穿根法解不等式的原理、步骤和应用范例

穿根法解不等式的原理、步骤和应用范例
江苏沛县 孙统权
（本文发表于东北师范大学《数学学习与研究》2007年第2期）
摘要：本文通过阐述穿 根法解不等式的原理、步骤和应用范例，尝试对其进行系统性
的论述。在原理层面，提出该方法中不等式 的标准形式为f(x)=(x-x1)(x-x2)……(x-xn)∨0，
规范了序轴的概念，先后由 一元一次、二次到高次不等式，动态考察了f(x)的符号变化规律，
并介绍如何使用穿根法表达此规律 ；在步骤层面，对解高次不等式、分式不等式和含等号不
等式的操作步骤进行了分类详述；然后通过6个 应用范例，进一步展现了穿根法解不等式的
具体操作细节和若干注意事项。论文最后概括说明了穿根法的 特征和实用意义。
关键词：穿根法；解不等式；原理；步骤；应用
穿根法，又称序轴标 根法，是解一元整式、分式不等式的重要通用方法，特别在解简
单高次不等式时，一直居于主流地位。然 而，该方法目前尚未进入中学正式教材，在很多资
料中，对此法也往往是只提应用，而对其来龙去脉，叙 述不清，建构模糊。现结合中学一线
教学经验，通过阐述其原理、步骤和应用范例，尝试对其进行系统性 的论述。
原理
穿根法解不等式时，一般先将其化为形如：
f(x)=(x-x1)(x-x2)…(x-xn)>0 （或<0）
的标准形式，主要考察f(x)的符号规律。
在穿根法中我们引入序轴的概念。序轴是一条 有向直线，类似于数轴，但上面不必标
出原点，也不必考虑长度单位，只要求在其上标数时，按由左至右 ，从小到大的顺序即可。
一次不等式
标准形式：f(x)=x-x1>0 （或<0）
我们将x-x1=0的根x1标在序轴上，可以发现：x1右边的点都是大于x1的点，即是
x -x1>0的解；而x1左边的点都是小于x1的点，即是x-x1<0的解。所以可以如图标注，
图中 +、- 用以表示f(x)=x-x1的符号。

我们还可以以动态的思想来考察该问题。当一点x=a 从x1右侧向x1左侧移动时，
f(x)=x-x1经历了由正到0又到负的符号变换。由此也可得出f(x)的符号可以如图标注的结
论。
二次不等式
标准形式：f(x)=(x-x1)(x-x2) >0 （或<0）
(1) x1≠x2时，不妨设x1
将f(x)=0的二根x1、x2标在序轴上，则可以发现：处于(-∞, x1)，(x2,+∞)内的点满
足f(x) >0，处于(x1,x2)内的点满足f(x) <0。
当我们动态考察该问题时，我们也可以发现：当点x=a在x2右方时，x-x1、x-x2均
正，故有f(x) >0；而当点x=a从x2右侧移动到左侧时，x-x2变为负值，而x-x1符号不变，< br>所以有f(x)必然变号，此时由正变负；而再当点x=a从x1右侧移动到左侧时，x-x1由正变负，而x-x2符号不变，所以f(x)又一次变号，此时由负变正。
总之，无论从哪个方面看，f(x)的符号都可以如图标注。
(2) x1=x2时，即形如f(x)=(x-x1)2时
显然，(-∞,x1)与( x1 ,+∞)都是f(x) >0的解。
而若动态的考察此问题，则有点x=a 从x1右侧移动向左侧 移动时，由于平方项内的
x-x1由正到0又到负，所以f(x)经历了由正到0又回到正的过程。故而 f(x)在x1两侧符号
同正，只有在x=x1处为0。
高次不等式
标准形式：f(x)=(x-x1)(x-x2)…(x-xn)>0 （或<0），x1≤x2≤……≤xn
x1动态考察f(x)的符号，则有当点x=a在xn右方时，x-xi (i=1,2,…,n)均大于0，故而
f(x) >0；而当点x=a从xn右侧移动到左侧时，x-xn符号变化，而其余任一x-xi均不变号，
所以 有f(x)由正变负；类似可得：对任一i，当点x=a从xi右侧移动到左侧时，x-xi符号变
化， 而其余每个x-xj (j≠i)都不变号，所以有f(x)必然变号，或由正变负，或由负变正。就这
样，由于每过一个xi都恰有一个因式x- xi变号，所以我们可以从最右上方开始画一条依次
穿过各根的线，这正是穿根法的原理和名称由来。

