什麼是複合不等式求解計算機?
複合不等式是把兩個不等式合併成一個式子,最常見的寫法就是 \(a < bx + c < d\)。這個計算機專門求解這種「且」(交集)形式中的變數 x,並回傳對應的解區間。它是一款通用的代數工具——數學規則放諸四海皆準,不受地區或單位限制。
使用方法
只要輸入不等式中的四個數值:下界 a、x 前面的係數 b、常數項 c,以及上界 d。按下計算,工具就會以不等式與區間兩種表示法給出 x 的解集合。如果沒有任何 x 值符合,會顯示「無解」;如果所有值都符合,則會顯示「所有實數」。
公式原理
要把 x 單獨分離出來,必須對複合不等式的三個部分同時進行相同的運算。首先減去 c:\(a - c < bx < d - c\)。接著把每一部分都除以 b。最關鍵的規則是:如果 b 是負數,兩個不等號的方向都要反轉,這會使上界與下界互換位置。計算機會自動處理這個情況,並重新排序,讓較小的數值永遠落在左邊。
$$a < bx + c < d \;\Longrightarrow\; \frac{a - c}{b} < x < \frac{d - c}{b}$$
實際範例
求解 \(-3 < 2x + 1 < 7\)。三個部分同時減 1:\(-4 < 2x < 6\)。再除以 2:\(-2 < x < 3\)。解區間為 \((-2, 3)\)。
常見問題
如果除以的 b 是負數會怎樣? 不等號的方向會反轉。例如 \(-3 < -2x + 1 < 7\),在反轉並重新排序後會得到 \(-2 < x < 2\)。
「無解」是什麼意思? 代表下界與上界互相交錯,因此找不到任何一個 x 能同時滿足兩個部分。
它能處理 \(b = 0\) 的情況嗎? 可以。當沒有 x 項時,整個式子若不是恆成立(所有實數),就是恆不成立(無解),這取決於 \(a < c < d\) 是否成立。