用絕對值的幾何意義解題
大家知道,|a|的幾何意義是:數軸上表示a的點到原點的距離;|a-b|的幾何意義是:數軸上表示數a、b的兩點的距離.對於某些問題用絕對值的幾何意義來解,直觀簡捷,事半功倍.
一、求代數式的最值
例1 已知a是有理數,| a-2007|+| a-2008|的最小值是________..
解:由絕對值的幾何意義知,| a-2007|+| a-2008|表示數軸上的一點到表示數2007和2008兩點的距離的和,要使和最小,則這點必在2007~2008之間(包括這兩個端點)取值(如圖1所示),故| a-2007|+| a-2008|的最小值為1.
例2 |x-2|-| x-5| 的最大值是_______,最小值是_______.
解:把數軸上表示x的點記為P.由絕對值的幾何意義知,|x-2|-| x-5|表示數軸上的一點到表示數2和5兩點的距離的差,當P點在2的左邊時,其差恆為-3;當P點在5的右邊時,其差恆為3;當P點在2~5之間(包括這兩個端點)時,其差在-3~3之間(包括這兩個端點)(如圖2所示),因此,|x-2|-| x-5|的最大值和最小值分別為3和-3.
二、解絕對值方程
例3 方程|x-1|+|x+2|=4的解為__________.
解:把數軸上表示x的點記為P,由絕對值的幾何意義知,當-2≤x≤1時,|x-1|+|x+2|恆有最小值3,所以要使|x-1|+|x+2|=4成立,則點P必在-2的左邊或1的右邊,且到表示數-2或1的點的距離均為
個單位(如圖3所示),故方程|x-1|+|x+2|=4的解為:
x
=-2-=-,x = 1+= .
三、求字母的取值范
例4 若 |x+1|+|2-x|=3,則x的取值範圍是________.
解:由絕對值的幾何意義知,|x+1|+|x-2|的最小值為3,此時x在-1~2之間(包括兩端點)取值(如圖4所示),故x的取值範圍是-1≤x≤2.
例5 對於任意數x,若不等式|x+2|+|x-4|>a恆成立,則a的取值範圍是___________.
解:由絕對值的幾何意義知,|x+2|+|x-4|的最小值為6,而對於任意數x,|x+2|+|x-4|>a恆成立,所以a的最值範圍是a<6.
四、解不等式
例6 不等式|x+2|+|x-3|>5的解集是__________.
解:由絕對值的幾何意義知,|x+2|+|x-3|的最小值為5,此時x在-2~3之間(包括兩端點)取值,若|x+2|+|x-3|>5成立,則x必在-2的左邊或3的右邊取值(如圖5所示),故原不等式的解集為x<-2或x>3.
五、判斷方程根的個數
例7 方程|x+1|+|x+99|+|x+2|=1996共有( )個解.
A..4; B. 3; C. 2; D.1
解:當x在-99~-1之間(包括這兩個端點)取值時,由絕對值的幾何意義知,|x+1|+|x+99|=98,|x+2|<98.此時,|x+1|+|x+99|+|x+2|<1996,故|x+1|+|x+99|+|x+2|=1996時,x必在-99~-1之外取值,故方程有2個解,選(C).
六、綜合應用
例8(第15屆江蘇省競賽題,初一)已知|x+2|+|1-x|=9-|y-5|-|1+y|,求x+ y最大值與最小值.
解:原方程變形得|x+2|+|x-1|+|y-5|+|y+1||=9,
∵ |x+2|+|x-1|≥3,|y-5|+|y+1|≥6,
而|x+2|+|x-1|+|y-5|+|y+1|=9,
∴|x+2|+|x-1|=3,|y-5|+|y+1|=6,
∴-2≤x≤1,-1≤y≤5,
故x+ y的最大值與最小值分別為6和-3.
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