绝对值计算器

用 AI 分步解答绝对值方程与不等式

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Math Input
|x - 3| = 5
|2x + 1| < 7
|3x - 6| >= 9
|x^2 - 4| = 3

什么是绝对值?

实数 xx绝对值记作 x|x|,表示它在数轴上到 00 的距离:

x={xif x0xif x<0|x| = \begin{cases} x & \text{if } x \geq 0 \\ -x & \text{if } x < 0 \end{cases}

主要性质:

  • 对所有 xx 都有 x0|x| \geq 0,当且仅当 x=0x = 0 时取等号。
  • xy=xy|xy| = |x||y|(乘法性质)。
  • x+yx+y|x + y| \leq |x| + |y|(三角不等式)。
  • x2=x2|x|^2 = x^2,所以 x=x2|x| = \sqrt{x^2}

几何意义ab|a - b| 是数轴上数 aabb 之间的距离。这正是绝对值不等式能够简洁地转化为距离表述的原因。

绝对值可推广到复数(a+bi=a2+b2|a + bi| = \sqrt{a^2 + b^2})和向量(欧几里得范数),但这里我们关注大多数作业中用到的实数情形。

如何求解绝对值问题

类型 1:绝对值方程

f(x)=c|f(x)| = c,其中 cc 是常数。

  • c<0c < 0无解(绝对值永远不可能为负)。
  • c=0c = 0:求解 f(x)=0f(x) = 0
  • c>0c > 0:分成两种情况:f(x)=cf(x) = c f(x)=cf(x) = -c。分别求解,保留所有有效解。

示例2x3=7|2x - 3| = 7 拆分为 2x3=72x - 3 = 72x3=72x - 3 = -7,得到 x=5x = 5x=2x = -2

类型 2:小于型不等式

f(x)<c|f(x)| < c(或 \leq),其中 c>0c > 0

等价于:c<f(x)<c-c < f(x) < c(一个复合不等式,逻辑「且」)。

几何含义:f(x)f(x)00 的距离不超过 cc

示例2x+1<7|2x + 1| < 7 变为 7<2x+1<7-7 < 2x + 1 < 7,得到 4<x<3-4 < x < 3

c0c \leq 0,则无解(当 c=0c = 0 时仅有 f(x)=0f(x) = 0)。

类型 3:大于型不等式

f(x)>c|f(x)| > c(或 \geq),其中 c0c \geq 0

等价于:f(x)<cf(x) < -c f(x)>cf(x) > c(一个析取式,逻辑「或」)。

示例3x69|3x - 6| \geq 9 变为 3x693x - 6 \leq -93x693x - 6 \geq 9,得到 x1x \leq -1x5x \geq 5

c<0c < 0,则任何实数都满足该不等式。

难点:两边都有绝对值

f(x)=g(x)|f(x)| = |g(x)| 拆分为 f(x)=g(x)f(x) = g(x)f(x)=g(x)f(x) = -g(x)

验证解

始终代回原始方程检验。在某些情形下,平方或拆分可能引入增根。

需要避免的常见错误

  • 漏掉负的情况x=5|x| = 5两个解,x=5x = 5x=5x = -5。初学者常常只写正的那个。
  • 「且」与「或」用反x<c|x| < c 用「且」(介于 c-ccc 之间);x>c|x| > c 用「或」(小于 c-c 或大于 cc)。用反会得到错误答案。
  • 忘记 cc 必须非负f(x)=3|f(x)| = -3 无解,因为 f(x)0|f(x)| \geq 0 恒成立。
  • 负情况下的符号混淆2x3=7|2x - 3| = 7 给出 2x3=72x - 3 = -7,而不是 (2x)3=7-(2x) - 3 = 7。要把整个表达式取负并令其等于 c-c
  • 遗漏增根:求解后始终代回原始方程。如果绝对值结构依赖 f(x)f(x) 非负,要核对这一点。

示例题目

Step 1: 分成两种情况:x3=5x - 3 = 5x3=5x - 3 = -5
Step 2: 情况 1:x=8x = 8
Step 3: 情况 2:x=2x = -2
Step 4: 两个解代回原方程均成立
Answer: x=8x = 8 or x=2x = -2

Step 1: 小于型不等式:改写为复合不等式
Step 2: 7<2x+1<7-7 < 2x + 1 < 7
Step 3: 两边减 1:8<2x<6-8 < 2x < 6
Step 4: 两边除以 2:4<x<3-4 < x < 3
Answer: 4<x<3-4 < x < 3, or in interval notation (4,3)(-4, 3)

Step 1: 大于或等于:拆分为析取式
Step 2: 3x693x - 6 \leq -93x693x - 6 \geq 9
Step 3: 情况 1:3x33x \leq -3,所以 x1x \leq -1
Step 4: 情况 2:3x153x \geq 15,所以 x5x \geq 5
Answer: x1x \leq -1 or x5x \geq 5

常见问题

绝对值总是非负的(≥ 0),所以它永远不可能等于负数。该方程没有实数解。

|x - a| 是数轴上 x 与 a 之间的距离。所以 |x - 3| < 5 表示「x 到 3 的距离在 5 个单位以内」,即 -2 < x < 8。

|x| < c 表示「x 到 0 的距离在 c 以内」——单个区间(逻辑「且」)。|x| > c 表示「x 到 0 的距离大于 c」——两个分开的区间(逻辑「或」)。几何意义决定了逻辑运算符。

分成两种情况:x = 2x - 3(得 x = 3)或 x = -(2x - 3)(得 x = 1)。始终把两个候选解代回原方程检验。

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