第三课讲:绝对值与最值

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绝对值与最值对绝对值概念有几何、代数两种描述方法.其中几何方法的描述是:|x|是在数轴上表示数x的点与原点的距离.据此,我们可以略加推广:|x-a|指在数轴上表示数x的点与表示数a的点的距离.下面举例说明其应用.一、利用绝对值的几何意义求最短距离2014-09-17sunny学数学|a|的几何意义:在数轴上,表示这个数的点离开原点的距离.|a-b|的几何意义:在数轴上,表示数a.b对应数轴上两点间的距离.典型例题分析:例1、数轴上到原点距离是5个单位长度的点表示的数是到原点距离是5的点有两个,原点左右各一个,分别表示±5例2、数轴上到3的距离是5个单位长度的点表示的数是答案同样有两个,分别是8和-2例3、当x取何值时,3+|x-2|有最小值,是多少?理解方法有两种:代数方法:因为|x-2|表示的是非负数,所以,最小是0,此时,x=2,整个式子的最小值是3几何方法:因为|x-2|表示的是数轴上的点x到点2的距离,只有当x=2时,距离最小是0.整个式子的最小值是3.例4、当x取何值时,|x-2|+|x+4|的值最小,最小值是多少?分析:由上面的知识可知,|x-2|+|x+4|表示的是数轴上的点x到点2和点-4的距离之和。分别用红色和蓝色的线段表示到两点的距离点2和点-4,把整个数轴分成了三个部分,当点x在这三个不同的部分时,会分别出现以下情况,1、点x在-4的左侧2、点x在-4和2之间,此时,到2和-4的距离之和恒等于63、点x在2的右侧4、如果点x恰好在-4或者2,就会出现某一个距离是0,可以归入情况2.由以上的几种情况,可以看出,只有点x在-4和2之间时,彩色线段没有重合的部分,距离之和才最小,所以当点x在-4和2之间时,|x-2|+|x+4|最小,最小值是6.例5、求|x-2|+|x+4|+|x+1|的最小值|x-2|+|x+4|+|x+1|表示的是数轴上的点x到点2、点-4和点-1的距离之和。分别用红色和蓝色和黄色的线段表示距离点2、点-4和点-1把整个数轴分成了4个部分,分别进行研究1.点x在-4的左侧,可以看到三条彩色的线段有重合的部分2.点x在2的右侧3.点x在-4和-1之间4.点x在-1和2之间以上四种情况,三条彩色线段都有重叠的部分,相加的结果一定不是最小的。所以我们必须再考虑,点x在-4、-1或者2的时候,结果发现,只有当点x在点-1时,线段没有重合的部分,所以当x=-1时,|x-2|+|x+4|+|x+1的值最小,是6。绝对值可以表示数轴上两点间的距离,根据这一几何意义,我们可以求若干个距离之和的最小值。在解题的过程中,利用关键点把数轴分为几个部分,然后各个部分分别讨论,这个是关键。二.利用几何方法求最值例1已知y=|x-2|-|x-5|,求y的最大值与最小值.分析此题常见的方法是根据x的取值范围,去绝对值,然后分别讨论求出最大值、最小值.但根据绝对值几何意义解,那就容易多了.解设数轴上表示数2、5、x的点分别为A、B、C.C可在数轴上移动,那么y=|x-2|-|x-5|=AC-BC,如图1,当C点在B点右边时,AC-BC=AB=5-2=3;图1当C点在A点左边时(如C1处),AC-BC=-AB=-3;当C点在线段AB上(包括A、B点)(如在C2处)时,-3≤AC-BC≤3.综上所述,y的最大值为3,最小值为-3.例2已知y=|x-2|+|x-1|,求y的最小值.图2解设数轴上表示数2、1和的点分别为A、B、C,则y=|x-2|+|x-1|=AC+BC(如图2),当C点在A点右边时,AC+BC>AB,即y>1.当C点在B点左边时(如在C1处),AC+BC>AB,即y>1.当C点在线段AB上(包括A、B点)(如在C2处)时,y=AC+BC=AB=1,综上所述y≥1,y的最小值为1.通过上述两题,我们知道,利用绝对值几何意义解决此类问题,显得直观又简单,同时我们还能得出一些有用的结论:如果y=|x-a|-|x-b|,那么y有最大值|a-b|,最小值-|a-b|.如果y=|x-a|+|x-b|,那么y有最小值|a-b|,无最大值.并且还求出最大值,最小值时对应的x值的范围.二.利用界点分段法求最值例3.求代数式∣x-1│+∣x-2│+∣x-3│的最小值分析:根据上题很容易找到三个分界点是x=1、2、3,这样将数轴分成四部分,∣解:这里有三个分界点:1、2、3当x≦1时,原式=-(x-1)-(x-2)-(x-3)=6-3x这时x=1时有最小值3当1<x≦2时,原式=x-1-(x-2)-(x-3)=4-x这时x=2时有最小值2当2<x≦3时,原式=x-1+(x-2)-(x-3)=x这时x没有最小值当x>3时,原式=x-1+x-2+x-3=x这时x没有最小值综合以上几种情况,原式的最小值是2。说明:形如|x-a1|+|x-a2|+……+|x-an|n个绝对值的代数和其最小值的一般规律是:当n为奇数时取中间分界点即x=最小值=,当n为偶数时≤x≤+1时,最小值=,当n为偶数时取中间两个分界点x的取值或中间两个分界点之间的任意实数,即(如求|x+1|+|x+2|+|x+3|+|x+4|+|x+5|的最小值。因为有奇数个分界点,所以当x取中间界点-3时有最小值6,如求|x+1|+|x+2|+|x+3|+|x+4|的最小值,因为例4已知y=|2x+6|-4|x+1|+|x-1|,求y的最大值。分析:首先,对式子|2x+6|-4|x+1|+|x-1|分段讨论后化简,然后分别求出各段中y的最大值,再加以比较可得。解:找分界点,得x=-3,-1,1∵x≦-3∴x-1≦-4∴x≦-3时,y的最小值为-4∴y的最大值为6∵-1<x≦1∴-1≦-x<1∴0≦3-3x<6这时没有最大值当x1时,y=(2x+6)-4(x+1)+(x-1)=1-x∵x1∴1-x<0∴当x1时,y没有最大值综上所述:y的最大值是6课堂练习1.已知y=|x+5|-|x-1|,求y的最大值,最小值.(答:最大值6,最小值-6)2.已知y=|x-2|+|x-6|,求y的最小值.(答:4)3、已知:y=|x-1|+|x-2|+....+|x-2016|的最小值4、已知:x=时y=|x-1|+|x-2|+....+|x-2017|有最小值5求函数y=|x-1|+|2x-1|+……+|8x-1|+|9x-1|的最小值及对应自变量x的求职范围

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