§A1.7不等式の基本操作

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不等式とは、実数を変数とする2つの式の大小関係を表した式のことです。 解くとは、その関係を成り立たせる文字の値の範囲を求めることです。等式とほとんど同じように変形できますが、 1つだけ決定的に違う規則があります。

1 負の数を掛ける・割ると、向きが変わる

  • 両辺に同じ数を足す・引く:向きはそのまま。
  • 両辺に正の数を掛ける・割る:向きはそのまま。
  • 両辺に負の数を掛ける・割る:不等号の向きが反転する。

−2x<6  ⇒  x>−3(両辺を −2 で割ったので向きが反転)-2x < 6 \;\Rightarrow\; x > -3 \quad(\text{両辺を } -2 \text{ で割ったので向きが反転})

この符号での反転を忘れることが、一次不等式で最も多いミスです。「負で割ったらひっくり返す」と手を動かすたびに唱えるくらいでちょうどよいです。

2 絶対値を含む不等式:距離として読む

∣x∣|x|は「原点からの距離」でした。だから絶対値の不等式は、距離の言葉に翻訳できます。以下ではまずa>0a>0とします。

∣x∣<a  ⟺  −a<x<a,∣x∣>a  ⟺  x<−a または x>a|x| < a \iff -a < x < a, \qquad |x| > a \iff x < -a \ \text{または}\ x > a

一般にa>0a>0なら∣x−c∣<a|x - c| < aは「ccから距離aa未満」、つまりc−a<x<c+ac - a < x < c + aです。中心cc、半径aa(幅は2a2a)の区間、と絵で捉えると場合分けを暗記せずに済みます。

∣x−3∣≤2  ⟺  1≤x≤5|x - 3| \le 2 \iff 1 \le x \le 5

3 連立不等式:共通範囲をとる

複数の不等式を同時に満たす範囲は、それぞれの解の共通部分です。数直線にそれぞれの範囲を描いて、重なったところを読み取るのが確実です。

例題

条件と何を求めるかを確認してから、式と答えの対応を見比べてください。

x を実数とする。次の一次不等式を解け。

解法の型負の数で割るときは不等号の向きが反転する

  1. (1)−2x+8≤5-2x+8 \le 5
  2. (2)11>−x+511 > -x+5
  3. (3)−x−3≤3-x-3 \le 3
  4. (4)x≥3x \ge 3
  5. (5)−x+8<x+5-x+8 < x+5

x を実数とする。次の絶対値不等式を解け。

解法の型|x − a| は「a からの距離」。< は近い側、> は遠い側

  1. (1)∣x+4∣<6|x+4| < 6
  2. (2)∣x+4∣≥3|x+4| \ge 3
  3. (3)∣x−5∣<2|x-5| < 2
  4. (4)∣x+2∣>4|x+2| > 4
  5. (5)∣x+2∣>1|x+2| > 1

演習

問題を解いてから「解答・解説」を開けます。

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