现实范围
变量先带着现实范围
某旅店有 $20$ 间客房,每间客房的日租金为 $80$ 元。日租金只按 $10$ 元的整数倍上调,若每提高 $10$ 元,就少租出 $1$ 间。旅店希望每日客房租金总收入不低于 $1800$ 元,同时规定每间客房的日租金不超过 $130$ 元。
设日租金提高了 $x$ 个 $10$ 元。由于只按 $10$ 元的整数倍上调,这里的 $x$ 必须是非负整数。价格上限还要求 $80+10x\leqslant130$,而出租间数 $20-x$ 不能为负。因此,这个模型的实际取值范围是
其中 $x\leqslant5$ 已经比客房数量给出的 $x\leqslant20$ 更严格,所以合并条件后只需保留前一个上界。
收入关系
从数量关系得到不等式
日租金提高 $x$ 个 $10$ 元后,每间客房的日租金是 $80+10x$ 元,预计出租的客房数是 $20-x$ 间。两者相乘就是每日客房租金总收入:
要求“总收入不低于 $1800$ 元”,就是要求 $R(x)\geqslant1800$,因此数量关系转化为
这里的不等号来自现实条件“至少”,而不是由计算过程自行选择。
数学解集
标准化后求数学解集
求解时,先暂时把 $x$ 放宽为实数;得到实数解集后,再恢复整数、价格上限等现实条件。先展开左边,再把各项移到同一边:
等价地:
展开只使用分配律,移项相当于两边同减 $1800$,所以不等号方向不变。接着两边同除以负数 $-10$,不等号必须改变方向,得到标准形式
左边可以分解为 $(x-2)(x-10)$。对应抛物线开口向上,零点是 $2$ 和 $10$;图象在两个零点之间不高于 $x$ 轴,所以这个不等式在实数范围内的解集是
这个区间只是数学解集,还不是实际问题的最终答案。
现实筛选
把解集筛回现实条件
数学解集要求 $2\leqslant x\leqslant10$,实际范围则要求 $x$ 是整数且 $0\leqslant x\leqslant5$。两者必须同时满足。两个集合的交集是
所以 $x$ 只能取 $2,3,4,5$。
再回到 $x$ 的含义:日租金提高 $20$、$30$、$40$ 或 $50$ 元,所以每间客房的日租金可以定为
例如端点 $x=2$ 时,总收入是 $100\times18=1800$ 元,恰好达到下限;这也检查了端点 $2$ 应当保留。
核心理解
数学答案必须接受现实筛选
一元二次不等式负责处理数量之间的关系,但模型还要保留变量的单位、连续或离散性质以及现实上限。只有把数学解集与这些条件取交集,并把剩余取值翻译回原来的实际量,得到的才是实际问题的答案。