дизъюнкцию этих неравенств. Решением совокупности является всякое значение (x, y) , которое обращает в истинное числовое неравенство хотя бы одно из неравенств совокупности. Множество решений совокупности есть объединение множеств решений неравенств, образующих совокупность.

Задача. Решить графически систему неравенств

Решение. у = х и х 2 + у 2 = 25. Решаем каждое неравенство системы.

Графиком системы будет множество точек плоскости, являющихся пересечением (двойная штриховка) множеств решений первого и второго неравенств.

Задача. Решить графически совокупность неравенств

Решение. Сначала заменяем знак неравенства знаком равенства и проводим в одной системе координат линии у = х + 4 и х 2 + у 2 = 16. Решаем каждое неравенство совокупности. Графиком совокупности будет множество точек плоскости, являющихся объединением множеств решений первого и второго неравенств.

Упражнения для самостоятельной работы

1. Решите графически неравенства: а) у > 2x ; б) у < 2x + 3;

в) x 2 + y 2 > 9; г) x 2 + y 2 £ 4.

2. Решите графически системы неравенств:

а) в)

Фестиваль исследовательских и творческих работ учащихся

"Портфолио"

Уравнения и неравенства с двумя переменными

и их геометрическое решение.

Федорович Юлия

ученица 10 класса

МОУ СОШ №26

Руководитель:

Кульпина Е.В.

учитель математики

МОУ СОШ №26

г.Зима, 2007г.

Введение.

2. Уравнения с двумя переменными, их геометрическое решение и применение.

2.1 Системы уравнений.

2.2 Примеры решения уравнений с двумя переменными.

2.3. Примеры решения систем уравнений с двумя переменными.

3. Неравенства и их геометрическое решение.

3.1. Примеры решения неравенств с двумя переменными

4. Графический метод решения задач с параметрами.

5.Заключение.

6.Список использованной литературы.

1.Введение

Я взяла работу на эту тему, потому что изучение поведения функций и построение их графиков является важным разделом математики, и свободное владение техникой построения графиков часто помогает решать многие задачи, и порой является единственным средством их решения. Также графический метод решения уравнений позволяет определить число корней уравнения, значения корня, найти приближенные, а иногда точные значения корней.

В технике и физике часто используются именно графическим способом задания функций. Ученый- сейсмолог, анализируя сейсмограмму, узнает, когда было землетрясение, где оно произошло, определяет силу и характер толчков. Врач, исследовавший больного, может по кардиограмме судить о нарушениях сердечной деятельности: изучение кардиограммы помогает правильно поставить диагноз заболевания. Инженер - радиоэлектроник по характеристике полупроводникового элемента выбирает наиболее подходящий режим его работы. Количество таких примеров легко увеличить. Более того, по мере развития математики растет проникновение графического метода в самые различные области жизни человека. В частности, использование функциональных зависимостей и построение графиков широко применяется в экономике. Значит, растет и важность изучения рассматриваемого раздела математики в школе, в вузе, и особенно- важность самостоятельной работы над ним.

Графический метод и вычислительная техника

С развитием вычислительной техники, с ее прекрасными графическими средствами и высокими скоростями выполнения операций, работа с графиками функций стала значительно интересней, наглядней, увлекательней. Имея аналитическое представление некоторой зависимости, можно построить график быстро, в нужном масштабе и цвете, используя для этого различные программные средства.

Уравнения с двумя переменными и их геометрическое решение.

Уравнение вида f (x ; y )=0 называется уравнением с двумя переменными.

Решением уравнения с двумя переменными называется упорядоченная пара чисел (α, β), при подстановке которой (α - вместо х, β - вместо у) в уравнении имеет смысл выражение f (α; β)=0

Например, для уравнения ((х +1)) 2 + у 2 =0 упорядоченная пара чисел (0;0) есть его решение, так как выражение ((0+1)

) 2 +0 2 имеет смысл и равно нулю, но упорядоченная пара чисел (-1;0) не является решением, так как не определен

и поэтому выражение ((-1+1)) 2 +0 2 не имеет смысла.

