پرش به محتوا
ورود | ثبت‌نام
سخنان قصار
  • ای فرزند آدم ! اندوه روز نیامده را بر امروزت میفزا، زیرا اگر روز نرسیده، از عمر تو باشد خدا روزی تو را خواهد رساند.امام علی (ع)
  • ماهی یكبار غذاهای مفصل و كامل بخور، هرباردر یك رستوران.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • هنگامی كه توانایی فزونی یابد، شهوت كاستی گیرد.امام علی (ع)
  • هرچه را كه می شنوی باور نكن.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • ماشینی بخر كه سقف آفتابگیر داشه باشد.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • برترین بی نیازی و دارایی، ناامیدی است از آنچه در دست مردم است.امام علی (ع)
  • از فرصت هایی كه برایت پیش می آیند به خوبی استفاده كن.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • به مردمی كه شغل دشواری دارند بیشتر احترام بگذار.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • بی نیازی از عذرخواهی، گرامی تر از عذر راستین استامام علی (ع)
  • وقتی خانمی را به خانه اش می رسانی تا وقتی مطمئن نشده ای كه به سلامت وارد خانه اش شده آنجا را ترك نكن.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • تشك ارزان و بد كیفیت نخر.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • دیدگاههای خود را مورد بررسی و تجدید نظر قرار بده . این تنها چیزی است كه مردم به آن توجه دارند.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • فكرنكن مردمی كه درحرفه خود بالاترین مقام را دارند همه چیز را می دانند.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • سعی كن بیشتر مطالعه كنی.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • تمام دارائیت را خرج نكن.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • كمتر تلویزیون تماشا كن.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • سخت ترین گناه آنكه گناهكاران را كوچك بشماردامام علی (ع)
  • وقتی به مسافرت می روی و شب را آنجا خواهی ماند، یك حوله حمام و یك بالش نرم و راحت با خودت ببر.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • سعی كن ازآن افرادی نباشی كه می گویند: ((آماده ، هدف ، آتش ))اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • وقتی در مقابل جمعی از تو خواستند دعا كنی فورا" این كار را بكن.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • وفاداری با خیانت كاران نزد خدا نوعی خیانت، و خیانت به خیانت كاران نزد خدا وفاداری است.امام علی (ع)
  • سعی كن زندگی خوب و پرافتخاری داشته باشی تا بعدها كه به گذشته فكر می كنی از یادآوری آن لذت ببری.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • خدا عقل را به انسانی نداد جز آن كه روزی او را با كمك عقل نجات بخشید.امام علی (ع)
  • وقتی شانس به سراغت می آید ازآن به گرمی استقبال كن.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • وقتی درزمینه های حرفه ای و تخصصی با مشكل مواجه شدی ، از افراد متخصص كمك بخواه نه از دوستانت.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • یادت باشد هرچه بیشتر بدانی كمتر خواهی ترسید.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • به خاطر داشته باش چیزی كه مهم است ارزش كالاست نه قیمت روی آن.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • به فرزندانت فرصت بده  نتایج اعمال خود را ببینند.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • وقتی فردی را كه مشتاق دیدارش بودی ملاقات كردی لبخند بزن خودت را معرفی كن و بگو: تا به حال سعادت دیدارشما را نداشته ام.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • اگر خواستی كسی را خوب بشناسی، دوستانش را ببین، به این ترتیب چیزهای زیادی درباره اش خواهی فهمید.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • معاملاتت را مكتوب كن. قراردادهای شفاهی اعتباری ندارند.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • وقتی غذای نذری را تقسیم می كنی ، اول به كسی كه آن را پخته تعارف كن.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • چمدانهای گرانقیمت به دست نگیر، ممكن است توجه دزدان را به خود جلب كند.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • سخت ترین گناهان، گناهی است كه گناهكار آن را سبك شماردامام علی (ع)
  • كاری را كه باید انجام دهی با شادی و نشاط انجام بده .اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • دریك شب سرد كتت را روی دوش همسرت بینداز.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • بدون فخرفروشی شاهد پیروزی را در آغوش بگیر.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • به كارمندان زیر دستت همانقدراحترام بگذار كه به ارباب رجوع می گذاری.اچ جکسون براون (کتاب نکته‌های کوچک زندگی)
  • ستودن بیش از آن چه كه سزاوار است نوعی چاپلوسی، و كمتر از آن،‌ درماندگی یا حسادت است.امام علی (ع)
  • دو گرسنه هرگز سیر نشوند: جویندة علم و جویندة مالامام علی (ع)
۶ دقیقه مطالعه دسته‌ها: ریاضیجبر

