Модулем числа называется само это число, если оно неотрицательное, или это же число с противоположным знаком, если оно отрицательное.
Например, модулем числа 6 является 6, модулем числа -6 тоже является 6.
То есть под модулем числа понимается абсолютная величина, абсолютное значение этого числа без учета его знака.
Обозначается так: |6|, |х |, |а | и т.д.
(Подробнее - в разделе «Модуль числа»).
Уравнения с модулем.
Пример 1 . Решить уравнение |10 х - 5| = 15.
Решение .
В соответствии с правилом, уравнение равносильно совокупности двух уравнений:
10х
- 5 = 15
10х
- 5 = -15
Решаем:
10х
= 15 + 5 = 20
10х
= -15 + 5 = -10
х
= 20: 10
х
= -10: 10
х
= 2
х
= -1
Ответ : х 1 = 2, х 2 = -1.
Пример 2 . Решить уравнение |2 х + 1| = х + 2.
Решение .
Поскольку модуль - число неотрицательное, то х + 2 ≥ 0. Соответственно:
х ≥ -2.
Составляем два уравнения:
2х
+ 1 = х
+ 2
2х
+ 1 = -(х
+ 2)
Решаем:
2х
+ 1 = х
+ 2
2х
+ 1 = -х
- 2
2х
- х
= 2 - 1
2х
+ х
= -2 - 1
х
= 1
х
= -1
Оба числа больше -2. Значит, оба являются корнями уравнения.
Ответ : х 1 = -1, х 2 = 1.
Пример 3
. Решить уравнение
|х
+ 3| - 1
————— = 4
х
- 1
Решение .
Уравнение имеет смысл, если знаменатель не равен нулю - значит, если х ≠ 1. Учтем это условие. Наше первое действие простое - не просто освобождаемся от дроби, а преобрахуем ее так, чтобы получить модуль в чистом виде:
|х + 3| - 1 = 4 · (х - 1),
|х + 3| - 1 = 4х - 4,
|х + 3| = 4х - 4 + 1,
|х + 3| = 4х - 3.
Теперь у нас в левой части уравнения только выражение под модулем. Идем дальше.
Модуль числа есть неотрицательное число - то есть он должен быть больше нуля или равен нулю. Соответственно, решаем неравенство:
4х - 3 ≥ 0
4х ≥ 3
х ≥ 3/4
Таким образом, у нас появилось второе условие: корень уравнения должен быть не меньше 3/4.
В соответствии с правилом, составляем совокупность двух уравнений и решаем их:
х
+ 3 = 4х
- 3
х
+ 3 = -(4х
- 3)
х
+ 3 = 4х
- 3
х
+ 3 = -4х
+ 3
х
- 4х
= -3 - 3
х
+ 4х
= 3 - 3
х
= 2
х
= 0
Мы получили два ответа. Проверим, являются ли они корнями исходного уравнения.
У нас было два условия: корень уравнения не может быть равен 1, и он должен быть не меньше 3/4. То есть х ≠ 1, х ≥ 3/4. Обоим этим условиям соответствует только один из двух полученных ответов - число 2. Значит, только оно и является корнем исходного уравнения.
Ответ : х = 2.
Неравенства с модулем.
Пример 1 . Решить неравенство | х - 3| < 4
Решение .
Правило модуля гласит:
|а | = а , если а ≥ 0.
|а | = -а , если а < 0.
Модуль может иметь и неотрицательное, и отрицательное число. Значит, мы должны рассмотреть оба случая: х - 3 ≥ 0 и х - 3 < 0.
1) При х
- 3 ≥ 0 наше исходное неравенство остается как есть, только без знака модуля:
х
- 3 < 4.
2) При х - 3 < 0 в исходном неравенстве надо поставить знак минус перед всем подмодульным выражением:
-(х - 3) < 4.
Раскрыв скобки, получаем:
-х + 3 < 4.
Таким образом, от этих двух условий мы пришли к объединению двух систем неравенств:
х
- 3 ≥ 0
х
- 3 < 4
х
- 3 < 0
-х
+ 3 < 4
Решим их:
х
≥ 3
х
< 7
х
< 3
х
> -1
Итак, у нас в ответе объединение двух множеств:
3 ≤ х < 7 U -1 < х < 3.