Решить уравнение - значит найти множество всех его решений.

Уравнения с двумя переменными может:

а) иметь одно решение. Например, уравнение х 2 +у 2 =0 имеет одно решение (0;0);

б) иметь несколько решений. Например, данное уравнение (│х │- 1) 2 +(│у │- 2) 2 имеет четыре решения: (1;2),(-1;2),(1;-2),(-1;-2);

в) не иметь решений. Например уравнение х 2 +у 2 + 1=0 не имеет решений;

г) иметь бесконечно много решений. Например, такое уравнение, как х-у+1=0 имеет бесконечно много решений

Иногда бывает полезной геометрическая интерпретация уравнения f (x ; y )= g (x ; y ) . На координатной плоскости хОу множество всех решений - некоторое множество точек. В ряде случаев это множество точек есть некоторая линия, и в этом случае говорят, что уравнение f (x ; y )= g (x ; y ) есть уравнение этой линии, например:

рис.1 рис.2 рис.3

рис.4 рис.5 рис.6

2.1 Системы уравнений

Система двух уравнений с двумя неизвестными

Пусть заданы два уравнения с неизвестными х и у

F 1 (x ; y )=0 и F 2 (x ; y )=0

Будем считать, что первое из этих уравнений задаёт на плоскости переменных х и у линию Г 1 , а второе - линию Г 2 . Чтобы найти точки пересечения этих линий, надо найти все пары чисел (α, β), такие, что при замене в данных уравнениях неизвестной х на число α и неизвестной у на число β, получаются верные числовые равенства. Если поставлена задача об отыскании всех таких пар чисел, то говорят, что требуется решить систему уравнений и записывают эту систему с помощью фигурной скобки в следующем виде

Решением системы называется такая пара чисел (α, β), которая является решением как первого, так и второго уравнений данной системы.

Решить систему - значить найти множество всех ее решений, или доказать, что решений нет.

В ряде случаев геометрическая интерпретация каждого уравнения системы, ибо решения системы соответствуют точкам пересечения линий, задаваемых каждым уравнением системы. Часто геометрическая интерпретация позволяет лишь догадаться о числе решений.

Например, выясним, сколько решений имеет система уравнений

Первое из уравнений системы задает окружность радиусом R=

c центром (0;0), а второе - параболу, вершина которой находится в той же точке. Теперь ясно, что имеются две точки пересечения этих линий. Следовательно, система имеет два решения - это (1;1) и (-1;1)

Примеры решения уравнений с двумя переменными

Изобразите все точки с координатами (х;у), для которых выполняется равенство.

1. (х-1)(2у-3)=0

Данное уравнение равносильно совокупности двух уравнений

Каждое из полученных уравнений определяет на координатной плоскости прямую.

2. (х-у)(х 2 -4)=0

Решением данного уравнения является множество точек плоскости, координаты, которых удовлетворяют совокупности уравнений

На координатной плоскости решение будет выглядеть так

=х 2

Решение через определение абсолютной величины

Решение: Воспользуемся определением абсолютной величины и заменим данное уравнение равносильной совокупностью двух систем

у=х 2 +2х у = -х 2 +2х

х 2 +2х=0 х в =1 у в =1

х(х+2)=0

х в =-1 у в =1-2=-1

Примеры решения систем.

Решить систему графическим способом:

1)

В каждом уравнении выразим переменную у через х и построим графики соответствующих функций:

у =

а) построим график функции у=

График функции у =+1 получается из графика у = путем сдвига на две единицы вправо и на одну единицу вверх:

у = - 0,5х+2 - это линейная функция, графиком которой является прямая

Решением данной системы являются координаты точки пересечения графиков функций.

Ответ (2;1)

Неравенство с двумя неизвестными можно представить так: f (x ; y ) >0, где Z = f (x ; y ) - функция двух аргументов х и у . Если мы рассмотрим уравнение f (x ; y ) = 0, то можно построить его геометрическое изображение, т.е. множество точек М(х;у), координаты которых удовлетворяют этому уравнению. В каждой из областей функция f сохраняет знак, остается выбрать те из них, в которых f (x ;у) >0.

