Методические рекомендации для учащихся при решении уравнений и неравенств со знаком модуля

Разделы: Математика


Определение: Модулем (абсолютной величиной) действительного числа а называется неотрицательное число, взятое из двух чисел а или –а.

Обозначение модуля числа: | а | .

Из определения следует: | а | =

Можно записать и так: | а | =

Примеры:

=

Противоположные числа имеют равные модули, т.е.

Расстояние от начала отсчета до точки, изображающей число, рассматривается всегда как величина неотрицательная.

Это можно считать геометрической интерпретацией модуля числа а.

Если | а | = 3, то а = 3.

Уравнения и неравенства, содержащие модуль, решаются с использованием аналитического определения модуля, а так же и с использованием его геометрического смысла.

Уравнения вида | f(x)| = b, bR

При b<0 решений нет,

При b=0 имеем f(x)=0,

При b>0 уравнение | f(x)| =b равносильно совокупности двух уравнений

Пример: | х-4| =3

откуда х = 7 и х = 1.

Второй способ. Пользуясь тем, что модуль разности двух чисел равен расстоянию между точками, изображающими эти числа, можно это уравнение решить так:

Прочитаем это соотношение так: расстояние от точки х до точки 4 равно 3. Откладываем на числовой прямой от точки 4 отрезок длиной 3 (в обе стороны)

Получим ответ: 7 и 1.

Уравнение вида f(| x| )=g(x), где f(x) и g(x) некоторые рациональные выражения

Уравнение равносильно совокупности систем: и

Пример: решить уравнение х+-6=0

Данное уравнение равносильно совокупности систем:

и

Уравнение имеет два решения: -3 и 2.

Решением уравнения являются числа 3 и –2.

Решением первой системы совокупности является неотрицательное число х=2.

Решением второй системы совокупности есть число –2.

Следовательно, решением данного уравнения являются два числа: 2 и –2.

Замечание:

Данное уравнение можно решать, используя метод замены неизвестного.

Пусть | х| =t, тогда и уравнение можно записать так:

Решая его, находим корни. Это числа -3 и 2.

Берем только 2. Имеем | х| =2, т.е. х=.

Уравнение вида | f(x)| =g(x)

Уравнение равносильно совокупности систем: и

Пример: | 2х-5| =х-1

и

и

и

Числа х=4 и х=2 удовлетворяют данному уравнению.

Второй способ. Уравнение | f(x)| =g(x) равносильно совокупности систем:

и

Замечание: Если в уравнении | f(x)| =g(x) функция f(x) имеет более простой вид, чем g(x), то целесообразнее решать первым способом, а если более простой вид имеет функция g(x), то уравнение целесообразно решать вторым способом.

Уравнение вида | f1(x)| +| f2(x)| +…| fn(x)| =g(x)

Такие уравнения проще решать методом интервалов. Для этого находят сначала все точки, в которых хотя бы одна из функций | f1(x)| +| f2(x)| +…| fn(x)| меняет знак. Эти точки делят область допустимых значений уравнения на промежутки, на каждом из которых эти функции сохраняют знак. Затем, используя определение модуля, переходят от данного уравнения к совокупности систем, не содержащих знак модуля.

Пример: | 2х-3| +| х-3| =| 4х-1|

2х-3=0, х=1,5,

х-3=0, х=3,

4х-1=0, х=0,25

Вся числовая прямая разбивается на четыре промежутка.

На каждом промежутке решаем данное уравнение.

1) х = -5

2) х = 1

3) Нет решений

4) Нет решений

Ответ: -5 и 1.

Пример: | | х-1| +2| =1

Можно при решении данного уравнения ввести вспомогательную переменную | х-1| = у. Тогда будем иметь простейшее уравнение | у+2| =1. Это уравнение решаем так:

Получаем:

Данные уравнения решения не имеют, т.к. модуль числа неотрицателен.

Ответ: решений нет.

Пример: | 2х+1| =4

Это уравнение можно решить, если свести его к решению совокупности двух систем.

Второй способ. Решить можно, исходя из геометрического смысла модуля.

| 2х+1| =4, | 2х-(-1)| =4, | 2(х-(-1/2))| =4,

2| (х-(-1/2))| =4, | х-(-1/2)| =2

Используем числовую прямую.

х=-2,5, х=1,5.

Пример: Решить систему

Из второго уравнения выразим | у+1| и подставим в первое уравнение.

Получим систему:

Ответ: (4; 2), (4; -4)

Решение неравенств, содержащих знак модуля

Примеры:

1) | 2х-5| <7

-7 < 2x-5 < 7

-2 < 2x < 12

-1 < x < 6

Ответ: (-1;6).

2) | x-3| >1

x-3 >1   и   x-3 < -1

x > 4   и   x < 2

Ответ: 

3. Неравенство вида f(| x| )<g(x), где f(x) и g(x) – некоторые функции
Неравенство равносильно совокупности двух систем:
и 

3) Решить неравенство:

Данное неравенство равносильно совокупности систем:

и

);

Решаем первую систему:

2<x<3

Решая вторую систему, получаем:

-3<x<-2

Ответ: 

Неравенство можно решать и при помощи замены переменной.

t = |x|,  x2 = |x| = t2,  t2 - 5t + 6 < 0  и т.д.

4. Неравенство вида | f(x)| <g(x), где f(x) и g(x) - некоторые функции
Данное неравенство равносильно системе:
Для тех х, при которых , эта система,
(а значит и данное неравенство), решений не имеет.

4) Решить неравенство:

Данное неравенство равносильно системе:

   2 < x < 5

Ответ: (2; 5)

Второй способ: Неравенство равносильно совокупности двух систем

Решим первую систему:

 

Решение первой системы:

Решим вторую систему:

Решением этой системы является 2 < x < 3

Ответ:

Третий способ: Находим точки, в которых функция y = x - 2x -3 меняет знак.

Отмечаем их на числовой прямой и решаем неравенство на каждом промежутке.

5. Решение неравенства вида | f(x)| >g(x)
Неравенство вида | f(x)| >g(x) , где f(x) и g(x)- выражения, зависящие от х, равносильно совокупности двух неравенств f(x)>g(x) и , f(x)<-g(x),   т.е.

5) Решить неравенство

Находим точки, в которых хотя бы одна из функций , меняет знак: х=1, х=5.

Отмечаем их на числовой прямой и рассмотрим неравенство на каждом из трех промежутков: .

Заданное неравенство равносильно совокупности трех следующих систем неравенств:

Решение первой системы х<-1, вторая система не имеет решений и решение третьей системы х > 7

Ответ:

6) Решить неравенство: | | 2х+1| -5| >2

Для упрощения решения введем новую переменную | 2х+у| =у

Будем иметь неравенство вида: | у-5| >2,

Тогда: у-5>2 и у-5<-2

y>7 и у<3

| 2х-1| <3 и | 2х+1| >7

Решаем неравенство: | 2х-1| <3

-3<2x+1<3

-4<2x<-2

-2<x<1

Решаем неравенство: | 2х+1| >7

2x+1>7 и 2x+1<-7

2x>6 и 2x<-8

x>3 и x<-4

Ответ:

7) Решить неравенство:

Неравенство равносильно совокупности двух систем:

 

Решаем первую систему:

или

Решая вторую систему, получим:

Ответ: