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解含絕對值不等式的捷徑與誤區(qū)

2013-12-29 00:00:00馬洪超

我們先來解一個不等式:

解關(guān)于x的不等式2x-1>3-x.

最直接的想法是去掉絕對值,當(dāng)然這也是解決含絕對值問題的基本思想,于是有下面的解法.

解法1

2x-1>3-x

另外,我們知道當(dāng)a≥0時,x>a?圳x>a或x<-a,利用這個原理,可以有如下的解法.

解法2

以上兩種方法容易理解,且由于緊扣高中絕對值不等式的知識點,不失為好方法. 然而,就筆者所知,有同學(xué)在學(xué)習(xí)中,覺得有比以上兩種更簡單的解法.

解法3

的確,這種解法非常簡潔,但是我們也往往產(chǎn)生疑問:這種解法為什么是對的?它的原理是什么?現(xiàn)給出如下證明.

定理1 關(guān)于x的不等式f(x)解集為{x-g(x)

于是上述不等式的解集用集合語言表述即為

推論1 {xf(x)≤g(x)}={x-g(x)≤f(x)≤g(x)}.

進(jìn)一步的,我們也可以得到下面的結(jié)論.

定理2 關(guān)于x的不等式f(x)>g(x)的解集為{xf(x)>g(x)或f(x)< -g(x)}.

推論2 {xf(x)≥g(x)}={xf(x)≥g(x)或f(x)≤-g(x)}.

當(dāng)然,定理2的證明也可不借助定理1而單獨給出證明:f(x)>g(x)?圳g(x)≥0,f(x)>g(x)或f(x)<-g(x)或g(x)<0,x∈R.

又由于當(dāng)g(x)<0時,{xf(x)>g(x)}∪{xf(x)<-g(x)}=R,

因此上式等價于

g(x)≥0,f(x)>g(x)或f(x)<-g(x)或

g(x)<0,f(x)>g(x)或f(x)<-g(x)

?圳f(x)>g(x)或f(x)<-g(x),

即{xf(x)>g(x)}={xf(x)>g(x)或f(x)<-g(x)}.

因此,解法3是正確的解法,運用上述兩個定理來解形如“f(x)>g(x)或f(x)

不少同學(xué)甚至老師會給出如下解法.

可是也有這樣的解法.

原不等式總成立,

解法1和解法2 的結(jié)果不一致!究竟哪種解法是對的?仔細(xì)審視兩種解法的過程,我們可以肯定解法2是沒有問題的,那么,解法1是哪一步錯了呢?

實際上,解法1中的步驟①到②是不等式的移項,沒有問題;③④⑤⑥是求最值的過程,本身不存在問題;⑦是③的等價轉(zhuǎn)化,也不存在問題;錯誤其實來源于②到③不是等價的轉(zhuǎn)化!

為了更清楚地說明這個問題,我們把問題進(jìn)行一般化來研究.

對任意的x∈[m,n],f(x,a)>g(x)恒成立,求實數(shù)a的取值范圍.

問題等價于求集合{af(x,a)>g(x),對于?坌x∈[m,n]}. 為此,我們設(shè)

A={af(x,a)>g(x),對于?坌x∈[m,n]},

B={af(x,a)>g(x),對于?坌x∈[m,n]},

C={af(x,a)<-g(x),對于?坌x∈[m,n]},

解法1認(rèn)為A=B∪C,這是否正確呢?我們來舉一個反例.

既然對于例2這種類型的題目,不能采用解法1的辦法,那應(yīng)該怎樣解決呢?解法2給了我們答案,最穩(wěn)妥的辦法應(yīng)是進(jìn)行分類討論,正確地去掉絕對值,使不等式不含絕對值,這樣就好辦了.

值得一提的是,對于形如“f(x,a)

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