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绝对值与零点分段

核心概念

绝对值:

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

几何意义:∣x−a∣|x-a| 表示数轴上点 xx 到点 aa 的距离;∣x−a∣+∣x−b∣|x-a|+|x-b| 表示 xx 到 aa 和 bb 两点的距离之和。

零点分段法:解含多个绝对值的方程/不等式时,先找出各绝对值的零点(使内部为 00 的 xx),用它们把数轴分成若干段,在每一段内去掉绝对值符号(确定正负)后求解。

最值技巧:∣x−a∣+∣x−b∣|x-a|+|x-b| 的最小值是 ∣a−b∣|a-b|,当 xx 落在 a,ba,b 之间(含端点)时取得。

直观理解 · 动手试试

绝对值的难处在于它"分情况":同一个 ∣x−a∣|x-a|,在 aa 左边和右边展开方式相反。零点分段法把这种麻烦系统化——零点是符号翻转的分界,把数轴切成几段后,每一段里所有绝对值都"现出原形",方程就退化成普通的一次式。

而用距离的眼光看,很多绝对值最值题立刻变直观:∣x−1∣+∣x−3∣|x-1|+|x-3| 就是"到 11 和到 33 的距离之和",站在 11 与 33 之间时这个和最小,正好等于两点间距离 22。几何直觉 + 分段计算,是攻克绝对值的两把钥匙。

绝对值 · 距离

|x − 1| + |x − 3| 的几何意义

13x=0
|x−1| + |x−3| = 1 + 3 = 4。 把 x 移到 [1, 3] 区间内即达最小值 2。
x = 0

绿、红线段分别是 x 到 1、到 3 的距离。当 x 落在两点之间,两段拼成整段,和最小,等于两点距离 2。

例题 1零点分段解方程

解方程 ∣x−1∣+∣x−3∣=4|x-1| + |x-3| = 4。

▸查看解答步骤

答: x = 0 或 x = 4

例题 2绝对值和的最小值

求 ∣x−1∣+∣x−3∣|x-1| + |x-3| 的最小值。

▸查看解答步骤

答: 最小值 2

即时练习

∣−5∣|{-5}| 等于多少?

∣−5∣=5|-5| = 5。

∣x−1∣+∣x−3∣|x-1| + |x-3| 的最小值是多少?

等于两点距离 ∣3−1∣=2|3-1| = 2,在 1≤x≤31\le x\le3 时取得。

∣x−2∣+∣x+2∣|x-2| + |x+2| 的最小值是多少?

零点 22 和 −2-2,最小值 ∣2−(−2)∣=4|2-(-2)| = 4。

解 ∣x−1∣+∣x−3∣=4|x-1|+|x-3|=4 的解集是?

{0,4}\{0, 4\}{1,3}\{1, 3\}{2}\{2\}{−4,4}\{-4, 4\}

分段求解得 x=0x=0 或 x=4x=4。

    ∣x−1∣+∣x−3∣+∣x−5∣|x-1|+|x-3|+|x-5| 的最小值是多少?

    奇数个绝对值的最小值在中位数 x=3x=3 取得:∣3−1∣+∣3−3∣+∣3−5∣=2+0+2=4|3-1|+|3-3|+|3-5| = 2+0+2 = 4。

    易错点

    • 分段后符号去错。 在某段内,要根据该段 xx 的范围判断每个绝对值内部的正负,再决定去掉符号时加不加负号。
    • 解出后不验证落在本段。 每段求出的解必须落在该段范围内,否则舍去。
    • 多个绝对值最小值位置记错。 奇数个绝对值最小在中位数点取得,偶数个在中间区间取得。

    下一步

    前置知识点
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