Рассмотрим линейное неравенство ax + by + c >0. Если один из коэффициентов a или bотличен от нуля,то уравнение ax + by + c =0 задает прямую, разбивающую плоскость на две полуплоскости. В каждой из них будет сохраняться знак функции z = ax + by + c . Для определения знака можно взять любую точку полуплоскости и вычислить значение функции z в этой точке.

Например:

3х - 2у +6 >0.

f (x ;у) = 3х- 2у +6,

f (-3;0) = -3 <0,

f (0;0) = 6>0.

Решением неравенства является множество точек правой полуплоскости (закрашенной на рисунке 1)

Рис. 1

Неравенству │y│+0,5 ≤

удовлетворяет множество точек плоскости (х;у), заштрихованной на рисунке 2. Для построения данной области воспользуемся определением абсолютной величины и способами построения графика функции с помощью параллельного переноса графика функции по оси ОХ или ОУ

Р

ис.2

f (x ; y ) =

f (0;0) = -1,5<0

f (2;2)= 2,1>0

Примеры решения неравенств с двумя переменными

Изобразите множество решений неравенства

а)

у=х 2 -2х

у=|х 2 -2х|

|у|=|х 2 -2х|

f (x ; y )=

f (1;0)=-1<0

f (3;0) = -3<0

f (1;2) =1>0

f (-2;-2) = -6<0

f (1;-2)=1>0

Решением неравенства является закрашенная область на рисунке 3. Для построения данной области применялись способы построения графика с модулем

Рис. 3

1)

2)

<0

f(2;0)=3>0

f(0;2)=-1<0

f(-2;0)=1>0

f(0;-2)=3>0

Для решения данного неравенства воспользуемся определением абсолютной величины

3.2. Примеры решения систем неравенств.

Изобразите множество решений системы неравенств на координатной плоскости

а)

б)

Задачами с параметрами называют задачи, в которых участвуют фактически функции нескольких переменных, из которых одна переменная х выбрана в качестве независимой переменной, а оставшиеся играют роль параметров. При решении таких задач особенно эффективны графические методы. Приведем примеры

По рисунку видно, что прямая у=4 пересекает график функции у=

в трех точках. Значит, исходное уравнение имеет три решения при а= 4.

Найти все значения параметра а , при которых уравнение х 2 -6|х|+5=а имеет ровно три различных корня.

Решение: Построим график функции у=х 2 -6х+5 для х ≥0 и отражаем его зеркально относительно оси ординат. Семейство прямых, параллельных оси абсцисс у=а , пересекает график в трех точках при а =5

3. Найти все значения а, при которых неравенство

имеет хотя бы одно положительное решение.

Множество точек координатной плоскости, значения координаты х и параметра а которых удовлетворяют данному неравенству, представляют собой объединение двух областей, ограниченных параболами. Решением данного задания является множество точек, расположенных в правой полуплоскости при

х+а+х

<2

Неравенством с двумя переменными х и у называется неравенство вида:

(или знак )

где - некоторое выражение с данными переменными.

Решением неравенства с двумя переменными называют упорядоченную пару чисел при которой это неравенство обращается в верное числовое неравенство.

Решить неравенство - значит найти множество всех его решений. Решением неравенства с двумя переменными является некоторое множество точек координатной плоскости.

Основным методом решений данных неравенств является графический метод. Он заключается в том, что строятся линии границ (если неравенство строгое, линия строится пунктиром). Уравнение границы получаем, если в заданном неравенстве заменяем знак неравенства на знак равенства. Все линии в совокупности разбивают координатную плоскость на части. Искомое множество точек, которое соответствует заданному неравенству или системе неравенств, можно определить, если взять контрольную точку внутри каждой области области.

Совокупность неравенств с двумя переменными имеет вид

Решением совокупности является объединение всех решений неравенств.

