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Algebra · real student question

解不等式 |x + 1| + |x + 2| > 3。

Question

解不等式

∣x+1∣+∣x+2∣>3|x+1|+|x+2|>3

Step-by-step solution

  1. 先找折点。 每个绝对值都在里面的式子为零处换写法:

    x+1=0⇒x=−1,x+2=0⇒x=−2x+1=0\Rightarrow x=-1,\qquad x+2=0\Rightarrow x=-2

    这两个点把数轴切成三段:x<−2x<-2、−2≤x<−1-2\le x<-1、x≥−1x\ge-1。在每一段上,两个绝对值都能换成普通的一次式。

  2. 情形 1:x < -2(两个绝对值里面都是负的)。 此时 ∣x+1∣=−x−1|x+1|=-x-1、∣x+2∣=−x−2|x+2|=-x-2,于是

    −2x−3>3⇒−2x>6⇒x<−3-2x-3>3\Rightarrow -2x>6\Rightarrow x<-3

    除以 −2-2 时不等号要变向。把 x<−3x<-3 与本情形的条件 x<−2x<-2 求交集,剩下 x<−3x<-3。

  3. 情形 2:-2 <= x < -1(正负号混着来)。 这里 ∣x+1∣=−x−1|x+1|=-x-1,但 ∣x+2∣=x+2|x+2|=x+2,两个 xx 项刚好抵消:

    (−x−1)+(x+2)=1>3(-x-1)+(x+2)=1>3

    这对区间里的每一个 xx 都不成立,所以中间这一段毫无贡献。从几何上看,在两个折点之间,两段距离之和恒等于 11。

  4. 情形 3:x >= -1(两个绝对值里面都非负)。 此时

    (x+1)+(x+2)=2x+3>3⇒2x>0⇒x>0(x+1)+(x+2)=2x+3>3\Rightarrow 2x>0\Rightarrow x>0

    与 x≥−1x\ge-1 求交集,剩下 x>0x>0。

  5. 把各情形合并起来。

    x<−3或x>0,即(−∞,−3)∪(0,∞)x<-3\quad\text{或}\quad x>0,\qquad\text{即}\qquad(-\infty,-3)\cup(0,\infty)

  6. 换成距离来理解答案,然后验算。 ∣x+1∣+∣x+2∣|x+1|+|x+2| 就是 xx 到 −1-1 和到 −2-2 的距离之和;它的最小值是两点间距 11,在整个中间区间上都取到,往外每走一个单位就增加 22 —— 所以恰好在每个折点外侧一个单位处达到 33,也就是 x=−3x=-3 和 x=0x=0。核对一下:x=−3x=-3 时 ∣−2∣+∣−1∣=3|{-2}|+|{-1}|=3 ✓,x=0x=0 时 ∣1∣+∣2∣=3|1|+|2|=3 ✓;再把 −8-8 到 88 之间的 16011601 个测试点扫一遍,每一点都与上面给出的解集吻合 ✓。

Answer

x<−3 或 x>0,(−∞,−3)∪(0,∞)x<-3\ \text{或}\ x>0,\qquad (-\infty,-3)\cup(0,\infty)

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