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绝对值表示距离时怎样处理字母取值

含字母的绝对值不能见到竖线就直接去掉。绝对值表示一个数在数轴上对应的点到原点的距离,因此结果非负;要把它写成不含绝对值的式子,必须先判断竖线里面的数是正、零还是负。本文在实数范围用原创数轴例题说明,不把猜出的某一个数值当成对所有字母都成立的证明。

从数轴上的距离理解正负号

在标准数轴上,三和负三分别位于原点两侧,离原点都是三个单位长度,所以三的绝对值与负三的绝对值都等于三。负号表示方向,距离不带方向。零到原点的距离为零,因此绝对值最小可以是零,并不是一定大于零。

若字母甲表示实数,甲非负时,甲的绝对值等于甲;甲为负时,甲的绝对值等于负甲。这里“负甲”不一定是负数,例如甲等于负五,负甲就是五。不能只看式子前面有一个负号,就断言结果为负。

用符号写成:当a≥0时,|a|=a;当a<0时,|a|=−a。两个条件覆盖全部实数且没有遗漏,零归入第一种只是为了让分段写法简洁。若把零归入另一段,也必须确认表达式在边界取值正确。

数轴上−3与3到原点的距离都是3;|a|的去线形式取决于a的符号
本站原创教学图解:数轴上−3与3到原点的距离都是3;|a|的去线形式取决于a的符号

判断的是整个内部式子而不是某个字母

考虑|x−2|。要分情况的是x−2的符号,分界点来自x−2=0,即x=2。如果x≥2,则|x−2|=x−2;如果x<2,则|x−2|=2−x。不能只按x大于零或小于零来分,因为x等于一时仍有x−2为负。

代入三个数检查:x为四时,内部为二,结果二;x为一时,内部为负一,结果一;x为二时,结果零。这三个数分别检查了分界点右侧、左侧和边界,但有限个数只能帮助发现错误,完整写法仍需要前面的符号条件。

绝对值前若另有减号,也要保留。例如−|x−2|在x<2时等于−(2−x),展开为x−2。先去绝对值再处理外部负号,两步写开,能避免连续两个符号在心算中混淆。

两个绝对值先把所有分界点排在数轴上

求|x−2|+|x+1|的分段表达式,先找内部为零的位置二和负一,再按从小到大排列。得到三个区间:x<−1,−1≤x<2,以及x≥2。不要把两个式子分别讨论后把结果随意拼接,那样很容易漏掉中间范围。

当x<−1时,两个内部都为负,原式=(2−x)+(−x−1)=1−2x。当−1≤x<2时,第一个内部为负,第二个非负,原式=(2−x)+(x+1)=3。当x≥2时,两者都非负,原式=(x−2)+(x+1)=2x−1。

在负一处,左边表达式给出三,中段也给出三;在二处,中段与右段都给出三。因此边界放在相邻任意一段都不影响数值,但每个实数必须有明确归属,不能把不等号全写成严格形式而漏掉边界。

到−1与2的距离和:两点之间恒为3,左侧为1−2x,右侧为2x−1
本站原创教学图解:到−1与2的距离和:两点之间恒为3,左侧为1−2x,右侧为2x−1

用距离意义解释中间一段为什么恒定

|x−2|表示点x到二的距离,|x+1|表示点x到负一的距离。点x在负一与二之间时,两段距离刚好拼成整段长三,所以距离和恒为三。这不是计算中的巧合,而是数轴位置关系给出的结果。

点x跑到二右侧后,继续向右移动一个单位,到两个端点的距离各增加一个单位,距离和增加两个单位;跑到负一左侧时同理。因此这道题的最小值为三,而且在闭区间负一到二上的每个点都取到,不是只在两个端点取到。

距离图还提示一条检查:无论选哪个x,结果不应小于三。若化简后在中间区间算出二,应该回查去线时的符号,而不是怀疑数轴距离可以变小。

解方程时要把得到的数放回对应区间

解|x−2|+|x+1|=5。左段有1−2x=5,得到x=−2,满足x<−1;中段恒为三,不能等于五;右段有2x−1=5,得到x=3,满足x≥2。所以解为负二和三。

两个结果还应代回原式:x为负二时,两段距离为四和一;x为三时,两段距离为一和四,都合计五。分段条件检查与代回原式检查各有作用,前者排除把某段公式用到范围外,后者核对计算和原有关系。

若把等号右边改成三,答案是一整个闭区间;改成二则无解。这个对照可以帮助理解为什么不是每个绝对值方程都恰好有两个解。解的数量由条件和位置决定,不能从一道例题概括成固定规律。

把订正写成符号判断记录

练习:已知−2

再检查x为零时,原式二减一等于一,与结果一致。若写成恒等于三,常见原因是把第二个绝对值错误去成x−1,或漏掉外部减号。订正应保留两个内部的符号和相应区间,而不是只把最后一行答案换掉。

再做一个需要识别隐含条件的练习:若|a−1|=a−1,可以推出a≥1,因为只有内部非负时绝对值才保持原式;不能把等式左右的相同部分约去而得到“所有实数”。若|a−1|=1−a,则对应a≤1,边界一在两种写法中都成立。将等式还原成符号条件,比在式子里任意消去字母更可靠。

需要注意,|a+b|通常不等于|a|+|b|。取a为三、b为负二,前者是一,后者是五。绝对值内先发生了有方向的相加,两个相反方向会抵消一部分;分别取距离再相加则失去了方向信息。因此化简含和式的绝对值,应先判断整个和的正负,不能把竖线像括号一样分配到每一项。这个反例也说明,一次顺手展开可能改变原有数量关系。

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