Определяем наименьшее и наибольшее значения. Это -1 и 7. При этом х
больше -1, но меньше 7.
Кроме того, х
≥ 3. Значит, решением неравенства является все множество чисел от -1 до 7, исключая эти крайние числа.
Ответ : -1 < х < 7.
Или: х ∈ (-1; 7).
Дополнения .
1) Есть более простой и короткий способ решения нашего неравенства - графический. Для этого надо нарисовать горизонтальную ось (рис.1).
Выражение |х - 3| < 4 означает, что расстояние от точки х до точки 3 меньше четырех единиц. Отмечаем на оси число 3 и отсчитываем влево и вправо от от него 4 деления. Слева мы придем к точке -1, справа - к точке 7. Таким образом, точки х мы просто увидели, не вычисляя их.
При этом, согласно условию неравенства, сами -1 и 7 не включены во множество решений. Таким образом, получаем ответ:
1 < х < 7.
2) Но есть еще одно решение, которое проще даже графического способа. Для этого наше неравенство надо представить в следующем виде:
4 < х - 3 < 4.
Ведь так оно и есть по правилу модуля. Неотрицательное число 4 и аналогичное отрицательное число -4 являются границами решения неравенства.
4 + 3 < х < 4 + 3
1 < х < 7.
Пример 2 . Решить неравенство | х - 2| ≥ 5
Решение .
Этот пример существенно отличается от предыдущего. Левая часть больше 5 либо равна 5. С геометрической точки зрения, решением неравенства являются все числа, которые от точки 2 отстоят на расстоянии 5 единиц и больше (рис.2). По графику видно, что это все числа, которые меньше или равны -3 и больше или равны 7. А значит, мы уже получили ответ.
Ответ : -3 ≥ х ≥ 7.
Попутно решим это же неравенство способом перестановки свободного члена влево и вправо с противоположным знаком:
5 ≥ х - 2 ≥ 5
5 + 2 ≥ х ≥ 5 + 2
Ответ тот же: -3 ≥ х ≥ 7.
Или: х ∈ [-3; 7]
Пример решен.
Пример 3 . Решить неравенство 6 х 2 - | х | - 2 ≤ 0
Решение .
Число х может быть и положительным числом, и отрицательным, и нулем. Поэтому нам надо учесть все три обстоятельства. Как вы знаете, они учитываются в двух неравенствах: х ≥ 0 и х < 0. При х ≥ 0 мы просто переписываем наше исходное неравенство как есть, только без знака модуля:
6х 2 - х - 2 ≤ 0.
Теперь о втором случае: если х < 0. Модулем отрицательного числа является это же число с противоположным знаком. То есть пишем число под модулем с обратным знаком и опять же освобождаемся от знака модуля:
6х 2 - (-х ) - 2 ≤ 0.
Раскрываем скобки:
6х 2 + х - 2 ≤ 0.
Таким образом, мы получили две системы уравнений:
6х
2 - х
- 2 ≤ 0
х
≥ 0
6х
2 + х
- 2 ≤ 0
х
< 0
Надо решить неравенства в системах - а это значит, надо найти корни двух квадратных уравнений. Для этого приравняем левые части неравенств к нулю.
Начнем с первого:
6х 2 - х - 2 = 0.
Как решается квадратное уравнение - см. раздел «Квадратное уравнение». Мы же сразу назовем ответ:
х 1 = -1/2, х 2 = 2/3.
Из первой системы неравенств мы получаем, что решением исходного неравенства является все множество чисел от -1/2 до 2/3. Пишем объединение решений при х
≥ 0:
[-1/2; 2/3].
Теперь решим второе квадратное уравнение:
6х 2 + х - 2 = 0.
Его корни:
х 1 = -2/3, х 2 = 1/2.
Вывод: при х < 0 корнями исходного неравенства являются также все числа от -2/3 до 1/2.
Объединим два ответа и получим итоговый ответ: решением является все множество чисел от -2/3 до 2/3, включая и эти крайние числа.
Ответ : -2/3 ≤ х ≤ 2/3.
Или: х ∈ [-2/3; 2/3].