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教師參考:包含答案、條件與論證。

03 一元二次不等式 · g10-03-01 · 5–10 分鐘 · 教師版・含答案

一定取兩根之間嗎?

首項係數變號後會怎樣?

先預測:對 a(x−r)(x−s)≤0,固定 r、s,比較 a 正、負、零。

對照計算觀察
正首項係數
首項係數 a = 1; 零點 r = -2; 零點 s = 3
解集: [-2, 3]
負首項係數
首項係數 a = -1; 零點 r = -2; 零點 s = 3
解集: (−∞, -2] ∪ [3, ∞)
零首項係數
首項係數 a = 0; 零點 r = -2; 零點 s = 3
解集: (−∞, ∞)

結論:兩個不同因子在零點變號;負乘數使乘積符號反轉。 畫面上的有限例子用來形成猜想;下方論證說明它在所列條件下為何成立。

條件:零點為實數;a=0 時式子恆為零,另作分類。

論證:把根排序 u≤v;各區間中兩因子符號固定;相乘得符號表,代根決定端點。

追問:請一人用圖像、另一人用因子符號說明。

迷思:「取中間」假設首項係數正且有兩個不同根。

延伸:不用圖像,說明重根情況。

離堂檢核:解 −(x−1)(x−4)≤0。

x≤1 或 x≥4,包括兩根。

先備:因子符號與數線 · 時間:預測 1、比較 3、解釋 2、檢核 1 分鐘。有限觀察不能證明全稱命題。

03 一元二次不等式 · g10-03-02 · 5–10 分鐘 · 教師版・含答案

有多少個實零點?

二次式不穿過橫軸,仍可以為正嗎?

先預測:改變 ax²+bx+c 的 c,顯示 Δ 前先預測有兩個、一個或沒有實零點。

對照計算觀察
兩零點
係數 a = 1; 係數 b = 0; 常數 c = -1
二次式:兩個不同實根
重根
係數 a = 1; 係數 b = -2; 常數 c = 1
二次式:一個重實根
沒有實零點
係數 a = 1; 係數 b = 0; 常數 c = 1
二次式:沒有實零點
退化為一次式
係數 a = 0; 係數 b = 2; 常數 c = -2
一次式:一零點

結論:a≠0 時判別式決定實零點數;a=0 時變為一次或常數,須另判。 畫面上的有限例子用來形成猜想;下方論證說明它在所列條件下為何成立。

條件:a、b、c 為實數;二次分類要求 a≠0。

論證:a≠0 時,配方為 a[(x+b/(2a))²−Δ/(4a²)];零點要求平方等於 Δ/(4a²),按 Δ 正、零、負得兩、一、零個實根。

追問:請找能超越有限畫面取樣、決定根數的量。

迷思:零點不在目前視窗內,不代表零點不存在。

延伸:用配方說明重根處為何不變號。

離堂檢核:x²+1 有多少實零點?它的符號如何?

沒有實零點;其值至少 1,因此恆正。

先備:二次方程與平方 · 時間:預測 1、比較 3、解釋 2、檢核 1 分鐘。有限觀察不能證明全稱命題。

03 一元二次不等式 · g10-03-03 · 5–10 分鐘 · 教師版・含答案

端點應否包括?

在零點處,< 與 ≤ 有何分別?

先預測:固定同一多項式,只更換不等號。

對照計算觀察
嚴格不等式
係數 a = 1; 零點 r = 1; 零點 s = 4; 不等式 = 小於零
解集: (1, 4)
包括等號
係數 a = 1; 零點 r = 1; 零點 s = 4; 不等式 = 小於或等於零
解集: [1, 4]
重根
係數 a = 1; 零點 r = 2; 零點 s = 2; 不等式 = 小於零
解集: ∅

結論:零點的值恰為零,只在容許等號時納入;重根仍須另作符號分析。 畫面上的有限例子用來形成猜想;下方論證說明它在所列條件下為何成立。

條件:使用實參數 a(x−r)(x−s),包括 a=0。

論證:非根處嚴格與非嚴格版本的符號判準相同;根處值為 0,由 0 與 0 的比較精確決定納入。

追問:請代入端點決定括號,不靠背誦。

迷思:空心端點不是大約不包括,而是恰好排除零點。

延伸:分類 (x−2)² 的四種不等式。

離堂檢核:解 (x−2)²<0 與 (x−2)²≤0。

前者無解;後者解集為 {2}。

先備:零點符號與端點記法 · 時間:預測 1、比較 3、解釋 2、檢核 1 分鐘。有限觀察不能證明全稱命題。

03 一元二次不等式 · g10-03-04 · 5–10 分鐘 · 教師版・含答案

獲利數值也可能不可行

不虧損的解,哪些符合情境限制?

先預測:預測 P(x)=a(x−r)(x−s)≥0 且 0≤x≤d 的可行集,再限制 x 為整數。

對照計算觀察
連續規模
係數 a = -1; 零點 r = 2; 零點 s = 8; 容量 d = 10; 容許規模 = 實數
解集: [2, 8]
容量限制
係數 a = -1; 零點 r = 2; 零點 s = 8; 容量 d = 6; 容許規模 = 整數
解集: {2, 3, 4, 5, 6}
重根為唯一選擇
係數 a = -1; 零點 r = 3; 零點 s = 3; 容量 d = 6; 容許規模 = 整數
解集: {3}

結論:最後選擇是符號解集、情境區間及所需整數集的交集。 畫面上的有限例子用來形成猜想;下方論證說明它在所列條件下為何成立。

條件:收益式是自編數學情境;d≥1,整數限制須明示。

論證:可接受的 x 須同時符合全部條件;先解多項式再取交集,不會加入違反原條件的輸入。

追問:請學生圈出每個候選值被哪項限制排除。

迷思:情境域外的實根不是可行活動規模。

延伸:找一組參數,使有實數可行值但沒有可行整數。

離堂檢核:P(x)=−(x−2)(x−8),0≤x≤6;求不虧損的可行整數規模。

2、3、4、5、6;情境上界排除 7、8。

先備:多項式符號與交集 · 時間:預測 1、比較 3、解釋 2、檢核 1 分鐘。有限觀察不能證明全稱命題。