絕對值計算機
以 AI 驅動的逐步解題,求解絕對值方程式與不等式
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∑Math Input
|x - 3| = 5
|2x + 1| < 7
|3x - 6| >= 9
|x^2 - 4| = 3
什麼是絕對值?
實數 的絕對值寫作 ,是它在數線上與 的距離:
重要性質:
- 對所有 都有 ,且等號成立的充要條件是 。
- (乘法性)。
- (三角不等式)。
- ,因此 。
幾何意義: 是數線上兩數 與 之間的距離。這正是為什麼絕對值不等式能簡潔地轉化為距離的描述。
絕對值可推廣到複數()以及向量(歐氏範數),但這裡我們著重於大多數作業中使用的實數情況。
如何求解絕對值問題
類型 1:絕對值方程式
,其中 為常數。
- 若 :無解(絕對值永遠不會是負數)。
- 若 :求解 。
- 若 :拆成兩種情況: 或 。分別求解,保留所有有效解。
範例: 拆成 或 ,得 或 。
類型 2:小於型不等式
(或 ),其中 。
等價於:(複合不等式,AND)。
幾何意義: 與 的距離在 以內。
範例: 變為 ,得 。
若 ,則無解(或當 時僅有 )。
類型 3:大於型不等式
(或 ),其中 。
等價於: 或 (析取,OR)。
範例: 變為 或 ,得 或 。
若 ,則每個實數都滿足此不等式。
陷阱:兩邊皆有絕對值
拆成 或 。
驗證解
務必代回原始方程式。在某些情況下,平方或拆解可能引入增根。
應避免的常見錯誤
- 漏掉負值情況: 有兩個解, 與 。初學者常常只寫出正的那個。
- AND 與 OR 用反: 用 AND(介於 與 之間); 用 OR(小於 或大於 )。互換會得到錯誤答案。
- 忘記 必須為非負: 無解,因為恆有 。
- 負值情況的正負號混淆: 給出 ,而不是 。是把整個算式取負後等於 。
- 遺漏增根:求解後務必代回原始方程式。若絕對值結構依賴於 為非負,請加以檢查。
Examples
Step 1: 拆成兩種情況: 或
Step 2: 情況 1:
Step 3: 情況 2:
Step 4: 兩者代回原始方程式皆成立
Answer: 或
Step 1: 小於型不等式:改寫為複合不等式
Step 2:
Step 3: 減 1:
Step 4: 除以 2:
Answer: ,或以區間表示為
Step 1: 大於或等於型:拆成析取
Step 2: 或
Step 3: 情況 1:,所以
Step 4: 情況 2:,所以
Answer: 或
Frequently Asked Questions
絕對值永遠是非負的(≥ 0),所以它不可能等於負數。此方程式無實數解。
|x - a| 是數線上 x 與 a 之間的距離。因此 |x - 3| < 5 表示「x 與 3 的距離在 5 以內」,可轉化為 -2 < x < 8。
|x| < c 表示「x 與 0 的距離在 c 以內」——單一區間(AND)。|x| > c 表示「x 與 0 的距離超過 c」——兩個分開的區間(OR)。幾何意義決定了所使用的邏輯運算子。
拆成兩種情況:x = 2x - 3(得 x = 3)或 x = -(2x - 3)(得 x = 1)。務必將兩個候選解都代回原始方程式檢查。
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