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輸入計算

數學公式

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結果

x 的解集
x < -2.0 or x > 1.0
Two distinct real roots
判別式 D = b² - 4ac 9
根 α 1
根 β -2
頂點 x = -b/(2a) -0.5
頂點 y -2.25
拋物線開口方向 Upward (a > 0)

什麼是一元二次不等式?

一元二次不等式是把一個二次式與 0 做比較,例如 \(\text{a}x^2 + \text{b}x + \text{c} > 0\)。它的解,就是所有能讓該式子成立的實數 \(x\) 所組成的集合。由於二次函數的圖形是一條拋物線,因此解集永遠只會呈現幾種固定型態:向兩側延伸的兩條射線、一個有界的區間、全體實數、單獨一個點,或是無解。這屬於純數學概念,全世界的算法都一樣。

開口向上的拋物線在兩個根處與 x 軸相交,軸上方和下方的區域以不同方式著色
一元二次不等式把拋物線與零比較:解取決於曲線在 x 軸上方還是下方。

如何使用本計算機

先選擇要套用在 \(\text{a}x^2 + \text{b}x + \text{c}\) 上的不等號,接著輸入係數 \(a\)、\(b\) 與 \(c\)。係數 \(a\) 不可為 0,否則該式子會變成一次式,此時應改用一元一次不等式求解器。再選擇要顯示的有效位數,即可讀取解集、判別式、兩個根,以及用來描繪拋物線的頂點。

解題方法說明

首先計算判別式 \(D = \text{b}^2 - 4\,\text{a}\,\text{c}\)。若 \(D > 0\),會有兩個相異根 lo 與 hi;若 \(D = 0\),則為一個重根;若 \(D < 0\),則沒有實根。接著要留意:當 \(a > 0\) 時,拋物線開口向上(兩根之間為負、兩根之外為正);當 \(a < 0\) 時開口向下(正負號完全相反)。把所選的不等號對應到這些區域,就能得到解:「大於」這一類取兩根之外、「小於」這一類取兩根之間;而端點是否納入,則只有在非嚴格不等號(≥、≤)時才會包含。

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數線被兩個根分成三個區間,並標有二次表達式的符號
根把數線分成幾個區間,測試每個區間可得出表達式的符號。

實例演練

求解 \(x^2 + x - 2 > 0\)。此時 \(a = 1\)、\(b = 1\)、\(c = -2\)。$$D = 1 - 4(1)(-2) = 9$$ 所以 \(\sqrt{D} = 3\)。兩根為 $$\frac{-1 - 3}{2} = -2 \quad\text{與}\quad \frac{-1 + 3}{2} = 1,$$ 即 lo = -2、hi = 1。由於 \(a > 0\) 且不等號為「>」,式子在兩根之外為正,因此解為 \(x < -2\) 或 \(x > 1\)。頂點位於 \(x = -0.5\)、\(y = -2.25\)。

常見問題

當 \(D < 0\) 時會怎樣?此時拋物線完全不與 x 軸相交。對開口向上的拋物線而言,式子永遠為正,所以「>」與「≥」的解為全體實數,而「<」與「≤」則無解;開口向下的拋物線則正好相反。

為什麼重根的情況解只是一個點?當 \(D = 0\) 時,拋物線只在一點 \(r = \frac{-\text{b}}{2\,\text{a}}\) 與 x 軸相切。只有與相切方向相符的非嚴格不等號(例如 \(a > 0\) 搭配「≤」)才能在該點成立,因此解為 \(x = r\)。

\(a\) 可以是 0 嗎?不行。當 \(a = 0\) 時式子會變成一次式,求根公式會出現除以 0 的情況,此時計算機會提示你改用一元一次不等式求解器。

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