用绝对值的几何意义解题
我们先做(1)填空题。
①小题依次填空:3,3,4。
②小题依次填空:|x 1|,1和-3。
③小题要搞懂题目的几何意义:x是一个动点,A点代表数-1,B点代表数2,求x到A,B两点的距离之和取最小值时,x的取值范围。第二个空格要求填入最小值,最后一个空格问的是动点x到-2,-4和1这三个点的距离之和的最小值。
读懂题目就好做了。第一个空格填
-1≤x≤2
第二个空格填入最小值3
第三个空格填入最小值5
题目没有问x的取值范围,如果问了,就这样回答:当x=-2时,原式取最小值。
我们来做(2)计算题。
先搞懂题目的几何意义。题目问的是动点x到1,2,3...2021这共计2021个点的距离之和的最小值是多少?
因为定点的数量是奇数,所以当x与这2021个点的中点重合时,所求的距离之和取最小值。
中点在哪里呢?当然是(2021 1)÷2=1011的那个点。
只需计算1011到1~1010的距离之和,得数乘以2就是所要求的答案。
也就是等差数列1,2,3,...,1010求和再乘以2。
套公式计算:
S=1010×(1 1010)÷2
=510555
2S=510555×2
=1021110
答:原式的最小值是1021110。
读了开场故事,我们明白了这类问题有“奇中偶范”的结论。当定点数量是奇数时,动点位于正中点,距离总和取最小值;当定点数量是偶数时,动点在中间两点的区间内,距离总和取最小值。
证明在最后一个章节给出。
最值问题例1请看下图:
例2请看下图:
例2也可以用绝对值的代数意义来解答。原式的两个绝对值的零点分别是1和2,用零点分段法把数轴分为3段,分类讨论:
当x≥2时,原式=x-1-(x-2)=x-1-x 2=1,
(最大值)
当1<x<2时,原式=x-1-(2-x)=x-1-2 x
=2x-3;
当x≤1时,原式=1-x-(2-x)=1-x-2 x=-1
(最小值)
绝对值的应用例3 武汉百步亭小区交警每天骑摩托车沿南北街来回巡逻,早餐从A地出发,晚上最后到达B地,假定向北为正方向,当天巡逻记录如下:(单位:Km)
14,-9,18,-7,13,-6,10,-6,问:
(1)B地在A地什么位置?
(2)若摩托车每千米耗油0.1升,则一共需耗油多少升?
解答:第一问可以把题目数据直接相加,
14-9 18-7 13-6 10-6=27
答案是正数,所以B地在A地正北27千米。
第二问不能把数据直接相加,因为距离不能为负,所以利用绝对值的非负性,把数据的绝对值相加:
|14| |-9| |18| |-7| |13| |-6| |10| |-6|=83
83×0.1=8.3
答:共耗油8.3升。
例4.三台生产同一种产品的机器 M₁、M₂、M₃在 x 轴上的位置如图所示.M₁、
M₂、M₃生产该产品的效率之比为 2:1:3,它们生产的产品都需要沿着 x 轴运
送到检验台检验,而移动所需费用与移动的距离成正比.问检验台应该设在 x轴上的何处,才能使移动产品所花费的费用最省?
解:设检验台应该设在 x 轴上的 P 处,P 点表示的数为 x,
根据题意得到移动的距离总和 S=1×|x 2| 2×|x-1| 3×|x-3|
=|x 2| 2|x-1| 3|x-3|,
当 x≤-2 时,S=-x-2-2x 2-3x 9=-6x 9,此时 x=-2 时,S 的值最小为 21;
当-2<x<1 时,S=x 2-2x 2-3x 9=-4x 13,S 没有最小值;
当 1≤x≤3 时,S=x 2 2x-2-3x 9=9,此时 S 的值不变,等于 9;
当 x>3 时,S=x 2 2x-2 3x-9=6x-9,此时 S 没有最小值.
因为移动所需费用与移动的距离成正比,而 1≤x≤3 时,移动的距离总和最小,
所以检验台应该设在 x 轴上的 M₁与 M₃之间(包括 M₁与 M₃),才能使移动产品所花费的费用最省.
例4 不相等的有理数a、b、c在数轴上的对应点分别为A,B,C,如果
|a-b| |b-c|=|a-c|,那么B点应为( )
(1)在AC点的右边;(2)在A,C点的左边;
(3)在A,C点之间
(4)以上三种情况都有可能
解:|a-b| |b-c|=|a-c|的几何意义:数轴上表示a、b、c三个数的点之间的距离关系,a到b的距离,即b到a的距离与到c的距离的和等于a与c之间的距离,因而点B在A,C之间,选(3).
例5 已知|x-1| |x-5|=4,求x的取值范围。
解:设定点A,B在数轴上对应的数分别是1和5,动点P对应的数是x,因为
AB=|1-5|=4,所以点P在线段AB上,即x的取值范围是1≤x≤5.
也可以用绝对值的代数意义来解:
当x<1时,|x-1| |x-5|=1-x 5-x=6-2x>4;
当1≤x≤5时,|x-1| |x-5|=x-1 5-x=4;
当x>5时,|x-1| |x-5|=x-1 x-5=2x-6>4;
综上所述,x的取值范围是1≤x≤5.
85.已知|x-3| |x 2|的最小值是 a,|x 3|-|x 2|的最大值是 b,求 a b 的值.
解:把|x-3|看成是数轴上点 x 到 3 的距离,|x 2|看成是数轴上点 x 到-2 的距离,所求的值就是表示数 x 的点到-2、3 的距离的和,最小值显然是-2 到 3 的距离为 5,故 a=5
同理,|x-3|-|x 2|则可以看成数轴上表示数 x 的点到 3 与-2 的距离的差,最大值就是 3 与-2 之间的距离,也是 5,从而 b=5,
故 a b=10.
绝对值方程和不等式95.阅读下列材料,回答问题:
我们知道|x|的几何意义是在数轴上数 x 对应的点与原点的距离,即|x|=|x-0|,也就是说,|x|表示在数轴上数 x 与数 0 对应的点之间的距离;这个结论可以推广
为|x₁-x₂|表示在数轴上数 x₁与数 x₂对应的点之间的距离;
例 1.解方程|x|=2.因为在数轴上到原点的距离为 2 的点对应的数为±2,所以
方程|x|=2 的解为 x=±2.