Пример 1. Решить систему

Решение. Построим в системе Оху соответствующие линии (рис.19):

Уравнение задает окружность с центром в точке О ¢(0; 1) и R = 2.

Уравнение определяет параболу с вершиной в точке О (0; 0).

Найдем решения каждого из неравенств, входящих в систему. Первому неравенству соответствует область внутри окружности и сама окружность (в справедливости этого убеждаемся, если подставим в неравенство координаты любой точки из этой области). Второму неравенству соответствует область, расположенная под параболой.

Решение системы - пересечение двух указанных областей (на рис.19 показано наложением двух штриховок).

Задания

I уровень

1.1. Решить графически:

3) ; 4)

5) ; 6)

7)

II уровень

2.1. Решите графически:

1)

2)

2.2. Найдите количество целочисленных решений системы:

1) 2) 3)

2.3. Найдите все целочисленные решения системы:

1)

2)

1. Неравенства с двумя переменными. Способы решения системы двух неравенств с двумя переменными: аналитический способ и графический способ.

2. Системы двух неравенств с двумя переменными: запись результата решения.

3. Совокупности неравенств с двумя переменными.

НЕРАВЕНСТВА И СИСТЕМЫ НЕРАВЕНСТВ С ДВУМЯ ПЕРЕМЕННЫМИ. Предикат вида f₁(х, у)>< f 2 (х, у), хÎХ, уÎ У, где f₁(х, у) и f 2 (х, у) - выражения с переменными х и у, определенные на множестве ХхУ называется неравенством с двумя переменными (с двумя неизвестными) х и у. Ясно, что любое неравенство вида с двумя переменными можно записать в виде f(х, у) > 0, хÎХ, уÎ У. Решением неравенства с двумя переменными называется пара значений переменных, обращающая неравенство в верное числовое неравенство. Известно, что пара действительных чисел (х, у) однозначно определяет точку координатной плоскости. Это дает возможность изобразить решения неравенства или системы неравенств с двумя переменными геометрически, в виде некоторого множества точек координатной плоскости. Если уравнение.

f(х, у) = 0 определяет некоторую линию на координатной плоскости, то множество точек плоскости, не лежащих на этой линии, состоит из конечного числа областей С₁, С 2 , ..., С п (рис. 17.8). В каждой из областей С, функция f(х, у) отлична от нуля, т.к. точки, в которых f(х, у) = 0 принадлежат границам этих областей.

Решение. Преобразуем неравенство к виду х > у 2 + 2у - 3. Построим на координатной плоскости параболу х = у 2 + 2у - 3. Она разобьет плоскость на две области G₁ и G 2 (рис. 17.9). Так как абсцисса любой точки, лежащей правее параболы х = у 2 + 2у - 3, больше, чем абсцисса точки, имеющей ту же ординату, но лежащей на параболе, и т.к. неравенство х>у г + 2у -3 нестрогое, то геометрическим изображением решений данного неравенства будет множество точек плоскости, лежащих на параболе х = у 2 + 2у - 3 и правее нее (рис. 17.9).

Рис. 17.9

Рис. 17.10

Множество решений систем неравенств на плоскости

Пример 17.15. Изобразите на координатной плоскости множество решений системы неравенств

у > 0,

ху > 5,

х + у <6.

Решение. Геометрическим изображением решения системы неравенств х > 0, у > 0 является множество точек первого координатного угла. Геометрическим изображением решений неравенства х + у < 6 или у < 6 - х является множество точек, лежащих ниже прямой и на самой прямой, служащей графиком функции у = 6 - х. Геометрическим изображением решений неравенства ху > 5 или, поскольку х > 0 неравенства у > 5/х является множество точек, лежащих выше ветви гиперболы, служащей графиком функции у = 5/х. В итоге получаем множество точек координатной плоскости, лежащих в первом координатном углу ниже прямой, служащей графиком функции у = 6 - х, и выше ветви гиперболы, служащей графиком функции у = 5х (рис. 17.10).

Глава III. НАТУРАЛЬНЫЕ ЧИСЛА И НУЛЬ