x1≤x2≤……≤xn且有等号成立时
其标准形式可写为
f(x)=(x-x1)m1(x-x2) m2…(x-xn) mn >0 （或<0），
x1当点x=a在xn右方时，所有x-xi (i=1,2,…,n)均为正， 故而f(x)为正。而每当x=a从
xi右侧移动到xi左侧时，若mi为奇，则(x-xi) mi由正变负，f(x)符号改变；而若mi为偶，
则(x-xi) mi符号不变，f(x) 符号也不变，原正仍为正，原负仍为负。这里值得一提的是，
每当x=xi成立，即有f(x)= 0。 所以，使用穿根法当遇到mi为奇，则穿根线在根xi穿过序
轴；当遇到mi为偶，则穿根线与根xi接 触即回，好像被序轴弹了回去。此称为“奇穿偶回”。
步骤
一元高次不等式
对于不等式f(x) >0，其中f(x)为x的高次多项式，用穿根法解的步骤如下：
（1）整理——原式化为标准型 把f(x)进行因式分解，并化简为下面的形式：
f(x)=(x-x1)m1(x-x2) m2…(x-xn) mn >0（或<0），
mi∈N* (i=1,2,…,n)
（2） 标根——在序轴上标根 将f(x)=0的 n个不同的根x1,x2,……xn按照大小顺序标
在序轴上，将序轴分为n+1个区间。
（3） 画线——画穿根线 从最大根右上方开始，按照大小顺序依次经过每个根画一条
连续曲 线，作为穿根线。遇奇次根穿过序轴，遇偶次根弹回，即“奇穿偶回”。
（4） 选解——写出解集 如例图，在序轴上方的曲线对应的区间为f(x)>0解集，在序
轴下方的曲线对应的区间为f(x)< 0解集。
分式不等式
一、先将不等式整理成f(x)g(x)>0或f(x)g(x) <0的形式，其中，f(x)、g(x)为整式。
二、f(x)g(x)>0 f(x)·g(x)>0 f(x)g(x)<0 f(x)·g(x) <0
即将分式不等式转化为整式不等式再处理。

含等号的整式、分式不等式
对于整式不等式，要注意写解集时将各个根包括进去。一般只需将开区间符号改为闭
区间符号， 同时注意必要时合并区间。
对于分式不等式，尤其要注意分母非0。
f(x)g(x)≥0 f(x)·g(x)≥0 且 g(x)≠0
f(x)g(x)≤0 f(x)·g(x)≤0且 g(x)≠0
这样就要求在标根时，将能够使不等式成立的根标为实点，否则标为虚点。
注意
分式不等式和高次不等式在化简时每一步变形都应是不等式的等价变形。对于变形中
出现的形如x2+ px+q=0的因式，若其△≥0，则继续分解。若△<0，则直接消去，因为此
时该式恒大于0。
应用范例
例1 解不等式：(x-1)2(x+1)(x-2)(x+4)<0
具体步骤：
1 将(x-1)2(x+1)(x-2)(x+4)=0的根记入演算数据区 。其中，由于1是偶次根，在其下
加一点以区别于其它奇次根。
2 画有向直线作为序轴， 在序轴上由小到大、由左到右标根。每标一根，在数据区相
应根下打一标记表示已取。标偶次根时，在序 轴该根位置上方或下方加一点，即偶次根标重
（cong）点。
3 从最大根2的右上方开始 画穿根线，首先让线穿过根2，当接着到1时，由于1是
偶次根，附近有重点，故线被弹回。然后线又依 次穿过根-1和-4。如图。
4穿根线与序轴围成的区域，序轴上方标“+”号，表示f(x)在该 区间取正值。序轴下方
标“-”号，表示f(x)在该区间取负值。
5 所有的根均不能使不等式成立，故各根均标上虚点。
6 写出解集，一般用区间方式列出。

