進入中學(xué)后,水系擴大到有理數(shù),隨著負數(shù)的引入,反對數(shù)和絕對值進入教科書也是順理成章的事情。
絕對值是中學(xué)數(shù)學(xué)的一個重要概念,也是七年級的學(xué)習(xí)難點之一。下面我們來談?wù)劷^對值的定義和化簡,以及相關(guān)例題的精解。開場故事:一場激烈的辯論會
小學(xué)數(shù)學(xué)和具體的數(shù)打交道,進入中學(xué)后開始接觸用字母代替數(shù)。這不僅增加了一層抽象程度,還讓一些同學(xué)感覺不適應(yīng)。
初一(14)班的小李同學(xué)問小王:“-a是負數(shù)嗎?”
小王回答說:“是負數(shù),因為a前面有個-號。”
旁邊的小張說:“不一定是負數(shù),因為字母a可以是任何數(shù),如果a是負數(shù)的話,那么-a就是正數(shù)了,所以-a是負數(shù)或正數(shù)。”
另一旁的小楊插話了,他說:“如果a是零呢?”
大家“??!”地一聲,小李激動了,大聲說:“-a到底是什么數(shù)?怎么回答?”大家議論紛紛。
班上的數(shù)學(xué)科代表小周站起來,他慢條斯理地說:“其實-a到底是什么數(shù),大家辯論得差不多了,只是如何準確地表達的問題?!?/p>
如果用文字語言來回答,應(yīng)該是:
當a為正數(shù)時,-a為負數(shù);
當a為負數(shù)時,-a為正數(shù);
當a為0時,-a為0。
如果用數(shù)學(xué)符號語言來表述,則是:
當a>0時,-a<0;
當a<0時,-a>0;
當a=0時,-a=0.
小周的總結(jié)非常正確。小周在這里使用了“窮舉法”。所謂窮舉法,就是在討論一個問題時,把所有可能的情況都一一列舉出來,一個不重,一個不漏,然后對各種情況逐一分析,去掉不合條件的,留下符合條件的,最后作出結(jié)論。這是一種重要的數(shù)學(xué)思想方法——分類討論的思想方法。這種思想方法貫穿于初中、高中和大學(xué)的學(xué)習(xí)當中,希望同學(xué)們能引起足夠的重視。
絕對值的定義
在一次數(shù)學(xué)測驗中,試卷里有這樣一道填空題:若|a|=-a,則a____0.
小李同學(xué)填的是“<”號,即a<0.評卷的老師在這個答案的后面打了一個“?”,并扣了分。卷子發(fā)下來,小李同學(xué)一看,認為是老師批改錯了,就去找數(shù)學(xué)陳老師,說:
圖一
圖二
這是絕對值的定義,寫得明明白白,a<0時,
|a|=-a,我怎么會錯呢?
數(shù)學(xué)陳老師說:這兩個公式都沒錯,是絕對值的定義。絕對值記作|a|,這個公式,即|a|的表達式,符合一個不重,一個不漏的原則,但是用起來卻很容易出差錯。
由|a|=-a,應(yīng)該得出a≤0,因為a=0也符合條件,如果只得出a<0,就漏掉了一個a=0,當然是不對的。這個知識點,有一次全國初中數(shù)學(xué)競賽還考過。同理,由|a|=a,應(yīng)該得出a≥0,而不是a>0.
但是,如果絕對值這樣定義:
圖三
又是不合理的!為什么不合理?因為a=0重復(fù)了兩次!違反了“不重不漏”的原則。
總結(jié):老師的批改沒有錯。我們應(yīng)從小李同學(xué)的錯誤答案中吸取教訓(xùn),答題時應(yīng)該認真、細致、全面地考慮問題。
讓我們再重溫一下絕對值的定義。
圖一和圖二是三分支和兩分支表述的代數(shù)定義。
也請同學(xué)們理解:
若|a|=a,則a≥0,
若|a|=-a,則a≤0.
用文字語言定義:
正數(shù)的絕對值是它本身;負數(shù)的絕對值是它的相反數(shù);0的絕對值是0。
絕對值的幾何定義:在數(shù)軸上表示一個數(shù)的點到原點的距離,叫做這個數(shù)的絕對值。
上面關(guān)于絕對值的定義蘊含著下面幾個重要的結(jié)論:
(1)任何有理數(shù)的絕對值都是非負數(shù),即
|a|≥0;
(2)兩個絕對值相等的數(shù),它們或者相等,或者互為相反數(shù),即|a|=|b|,那么a=b或a=-b;
(3)一個數(shù)的絕對值是它本身,這個數(shù)必定是非負數(shù),即如果若|a|=a,那么a≥0;
一個數(shù)的絕對值是它的相反數(shù),這個數(shù)必定是非正數(shù),即如果|a|=-a,那么a≤0.
