Решите уравнение |x - 1| + |x + 2| = 5 и объясните, как можно систематически разбирать модули; почему такой метод универсален

2 Дек в 09:53
3 +3
0
Ответы
1
Решение.
Разобьём числовую прямую по нулям выражений в модулях: точки x=−2x=-2x=2 и x=1x=1x=1. Получаем три области.
1) x≤−2x\le -2x2. Тогда x−1≤−3<0x-1\le -3<0x13<0, x+2≤0x+2\le0x+20, поэтому
∣x−1∣=1−x,∣x+2∣=−x−2. |x-1|=1-x,\qquad |x+2|=-x-2.
x1∣=1x,x+2∣=x2.
Уравнение даёт (1−x)+(−x−2)=−2x−1=5(1-x)+(-x-2)=-2x-1=5(1x)+(x2)=2x1=5, откуда x=−3x=-3x=3. Принадлежность проверена: −3≤−2-3\le-232.
2) −2≤x≤1-2\le x\le12x1. Тут x+2≥0x+2\ge0x+20, x−1≤0x-1\le0x10, поэтому
∣x−1∣=1−x,∣x+2∣=x+2, |x-1|=1-x,\qquad |x+2|=x+2,
x1∣=1x,x+2∣=x+2,
и сумма равна 1−x+x+2=31-x+x+2=31x+x+2=3. Получаем 3=53=53=5 — решений нет в этой области.
3) x≥1x\ge1x1. Тогда оба выражения неотрицательны:
∣x−1∣=x−1,∣x+2∣=x+2, |x-1|=x-1,\qquad |x+2|=x+2,
x1∣=x1,x+2∣=x+2,
и уравнение даёт (x−1)+(x+2)=2x+1=5(x-1)+(x+2)=2x+1=5(x1)+(x+2)=2x+1=5, откуда x=2x=2x=2. Принадлежность проверена: 2≥12\ge121.
Итого решения: x=−3x=-3x=3 и x=2x=2x=2.
Почему метод универсален. Модуль определяется как
∣u∣={u,u≥0,−u,u<0. |u|=\begin{cases}u,&u\ge0,\\-u,&u<0.\end{cases}
u={u,u, u0,u<0.
При нескольких модульных выражениях достаточно разбить ось по точкам, где каждое выражение меняет знак (корни подмодульных выражений). На каждой полученной области знак каждого подмодуля постоянен, поэтому модули превращаются в обычные линейные (или полиномиальные) выражения, и уравнение упрощается. Число областей конечное (не более 2n2^n2n для nnn модулей), поэтому метод всегда приводит к конечной системе обычных уравнений; в конце нужно проверить границы областей. Это делает метод универсальным и систематическим.
2 Дек в 10:04
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир