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Algebra · real student question

解不等式 |x − 2| + |x − 5| > 7。

Question

解不等式

∣x−2∣+∣x−5∣>7|x-2|+|x-5|>7

Step-by-step solution

  1. 先找折点,把数轴切开。 每个绝对值都在自己内部为零的地方换公式:分别是 x=2x=2 和 x=5x=5。所以我们分 x<2x<2、2≤x<52\le x<5、x≥5x\ge5 三段讨论;在每一段上两个绝对值都变成一次式。

  2. 情形 1:x < 2(两个内部都为负)。 此时 ∣x−2∣=2−x|x-2|=2-x、∣x−5∣=5−x|x-5|=5-x,两者之和为 7−2x7-2x:

    7−2x>7⟹−2x>0⟹x<07-2x>7\qquad\Longrightarrow\qquad -2x>0\qquad\Longrightarrow\qquad x<0

    除以 −2-2 时不等号要变向。把 x<0x<0 与 x<2x<2 求交集,剩下的就是 x<0x<0。

  3. 情形 2:2 ≤ x < 5(符号一正一负)。 这里 ∣x−2∣=x−2|x-2|=x-2、∣x−5∣=5−x|x-5|=5-x,xx 项正好抵消:

    (x−2)+(5−x)=3>7(x-2)+(5-x)=3>7

    这在区间内对任何 xx 都不成立,所以中间这一段一个解也贡献不出来。两个折点之间,这个和是恒定的 33 —— 也就是 22 到 55 的距离。

  4. 情形 3:x ≥ 5(两个内部都非负)。 此时和为 (x−2)+(x−5)=2x−7(x-2)+(x-5)=2x-7:

    2x−7>7⟹2x>14⟹x>72x-7>7\qquad\Longrightarrow\qquad 2x>14\qquad\Longrightarrow\qquad x>7

    与 x≥5x\ge5 求交集,剩下 x>7x>7。

  5. 把各情形并起来。

    x<0或x>7,(−∞,0)∪(7,∞)x<0\quad\text{或}\quad x>7,\qquad(-\infty,0)\cup(7,\infty)

  6. 用距离的角度再确认一遍。 ∣x−2∣+∣x−5∣|x-2|+|x-5| 就是 xx 到 22 和到 55 的距离之和。它的最小值是两点间距 33,并且在整个 [2,5][2,5] 上都取到;一旦走到区间外,每往外一个单位,和就增加 22。要达到 77 就还得多出 7−3=47-3=4,也就是从折点再往外 22 个单位 —— 于是边界正好落在 2−2=02-2=0 和 5+2=75+2=7 ✓。验算:x=0x=0 时 ∣−2∣+∣−5∣=7|{-2}|+|{-5}|=7,x=7x=7 时 ∣5∣+∣2∣=7|5|+|2|=7,因为是严格不等号,这两点都不取。在 [−20,20][-20,20] 上取 40014001 个精确有理点扫描,每一点的结论都一致 ✓。

Answer

x<0 或 x>7,(−∞,0)∪(7,∞)x<0\ \text{或}\ x>7,\qquad(-\infty,0)\cup(7,\infty)

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