解：用穿根法作图如右，可知原不等式解集为：
(-∞,-4)∪(-1,1)∪(1,2)
例2 解不等式：(x+2)(x+1)2(x-1)3(x-2)≤0
解：用穿根法作图如右。（注意“奇穿偶回”，每个根都标为实点。）
可知原不等式解集为：(-∞,-2]∪{-1}∪[1,2]
说明：也可将原不等式转化为(x+2)(x+1)2(x-1)(x-2)≤0以后，再用穿根法做。
例3 解不等式：(x-1)(x-2)(x-3)(x-4)>120
解：将原不等式变形：
[(x-1)(x-4)][(x-2)(x-3)]-120>0
(x2-5x+4)(x2-5x+6)-120>0
(x2-5x)2+10(x2-5x)-96>0
(x2-5x+16)(x2-5x-6)>0
(x2-5x+16)(x-6)( x+1)>0
∵x2-5x+16恒大于零，于是得与原不等式同解的不等式
(x-6)( x+1)>0
对此也可用穿根法解决，如图
所以，原不等式的解集是：(-∞,-1)∪(6,+∞)
例4 解不等式： (3x-5)( x2+2x-3) ≤2
解：原不等式 (3x-5-2x2-4x+6)(x2+2x-3)≤0
(2x2+4x-6-3x+5)(x2+2x-3)≥0
(2x2+x-1)(x2+2x-3)≥0
(x+1)(2x-1)(x+3)(x-1)≥0

(x+1)(2x-1)(x+3)(x-1)≥0 且 (x+3)(x-1)≠0
如图，用穿根法，注意区分实点和虚点，可得原不等式解集为：
(-∞,-3)∪[-1，12]∪(1,+ ∞)
例5 解关于x的不等式：(x-1)(x-t)<0
解：1) t<1时，如图用穿根法，可得原不等式解集为：(t,1)
2） t=1时，如图用穿根法，可得原不等式解集为：
3） t>1时，如图用穿根法，可得原不等式解集为：(1,t)
例6 若a≠±1，解关于x的不等式
(x-a)(x+1)(x-1)≤0
解：1) a<-1时，如图用穿根法，
∴原不等式解集为：(-∞,a)∪(-1,1)
2） -1法，
∴原不等式解集为：
(-∞, -1)∪[a,1)
3） a>1时，如图用穿根法，
∴原不等式解集为：
(-∞, -1)∪(1, a]
说明：解整式、分式不等式注意事项，可记以下口诀：移项调号，分解排序，奇穿偶
回，分母非 零，参数讨论，小心等号。
小结
穿根法通过序轴、标根、穿根线及区间正负标志，形象 的表示f(x)=(x-x1)(x-x2)……(x-xn)
值的符号变化规律，较好体现了数形结合 的思想，具备直观明晰的优点。它还有数轴标根法、

区间法，根轴法等名称，但相对来说 ，用“序轴标根法”作为学名比较确切，简称为“穿根法”
较为形象。此方法通用性强，思想方法灵活独 特、易于领会。它主要用于解一元高次不等式
和分式不等式，对于一元一次、二次不等式，也一样适用。 系统地了解领会此方法的原理应
用、来龙去脉，对于学生提高数学思维素质和解题水平，具有重要意义。
二○○六年十月六日
参考文献：
[1] 唐秀颍主编.数学题解辞典·代数.上海:上海辞书出版社,1985年
[2] 江苏省高师数学教育研究组编.初等代数研究.南京:江苏教育出版社,1988年
[3] 薛金星总主编.高中数学基础知识手册.北京北京教育出版社,2003年8月
[4] 任志鸿总主编.高中新教材优秀教案（高二上）.海口:南方出版社, 2003年7月
[5] 北京全品教育研究所组编.素质教育新教案（高二上）.北京:西苑出版社,2004年5
月
[6] 刘增利总主编.高中数学教材知识资料包.北京:北京教育出版社,2005年6月
Abstract:According to the exposition of the axiom, steps and practical examples of
solving inequality, this thesis discourses on
On the level of principle, it gives the standard form of inequality within this law and
standardizes the concept of axes with x2)……(x-xn)∨0”, dynamically
studies the diversification of
inequality with one unknown then to inequality of higher degree. Then it introduces the
method of expressing this diversification with
steps, it classifies the steps of solution of inequality of higher degree, fractional inequality
and elastic inequality. It also lists 6 examples to show the detail operation and several
attention of solving inequality through the n the end,
this thesis summarizes the character and practical significance of
Law
http: