GQACADEMY / 数轴与绝对值

绝对值:从离原点多远,到离某一点多远

用距离解释绝对值,理解分段定义,处理形如 |x-a|=r 的方程。

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绝对值先是一段距离

一个数 aa 的绝对值,是数轴上表示 aa 的点到原点的距离。例如 ∣−4∣=4|-4|=4,∣4∣=4|4|=4,∣0∣=0|0|=0。距离没有负值,因此 ∣a∣≥0|a|\ge0,且只有 a=0a=0 时绝对值为零。

绝对值也不等于“看见负号就删掉”。当字母的符号未知时,不能直接把绝对值符号去掉。准确的规则是:先判断里面的整个式子是非负还是负,再决定原样写出还是取相反数。

∣a∣={a,a≥0,−a,a<0.|a|=\begin{cases}a,&a\ge0,\\-a,&a<0.\end{cases}

第二行的 −a-a 并不一定是负数。例如 a=−4a=-4 时,−a=4-a=4。字母前有负号,只能说明“取这个数的相反数”。

把观察中心从原点移开

∣x∣|x| 是点 xx 到原点的距离;∣x−a∣|x-a| 则是点 xx 到点 aa 的距离。所以 ∣x−2∣|x-2| 的观察中心是 22,而 ∣x+2∣=∣x−(−2)∣|x+2|=|x-(-2)| 的观察中心是 −2-2。

看懂中心以后,很多方程就变成了找位置。若 r>0r>0,距离点 aa 为 rr 的点有两个:左边一个、右边一个,分别表示 a−ra-r 和 a+ra+r。

例题:为什么会有两个解

解方程 ∣x−2∣=5|x-2|=5,并用数轴解释答案。

思路点拨

题目在找“离 22 的距离为 55 的位置”。从 22 向左、向右各走 55,两个方向都要考虑。

完整解析

由绝对值的意义,x−2=5x-2=5 或 x−2=−5x-2=-5,解得

x=7或x=−3.x=7\quad\text{或}\quad x=-3.

在数轴上,77 位于 22 的右侧,距离为 7−2=57-2=5;−3-3 位于 22 的左侧,距离为 2−(−3)=52-(-3)=5。代回原式,两者都满足条件。

方程也有边界情况

∣x−a∣=r|x-a|=r 中,若 r=0r=0,只有 x=ax=a 一个解;若 r<0r<0,没有解。这些结论都来自距离的意义,不能把“左右各一个”机械套到所有题目中。解题前先检查等号右边的数,就能提前知道可能有几个解,也能帮助我们发现后面是否遗漏了答案。

容易错在哪里

  • 把 ∣x−2∣|x-2| 当成 ∣x∣−2|x|-2。取 x=−1x=-1 检验,前者是 33,后者是 −1-1,明显不同。
  • 未判断正负就写 ∣a∣=a|a|=a。例如当 a<0a<0 时,应写成 −a-a。
  • 解出两个位置后只保留正数。绝对值的结果非负,不代表字母的值必须非负。

下一次看到绝对值,先问一句:“它表示哪个点到哪个点的距离?”这往往比立刻分类计算更有方向。

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