دستگاه نامعادلات چیست؟ حل یک‌متغیره با اشتراک، ناحیه‌ی جواب در صفحه و مثال‌های حل‌شده

مقدمه

یک کارگاه کوچک میز و صندلی می‌سازد. ساخت هر میز ۱ ساعت برش و ۱ ساعت مونتاژ و هر صندلی ۱ ساعت برش و ۲ ساعت مونتاژ لازم دارد؛ در روز حداکثر ۴ ساعت برش و ۶ ساعت مونتاژ در دسترس است. اگر \( x \) میز و \( y \) صندلی بسازیم، باید هم‌زمان \( x+y \leq 4 \)، \( x+2y \leq 6 \)، \( x \geq 0 \) و \( y \geq 0 \) برقرار باشد. هیچ‌یک از این شرط‌ها به‌تنهایی برنامه‌ی تولید را مشخص نمی‌کند؛ آنچه مهم است مجموعه‌ی نقاطی است که همه‌ی شرط‌ها را با هم برآورده کنند. این همان مفهوم دستگاه نامعادلات است.

پیش‌نیازها

تعریف دقیق

تعریف رسمی: دستگاه نامعادلات مجموعه‌ای از دو یا چند نامعادله با مجهول‌های مشترک است. مجموعه جواب دستگاه، مجموعه‌ی همه‌ی مقادیر (یا زوج‌های مرتب، در حالت دومتغیره) است که در همه‌ی نامعادله‌ها صدق می‌کنند:

$$ S=S_1 \cap S_2 \cap \cdots \cap S_n $$

که \( S_i \) مجموعه جواب نامعادله‌ی \( i \)-ام است.

تعریف شهودی: هر نامعادله یک «فیلتر» است. دستگاه یعنی عبور دادن اعداد از همه‌ی فیلترها پشت سر هم؛ آنچه باقی می‌ماند جواب است. اگر فیلترها با هم ناسازگار باشند، چیزی باقی نمی‌ماند و دستگاه جواب ندارد.

مفاهیم اصلی

  • دستگاه یک‌متغیره: جواب، اشتراک چند زیرمجموعه از محور اعداد است.
  • نیم‌صفحه: مجموعه جواب نامعادله‌ی خطی دومتغیره مثل \( ax+by \leq c \)؛ خط \( ax+by=c \) صفحه را به دو نیم‌صفحه تقسیم می‌کند و نامعادله یکی از آن دو را انتخاب می‌کند.
  • خط مرزی: در نامساوی نااکید (\( \leq \)، \( \geq \)) پیوسته و جزو جواب، و در نامساوی اکید خط‌چین و خارج از جواب رسم می‌شود.
  • نقطه‌ی آزمون: نقطه‌ای خارج از خط مرزی (اغلب مبدأ) که با جای‌گذاری در نامعادله، طرف درست را نشان می‌دهد.
  • ناحیه‌ی جواب (ناحیه‌ی شدنی): اشتراک همه‌ی نیم‌صفحه‌ها؛ نقاط برخورد خطوط مرزی، رأس‌های این ناحیه‌اند.

ویژگی‌ها

  • جواب دستگاه یک‌متغیره‌ی نامعادلات خطی، یک بازه (ممکن است بی‌کران)، یک نقطه، یا تهی است، چون اشتراک بازه‌ها همیشه بازه است.
  • ناحیه‌ی جواب دستگاه نامعادلات خطی دومتغیره همیشه محدب است: پاره‌خط بین هر دو نقطه‌ی آن، کاملاً درون ناحیه می‌ماند (چون هر نیم‌صفحه محدب است و اشتراک مجموعه‌های محدب، محدب است).
  • اگر ناحیه‌ی جواب کران‌دار و ناتهی باشد، یک چندضلعی محدب است.
  • (قضیه‌ی اساسی برنامه‌ریزی خطی) بیشینه یا کمینه‌ی یک عبارت خطی مثل \( px+qy \) روی یک ناحیه‌ی چندضلعیِ کران‌دار، در یکی از رأس‌ها رخ می‌دهد.

