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同学们都知道a的几何意义是:数轴上表示a的点到原点的距离;a-b的几何意义是:数轴上表示数a、b的两点的距离.对于某些涉及绝对值的问题,利用数形结合,往往直观简捷,收到事半功倍的效果.
一、求代数式的最值
例1 已知x是有理数,x-1007+x-1008的最小值是____________.
解析:由绝对值的几何意义知,x-1007+x-1008表示数轴上的一点到表示数1007和1008两点的距离的和,要使和最小,则这点必在1007~1008之间(包括这两个端点)取值,故x-1007+x-1008的最小值为1.
例2 a-3-a-6的最大值是__________,最小值是_________.
解析:把数轴上表示a的点记为P.由绝对值的几何意义知,|a-3|-| a-6|表示数轴上的一点到表示数3和6两点的距离的差.当P点在3的左边时,其差恒为-3;当P点在6的右边时,其差恒为3;当P点在3~6之间(包括这两个端点)时,其差在-3~3之间(包括这两个端点)(如图2所示),因此,|a-3|-| a-6|的最大值和最小值分别为3和-3.
二、解含有绝对值的方程
例3 方程x-1+x+2=4的解为___________.
三、求字母的取值范围
例4 若x+1+2-x=3,则x的取值范围是________.
解:由绝对值的几何意义知,x+1+x-2的最小值为3,此时x在-1~2之间(包括两端点)取值(如图4所示). 故x的取值范围是-1≤x≤2.
例5 对于任意数x,若不等式x+2+x-4>a恒成立,则a的取值范围是_______.
解:由绝对值的几何意义知,x+2+x-4的最小值为6,而对于任意数x,x+2+x-4>a恒成立,所以a的取值范围是a<6.
四、解不等式
例6 不等式x+2+x-3>5的解集是_________.
解:由绝对值的几何意义知,x+2+x-3的最小值为5,此时x在-2~3之间(包括两端点)取值. 若x+2+x-3>5成立,则x必在-2的左边或3的右边取值(如图5所示),故原不等式的解集为x<-2或x>3.
五、判断方程解的个数
例7 方程x+1+x+99+x+2=1996共有( )个解.
A.4 B. 3 C. 2 D.1
解:当x在-99~-1之间(包括这两个端点)取值时,由绝对值的几何意义知,x+1+x+99=98,x+2<98.此时,x+1+x+99+x+2<1996,故x+1+x+99+x+2=1996时,x必在-99~-1之外取值,方程有2个解. 故选C.
六、综合应用
例8 已知x+2+1-x=9-y-5-1+y,求x+y的最大值与最小值.
解:将原方程变形,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的最大值与最小值分别为6和-3.
一、求代数式的最值
例1 已知x是有理数,x-1007+x-1008的最小值是____________.
解析:由绝对值的几何意义知,x-1007+x-1008表示数轴上的一点到表示数1007和1008两点的距离的和,要使和最小,则这点必在1007~1008之间(包括这两个端点)取值,故x-1007+x-1008的最小值为1.
例2 a-3-a-6的最大值是__________,最小值是_________.
解析:把数轴上表示a的点记为P.由绝对值的几何意义知,|a-3|-| a-6|表示数轴上的一点到表示数3和6两点的距离的差.当P点在3的左边时,其差恒为-3;当P点在6的右边时,其差恒为3;当P点在3~6之间(包括这两个端点)时,其差在-3~3之间(包括这两个端点)(如图2所示),因此,|a-3|-| a-6|的最大值和最小值分别为3和-3.
二、解含有绝对值的方程
例3 方程x-1+x+2=4的解为___________.
三、求字母的取值范围
例4 若x+1+2-x=3,则x的取值范围是________.
解:由绝对值的几何意义知,x+1+x-2的最小值为3,此时x在-1~2之间(包括两端点)取值(如图4所示). 故x的取值范围是-1≤x≤2.
例5 对于任意数x,若不等式x+2+x-4>a恒成立,则a的取值范围是_______.
解:由绝对值的几何意义知,x+2+x-4的最小值为6,而对于任意数x,x+2+x-4>a恒成立,所以a的取值范围是a<6.
四、解不等式
例6 不等式x+2+x-3>5的解集是_________.
解:由绝对值的几何意义知,x+2+x-3的最小值为5,此时x在-2~3之间(包括两端点)取值. 若x+2+x-3>5成立,则x必在-2的左边或3的右边取值(如图5所示),故原不等式的解集为x<-2或x>3.
五、判断方程解的个数
例7 方程x+1+x+99+x+2=1996共有( )个解.
A.4 B. 3 C. 2 D.1
解:当x在-99~-1之间(包括这两个端点)取值时,由绝对值的几何意义知,x+1+x+99=98,x+2<98.此时,x+1+x+99+x+2<1996,故x+1+x+99+x+2=1996时,x必在-99~-1之外取值,方程有2个解. 故选C.
六、综合应用
例8 已知x+2+1-x=9-y-5-1+y,求x+y的最大值与最小值.
解:将原方程变形,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的最大值与最小值分别为6和-3.