问题

如何这道计算绝对值不等式的题目?

回答
好的,我们来一起攻克这道绝对值不等式。别担心,我们会一步一步来,把问题掰开了揉碎了讲清楚,直到你完全明白。

题目:

解不等式: $|2x 1| le 5$

理解绝对值:

首先,我们得明确绝对值是什么意思。绝对值,用符号“| |”表示,代表一个数到数轴上原点(也就是0)的距离。距离总是非负的,所以 $|a|$ 永远大于或等于0。

比如,$|3| = 3$,因为3到0的距离是3。
比如,$|3| = 3$,因为3到0的距离也是3。
$|0| = 0$

所以,绝对值不等式 $|2x 1| le 5$ 实际上是在问:“哪一些数 $x$,经过运算 $2x 1$ 之后,它到0的距离小于或等于5?”

把绝对值“去掉”:两种方法

要解绝对值不等式,核心是如何把绝对值符号去掉。通常有两种思路,我们都来看看:

方法一:利用绝对值的定义(分类讨论)

这个方法是最根本的,它直接从绝对值的定义出发。一个表达式的绝对值,它会根据表达式本身是正还是负而变化。

情况一: 如果 $2x 1 ge 0$ (也就是 $2x ge 1$,所以 $x ge frac{1}{2}$),那么 $|2x 1|$ 就等于 $2x 1$ 本身。
这时,原不等式 $|2x 1| le 5$ 就变成了:
$2x 1 le 5$
我们来解这个简单的线性不等式:
$2x le 5 + 1$
$2x le 6$
$x le 3$
重要! 这个结果 $x le 3$ 是在“ $x ge frac{1}{2}$ ”这个前提下得到的。所以,我们需要找到同时满足 $x ge frac{1}{2}$ 和 $x le 3$ 的范围。画条数轴来看看:
[在数轴上画出:一个点在1/2处,箭头向右;一个点在3处,箭头向左。重叠的部分就是解集。]
这个重叠的范围是 $frac{1}{2} le x le 3$。

情况二: 如果 $2x 1 < 0$ (也就是 $2x < 1$,所以 $x < frac{1}{2}$),那么 $|2x 1|$ 就等于 $(2x 1)$,也就是 $1 2x$。
这时,原不等式 $|2x 1| le 5$ 就变成了:
$1 2x le 5$
我们来解这个不等式:
$2x le 5 1$
$2x le 4$
注意! 当我们把不等式两边同时除以一个负数(这里是2)时,不等号的方向要改变。
$x ge frac{4}{2}$
$x ge 2$
重要! 这个结果 $x ge 2$ 是在“ $x < frac{1}{2}$ ”这个前提下得到的。所以,我们需要找到同时满足 $x < frac{1}{2}$ 和 $x ge 2$ 的范围。画条数轴来看看:
[在数轴上画出:一个点在1/2处,箭头向左(不包含1/2);一个点在2处,箭头向右(包含2)。重叠的部分就是解集。]
这个重叠的范围是 $2 le x < frac{1}{2}$。

合并结果: 现在,我们需要把前面两种情况得到的解集合并起来。
情况一的解集是 $[frac{1}{2}, 3]$ (包含1/2和3)。
情况二的解集是 $[2, frac{1}{2})$ (包含2,不包含1/2)。
将这两个集合合在一起,就是从2开始,一直到3,所有数都包括了。
所以,最终的解集是 $2 le x le 3$。

方法二:利用绝对值不等式的性质

这是一个更简洁、更快速的方法,适用于 $|f(x)| le a$ (其中 $a > 0$)这类形式的不等式。

我们知道,如果一个数到0的距离小于或等于 $a$,那么这个数一定在 $a$ 和 $a$ 之间(包括 $a$ 和 $a$)。
用数学语言来说,就是:
$|y| le a iff a le y le a$

现在,我们把题目中的 $y$ 替换成 $2x 1$,把 $a$ 替换成 5。
所以, $|2x 1| le 5$ 就等价于:
$5 le 2x 1 le 5$

这是一个“三联不等式”,我们可以同时对三部分进行相同的运算,以“夹击”中间的 $x$。

1. 先处理加减: 为了让中间只剩下 $2x$,我们需要把“1”去掉。给不等式三部分都加上 1:
$5 + 1 le 2x 1 + 1 le 5 + 1$
$4 le 2x le 6$

2. 再处理乘除: 现在中间是 $2x$,我们想得到 $x$,所以需要把两边都除以 2。因为 2 是正数,不等号方向不变:
$frac{4}{2} le frac{2x}{2} le frac{6}{2}$
$2 le x le 3$

你看,用这个方法,非常直接地就得到了结果 $2 le x le 3$。

总结一下

两种方法殊途同归,都得到了相同的答案:$2 le x le 3$。

分类讨论 是理解绝对值运算本质的好方法,虽然步骤多一点,但对各种复杂情况都适用。
利用性质 是解决特定形式 $|f(x)| le a$ 或 $|f(x)| ge a$ 问题的快捷键,能大大提高解题效率。

解题的关键点回顾:

1. 理解绝对值: 它代表距离,所以总是非负的。
2. 去掉绝对值:
分类讨论: 根据绝对值内部的表达式的正负进行讨论。
利用性质: $|y| le a iff a le y le a$ ; $|y| ge a iff y ge a$ 或 $y le a$ (当 $a>0$ 时)。
3. 合并解集: 如果是分类讨论,最后一定要把不同情况下的解集合并(取并集)。
4. 注意不等号的变化: 在分类讨论中,当式子为负时,取反会改变符号;在多步运算中,乘以或除以负数会改变不等号方向。

希望这个解释足够详细,并且能帮助你掌握这类绝对值不等式的解法。如果还有什么地方不清楚,或者想练习其他类型的绝对值不等式,随时可以问我!

网友意见

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题主的题目感觉没有写完整,前提条件应该还有 的定义域为 ,且在定义域内可导.

不妨设 ,使得

假设 ,否则令 即可.

当 时, ,显然成立.

设 ,若对 ,有 ,则有

从而有 和

当 时, ,矛盾

当 时, ,矛盾

因此必定存在 ,使得 .

第二问类似反证即得,不再赘述 .

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