روش حل

دستگاه یک‌متغیره

  1. هر نامعادله را جداگانه حل کنید.
  2. جواب‌ها را روی یک محور مشترک نشان دهید.
  3. بخشی را که همه‌ی جواب‌ها روی آن هم‌پوشانی دارند (اشتراک) بنویسید.

دستگاه دومتغیره‌ی خطی

  1. برای هر نامعادله خط مرزی را رسم کنید (پیوسته یا خط‌چین).
  2. با یک نقطه‌ی آزمون، نیم‌صفحه‌ی درست را مشخص و هاشور بزنید.
  3. ناحیه‌ای که همه‌ی هاشورها در آن مشترک‌اند، جواب است.
  4. در صورت نیاز، رأس‌ها را با حل دستگاه معادله‌ی خطوط مرزی دوبه‌دو پیدا کنید.

مثال‌های حل‌شده

مثال ۱: دستگاه یک‌متغیره‌ی خطی

دستگاه زیر را حل کنید:

$$ \begin{cases} 2x-1 > 3 \\ x+4 \leq 10 \end{cases} $$

از اولی \( x > 2 \) و از دومی \( x \leq 6 \). اشتراک: \( 2 < x \leq 6 \)، یعنی \( (2,6] \).

مثال ۲: دستگاه بدون جواب

دستگاه \( \{\, 3-x > 2,\;\; 2x \geq 6 \,\} \) را حل کنید.

اولی: \( x < 1 \)؛ دومی: \( x \geq 3 \). هیچ عددی هم‌زمان کوچک‌تر از ۱ و بزرگ‌تر یا مساوی ۳ نیست؛ جواب تهی است.

مثال ۳: ترکیب درجه دوم و قدرمطلق

دستگاه زیر را حل کنید:

$$ \begin{cases} x^2-4x < 0 \\ |x-3| \leq 2 \end{cases} $$

اولی: \( x(x-4) < 0 \Rightarrow 0 < x < 4 \). دومی: \( -2 \leq x-3 \leq 2 \Rightarrow 1 \leq x \leq 5 \). اشتراک: \( [1,4) \).

مثال ۴: ناحیه‌ی جواب در صفحه

ناحیه‌ی جواب دستگاه \( y \geq 2x-1 \) و \( x+y < 5 \) را مشخص کنید.

  • خط \( y=2x-1 \) پیوسته رسم می‌شود. نقطه‌ی آزمون \( (0,0) \): \( 0 \geq -1 \) درست است، پس نیم‌صفحه‌ی شامل مبدأ (بالا و چپ خط) انتخاب می‌شود.
  • خط \( x+y=5 \) خط‌چین رسم می‌شود. \( (0,0) \): \( 0 < 5 \) درست است، پس نیم‌صفحه‌ی زیر خط.
  • دو خط در نقطه‌ی حاصل از حل \( 2x-1=5-x \)، یعنی \( (2,3) \)، یکدیگر را قطع می‌کنند.

ناحیه‌ی جواب یک گوه‌ی بی‌کران است که رأسش \( (2,3) \) است و به سمت چپ باز می‌شود. خودِ رأس \( (2,3) \) جزو جواب نیست، چون روی خط‌چین قرار دارد.

مثال ۵: مسئله‌ی مقدمه و بهینه‌سازی

ناحیه‌ی جواب دستگاه \( x \geq 0 \)، \( y \geq 0 \)، \( x+y \leq 4 \)، \( x+2y \leq 6 \) را پیدا کنید. اگر سود هر میز ۳ و هر صندلی ۴ واحد باشد، بیشترین سود چقدر است؟

با رسم دو خط مرزی \( x+y=4 \) و \( x+2y=6 \) در ربع اول و هاشور زدن طرف شامل مبدأ برای هر دو، ناحیه‌ی جواب یک چهارضلعی محدب در ربع اول به دست می‌آید که ضلع پایینش روی محور \( x \)، ضلع چپش روی محور \( y \) و دو ضلع دیگرش روی همین دو خط است.

