解決與絕對值有關(guān)的問題(如解絕對值不等式,解絕對值方程,研究含有絕對值符號的函數(shù)等等),其關(guān)鍵往往在于去掉絕對值的符號。
而去掉絕對值符號的基本方法有二:其一為平方,其二為討論。
所謂平方,比如,|x|=3,可化為x^2=9,絕對值符號沒有了!
所謂討論,即x≥0時,|x|=x ;x<0時,|x|=-x,絕對值符號也沒有了!
以下,具體說說絕對值不等式的解法。
首先說“平方法”。
不等式兩邊可不可以同時平方呢?一般來說,有點(diǎn)問題。比如5>3,平方后,5^2>3^2,但1>-2,平方后,1^2<(-2)^2。
***事實(shí)上,本質(zhì)原因在于函數(shù)y=x^2在R上不單調(diào)。
但我們知道,y=x^2在R+上是單調(diào)遞增的,因此不等式兩邊都是非負(fù)時,同時平方,不等號的方向不變,這是可以的。
這里說到的***單調(diào)性的問題,是高一數(shù)學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容,現(xiàn)在不明白可以跳過,到時候可一定要用心聽!
有初中數(shù)學(xué)的基礎(chǔ),也應(yīng)該明白,對兩個非負(fù)數(shù)來說,大的那個數(shù),它的平方也相應(yīng)會大一些;反過來,平方大一些的數(shù),這個數(shù)本來也會大一些。
比如|2x-1|≥1,兩邊同時平方,可得(2x-1)^2≥1,
整理得4x^2-4x≥0,即4x(x-1)≥0,因此x≤0或x≥1
========注意========
這里用到了“一元二次不等式的解法”,現(xiàn)在的初中肯定還是要學(xué)一元二次方程的解法的,學(xué)不學(xué)一元二次不等式的解法,我就不清楚了。如果沒學(xué),那“平方法”先放一放,跳到“討論法”吧——見華麗的分割線!
========END========
一般地,|f(x)|≥a(a>0),那么f(x)^2)≥a^2,即f(x)^2)-a^2≥0
因式分解得[f(x)+a}[f(x)-a])≥0,因此f(x))≤-a或f(x)≥a (*)
(PS.若a≤0,則|f(x)|≥a的解集為R。想一想,沒問題吧:))
同理,由|f(x)|≤a(a>0),可得-a≤f(x)≤a。 (**)
熟練了以后,結(jié)論(*)、(**)都可以直接使用。
比如|2x-1|<5,由結(jié)論(**)(當(dāng)然,這里沒有等號,將等號去掉就可以了)可得:
-5<2x-1<5,即-2<x<3
這樣,第一個問題“1≤|2x-1|<5”就基本解決了。將不等式|2x-1|≥1,以及不等式|2x-1|<5的解集求交集即可。答案是解集為{x|-2<x≤0或1≤x<3}
再看第二個問題,|x-3|-|x+1|<1
這時候有兩個絕對值符號,移項后得到|x-2|<|x+1|+1
平方后(注意,為什么可以兩邊平方?。?,得到(x-2)^2<(x+1)^2+1+2|x+1|
整理,得2|x+1|>7-8x
你看,平方一次,絕對值符號少了一個,但還有一個,怎么辦?當(dāng)然再平方一次!但問題是,這次還能平方嗎?
不可以了,因為7-8x的符號未必是正?。∧窃趺崔k?討論!
若7-8x<0,即x>7/8,則原不等式顯然成立!(為什么?) ①
若7-8x≥0,即x≤7/8,則原不等式等價于4(x+1)^2>(7-8x)^2
整理得:4x^2-8x+3<0,即(2x-1)(2x-3)<0,因此1/2<x<3/2
再考慮到x≤7/8,因此1/2<x≤7/8 ②
綜合 ①、②,原不等式的解集為{x|x>1/2}
問題解決了!
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回到問題的一開始,對于|x-3|-|x+1|<1這樣的不等式,我們更多的時候,可以從一開始進(jìn)行討論。
|x-3|中的絕對值符號能否去掉?去掉以后,式子會發(fā)生怎樣的變化?關(guān)鍵在于x>3還是x<3,
因此x與3的大小關(guān)系是一個關(guān)鍵。
同樣的道理,考察|x+1|,可以知道x與-1的大小關(guān)系也是一個關(guān)鍵。
于是,在兩個關(guān)鍵處,進(jìn)行如下的討論:
(1)若x<-1,則x+1<0,x-3<0,
此時,原不等式可化為-(x-3)+(x+1)<1,即4<1,荒謬,舍去!
(2)若-1≤x<3,則x+1≥0,x-3<0,
此時,原不等式可化為-(x-3)-(x+1)<1,即-2x+2<1,解得x>1/2
再考慮到-1≤x<3,因此1/2<x<3
(3)若x≥3,則x+1>0,x-3≥0,
此時,原不等式可化為(x-3)-(x+1)<1,即-4<1,顯然成立!因此x≥3
綜合(2)(3)的結(jié)果可知,原不等式的解集為{x|x>1/2}
那么對于第一個例子,1≤|2x-1|<5,怎么用“討論法”,應(yīng)該沒問題了吧!
(1)若2x-1≥0,即x≥1/2,則原不等式可化為1≤|2x-1|<5,……
(2)若2x-1<0,即x<1/2,則原不等式可化為1≤1-2x<5,……
以下略。
順便說一下,x=1/2時,2x-1=0,因此數(shù)學(xué)上,把x=1/2叫做式“2x-1”的零點(diǎn)。我們以上
使用的“討論法”,更具體的名稱是“零點(diǎn)分段討論法”。
但就其蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)思想來說,就是“分類討論”,這可是高中數(shù)學(xué)的基本思想方法,一定要掌握!
以上,從絕對值的代數(shù)意義出發(fā),即“數(shù)”的角度,給出了解絕對值不等式的兩種常規(guī)思路,希望能給你有所啟發(fā)。
考慮到絕對值還有著極為有趣的幾何意義,因此從“形”的角度出發(fā),也可以得到一些有意思的解法。
這事實(shí)上就涉及到高中數(shù)學(xué)中另一種極為重要的思想方法,即“數(shù)形結(jié)合”。
篇幅的關(guān)系,就不贅述了。(其實(shí),我也累了……)
比如這道初中競賽題:求|x-1|+|x-2|+|x-3|+|x-4|+|x-5|的最小值。有興趣可以試一試!
再說明一下,這個帖子我也看到了,準(zhǔn)備回答的時候(寫了一些,但沒有你現(xiàn)在看到的這個那么長篇大論),已經(jīng)封貼了。還想著白寫了呢,正好你又發(fā)問,也算是有緣吧……
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