(4)絕對值為0的數(shù),只有0自身。即如果|a|=0,那么a=0.
這些結(jié)論在解決與絕對值有關(guān)的問題時,非常有用。
絕對值化簡
其實,上面說的絕對值的概念和定義,已經(jīng)包含了絕對值化簡的方法。
在去掉絕對值符號時,我們需要判斷是否變號。舉個例子:
|a-b|=a-b,(a-b)≥0;
|a-b|=-(a-b)=b-a,(a-b)<0.
遇到絕對值符合里面有字母的時候,一定要分類討論,非負性是絕對值的重要性質(zhì),所以在去掉絕對值符號時,要保證每一個絕對值都不是負數(shù)。下面請看例題:
計算|1-a|+|2a+1|+|a|的值(其中a<-2)。
∵|1-a|=1-a>0;
|2a+1|=-(2a+1)>0;
|a|=-a>0.
∴原式=1-a-2a-1-a
=-4a.
把題目改一下,去掉a<-2的限制,你還會不會做呢?
題目雖然變復(fù)雜了,但是牢記絕對值的非負性,完全可以做對。解題思路是先分類討論,再綜合在一起得到答案。
具體解法是先求出使絕對值等于0的a值,即找零點,幾個零點把數(shù)軸分為幾段再分類討論。這就是零點分段法。最后再綜合起來寫出答案。
本題有3個零點,它們是-1/2,0,1。
∵當a<-1/2時,原式=1-a-(2a+1)-a
=1-a-2a-1-a=-4a
當-1/2≤a<0時,原式=1-a+2a+1-a
=2;
當0≤a<1時,原式=1-a+2a+1+a
=2a+2;
當a≥1時,原式=a-1+2a+1+a
=4a.
∴
運用題設(shè)中的隱含條件
例1 已知:|x-2|+x-2=0,求:x+2的最大值。
因為|x-2|+x-2=0,所以|x-2|=-(x-2),根據(jù)絕對值的概念,一個數(shù)的絕對值等于它的相反數(shù)時,這個數(shù)為負數(shù)或零,所以x-2≤0,即x≤2,這表示x的最大值為2,所以x+2的最大值為4。
利用數(shù)軸獲取信息
例2 有理數(shù)a,b、c在數(shù)軸上的位置如圖1所示,化簡|a|+ |b|+|a+b|+|b-c|式子。
圖一
觀察數(shù)軸可知a<0,c>b>0,且|c|>|b|>|a|,則a+b>0,b-c<0, 所以
原式=-a+b+a+b-b+c=b+c
最后一道難題
遇到難題的慌張
例3 化簡||x-1|-2|+|x+1|
這道題有點難,有的同學(xué)完全不會做。
有句話叫“難者不會,會者不難”。
明朝數(shù)學(xué)家程大位說過:“難者,難也。然似難而實非難也?!?,其難題唯在乎立法,立法既明,則迎刃而破,又何難之有哉。”
找到解題方法,就不難了。
題目有三個絕對值,先確定零點值,再用零點分段法分類討論。雙層絕對值就分步驟去絕對值符號。
題目有三個零點,即-1,1,3,這三個點把數(shù)軸分為四段,分段討論。
解:
(1)當X<-1時,
原式=|1-x-2|-X-1
=|-X-1|-X-1
=-X-1-X-1
=-2X-2
(2)當1>X ≥-1時,
原式=|1-X-2|+X+1
=|-X-1|+X+1
=X+1+X+1
=2X+2
(3)當3>X≥1時,
原式=|X-1-2|+X+1
=|X-3|+X+1
=3-X+X+1
=4
(4)當X≥3時,
原式=|X-1-2|+X+1
=|X-3|+X+1
=X-3+X+1
=2X-2
綜上所述,絕對值在初中數(shù)學(xué)中有著重要地位,貫穿于整個初中代數(shù)、幾何的各個角落。絕對值是重要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識,蘊含了豐富的數(shù)學(xué)思想和方法,如數(shù)形結(jié)合思想、化歸思想、分類討論思想等,應(yīng)當引起足夠的重視。
附錄:絕對值相關(guān)學(xué)習(xí)資料
下次我們談?wù)劷^對值的幾何意義,敬請期待。
科學(xué)尚未普及,媒體還需努力。感謝閱讀,再見。
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