رأس‌ها: \( (0,0) \)، \( (4,0) \) (برخورد \( x+y=4 \) با محور \( x \))، \( (0,3) \) (برخورد \( x+2y=6 \) با محور \( y \)) و برخورد دو خط:

$$ \begin{cases} x+y=4 \\ x+2y=6 \end{cases} \;\Rightarrow\; y=2,\; x=2 $$

مقدار سود \( 3x+4y \) در رأس‌ها:

رأس\( (0,0) \)\( (4,0) \)\( (2,2) \)\( (0,3) \)
\( 3x+4y \)\( 0 \)\( 12 \)\( 14 \)\( 12 \)

بیشترین سود ۱۴ واحد است، با ساختن ۲ میز و ۲ صندلی.

کاربردها

  • برنامه‌ریزی خطی: تولید، حمل‌ونقل، تخصیص منابع و رژیم غذایی با قیدهای خطی.
  • دامنه‌ی توابع: دامنه‌ی \( \sqrt{x-1}+\frac{1}{\sqrt{5-x}} \) جواب دستگاه \( x-1 \geq 0 \) و \( 5-x > 0 \) است: \( [1,5) \).
  • مسائل هندسی: توصیف درون یک مثلث یا چندضلعی محدب با چند نامعادله‌ی خطی.

اشتباهات رایج

  • گرفتن اجتماع به‌جای اشتراک؛ در دستگاه همه‌ی شرط‌ها «و» هستند.
  • رسم خط پیوسته برای نامساوی اکید یا خط‌چین برای نامساوی نااکید.
  • انتخاب نقطه‌ی آزمون روی خود خط مرزی (مثلاً مبدأ وقتی خط از مبدأ می‌گذرد).
  • جاانداختن قیدهای ضمنی مسئله مثل \( x \geq 0 \) برای تعداد.
  • در مسائل بهینه‌سازی، بررسی نکردن همه‌ی رأس‌ها.

نکات مهم

  • برای نامعادله‌ی \( y \geq mx+c \) نیم‌صفحه‌ی بالای خط و برای \( y \leq mx+c \) نیم‌صفحه‌ی پایین آن انتخاب می‌شود؛ این میان‌بر نقطه‌ی آزمون را لازم نمی‌کند.
  • اگر جواب در مسئله‌ی کاربردی باید عدد صحیح باشد (مثل تعداد میز)، رأس بهینه ممکن است غیرصحیح باشد و نقاط صحیح اطراف آن باید بررسی شوند.
  • نامعادله‌ی دوطرفه مثل \( -1 < 2x+3 \leq 7 \) در واقع یک دستگاه دوتایی است.

جمع‌بندی

جواب دستگاه نامعادلات، اشتراک جواب‌های تک‌تک نامعادله‌هاست. در یک متغیر این اشتراک روی محور اعداد خوانده می‌شود و در دو متغیر به‌صورت ناحیه‌ای محدب از صفحه که از هم‌پوشانی نیم‌صفحه‌ها ساخته می‌شود. رأس‌های این ناحیه، که از حل دستگاه معادله‌ی خطوط مرزی به دست می‌آیند، در مسائل بهینه‌سازی نقش کلیدی دارند.

موضوعات مرتبط

منابع

  • OpenStax، Intermediate Algebra 2e — 4.7 Graphing Systems of Linear Inequalities. رسم خطوط مرزی، نقطه‌ی آزمون، ناحیه‌ی هم‌پوشانی و مسائل کاربردی.
    مشاهده منبع
    تاریخ بررسی: ۱۲ آبان ۱۴۰۵
  • OpenStax، Intermediate Algebra 2e — 2.6 Solve Compound Inequalities. اشتراک جواب‌ها در نامعادلات مرکب با «و».
    مشاهده منبع
    تاریخ بررسی: ۱۲ آبان ۱۴۰۵
  • OpenStax، College Algebra 2e — 7.3 Systems of Nonlinear Equations and Inequalities: Two Variables. ناحیه‌ی جواب دستگاه نامعادلات در صفحه.
    مشاهده منبع
    تاریخ بررسی: ۱۲ آبان ۱۴۰۵

نظرات (۰)

هنوز نظری ثبت نشده است. اولین نفر باشید!

نوشتن نظر

دستگاه نامعادلات چیست؟ حل یک‌متغیره با اشتراک، ناحیه‌ی جواب در صفحه و مثال‌های حل‌شده — https://www.rayeshmand.ir/article/systems-of-inequalities

دسته بندی مقالات