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絕對值不等式

絕對值不等式是含有絕對值的不等式,例如 |x − 2| ≤ 3。解法的關鍵是把絕對值看成距離:|x − 2| ≤ 3 是 x 到 2 的距離不超過 3,所以 −1 ≤ x ≤ 5;|x − 2| > 3 是距離超過 3,解是 x < −1 或 x > 5。小於型的解是中間一段,大於型的解是左右兩邊。

108 課綱把絕對值方程式和絕對值不等式排在高一,國中不教。國一在負數單元學到絕對值表示數線上的距離,也學過不含絕對值的一元一次不等式,這兩個合起來就是讀這頁需要的基礎。

先看重點

  • |x − a| ≤ b 表示 x 到 a 的距離不超過 b,解是 a − b ≤ x ≤ a + b。
  • |x − a| ≥ b 表示距離至少是 b,解是 x ≤ a − b 或 x ≥ a + b。
  • |x + 1| 要看成 |x − (−1)|,距離是從 −1 量起,不是從 1。
  • b 是負數時,|x − a| < b 無解,|x − a| > b 所有實數都是解。

絕對值不等式是什麼,幾年級學

絕對值不等式就是不等式裡出現絕對值,例如 |x| < 4、|x − 2| ≤ 3、|2x − 3| ≥ 5。因為 |x − a| 是數線上 x 到 a 的距離,這類不等式其實是在問:哪些數離 a 的距離比 b 近,或比 b 遠。

國一課程明訂絕對值只用來表示數線上兩點的距離,不處理絕對值方程式和絕對值不等式,所以這是高一數與量的內容。高一以 |x − a| ≤ b 這類型式為主,會連結到誤差範圍,例如產品標示的公差,並且開始用區間符號寫不等式的解。

絕對值不等式公式

下面的公式都假設 b > 0。小於型把絕對值拆成一個連續不等式,大於型拆成兩個不等式,中間用「或」連接。

|x| < b−b < x < b離 0 的距離小於 b,解在中間一段
|x| > bx < −b 或 x > b離 0 的距離大於 b,解在兩邊
|x − a| ≤ ba − b ≤ x ≤ a + b以 a 為中心,左右各 b
|x − a| ≥ bx ≤ a − b 或 x ≥ a + b等號表示端點也算
|px + q| < b−b < px + q < b,再解出 xp 是負數時,同除以 p 不等號要變方向

小於型:|x − 2| ≤ 3

以 2 為中心,往左 3 到 −1,往右 3 到 5,中間這一段的每個數到 2 的距離都不超過 3。不等式有等號,所以端點 −1 和 5 也是解,在數線上畫實心點。

距離 3距離 3|x − 2| ≤ 3 的解:−1 ≤ x ≤ 5−3−2−101234567
|x − 2| ≤ 3 的解是 −1 ≤ x ≤ 5,兩端畫實心點

大於型:|x + 1| > 4

|x + 1| = |x − (−1)|,中心是 −1。往左 4 到 −5,往右 4 到 3,離 −1 超過 4 的數在 −5 的左邊和 3 的右邊。沒有等號,端點不算,畫空心點。

距離 4距離 4|x + 1| > 4 的解:x < −5 或 x > 3−7−6−5−4−3−2−1012345
|x + 1| > 4 的解是 x < −5 或 x > 3,兩端畫空心點

絕對值不等式解法例題

解題步驟:先把絕對值裡面整理成 x − a 的樣子,判斷是小於型還是大於型,套用公式拆開,最後解出 x,必要時代一個數驗算。

例 1解 |x − 2| ≤ 3。

  1. 小於型:−3 ≤ x − 2 ≤ 3
  2. 三邊都加 2:−1 ≤ x ≤ 5

答:−1 ≤ x ≤ 5

例 2解 |x + 1| > 4。

  1. 大於型:x + 1 < −4 或 x + 1 > 4
  2. x < −5 或 x > 3

答:x < −5 或 x > 3

例 3解 |2x − 3| < 7。

  1. −7 < 2x − 3 < 7
  2. 三邊都加 3:−4 < 2x < 10
  3. 三邊都除以 2:−2 < x < 5

答:−2 < x < 5

例 4解 |5 − 2x| ≥ 1。

  1. |5 − 2x| = |2x − 5|,改寫成 |2x − 5| ≥ 1
  2. 2x − 5 ≤ −1 或 2x − 5 ≥ 1
  3. 2x ≤ 4 或 2x ≥ 6,x ≤ 2 或 x ≥ 3

答:x ≤ 2 或 x ≥ 3

例 5|x − 1| < 3 的整數解有幾個?

  1. −3 < x − 1 < 3,所以 −2 < x < 4
  2. 整數有 −1、0、1、2、3

答:5 個

例 6解 |x + 3| ≤ 0 和 |x| < −2。

  1. 絕對值不會小於 0,|x + 3| ≤ 0 只能是 |x + 3| = 0,x = −3
  2. 絕對值不會小於 −2,|x| < −2 沒有解

答:x = −3;|x| < −2 無解

用絕對值不等式表示誤差範圍

產品標示 50 ± 0.2 公釐,意思是實際長度和 50 公釐最多差 0.2 公釐,寫成絕對值不等式就是 |x − 50| ≤ 0.2。反過來,一個範圍的中點就是 a,範圍長度的一半就是 b。

例 1零件長度標示 50 ± 0.2 公釐,合格的長度 x 在什麼範圍?

  1. |x − 50| ≤ 0.2
  2. 50 − 0.2 ≤ x ≤ 50 + 0.2

答:49.8 ≤ x ≤ 50.2 公釐

例 2把 49.5 ≤ x ≤ 50.5 寫成絕對值不等式。

  1. 中點 a = (49.5 + 50.5) ÷ 2 = 50
  2. 一半長度 b = (50.5 − 49.5) ÷ 2 = 0.5

答:|x − 50| ≤ 0.5

高一的區間寫法

高一解不等式時會用區間符號寫答案:方括號表示包含端點,圓括號表示不包含端點,∞ 讀作無限大,旁邊一律用圓括號。兩段的解用聯集符號 ∪ 連起來。

不等式的解區間寫法數線上的端點
−1 ≤ x ≤ 5[−1, 5]兩端實心
−2 < x < 5(−2, 5)兩端空心
x ≥ 3[3, ∞)3 實心,往右延伸
x < −5 或 x > 3(−∞, −5) ∪ (3, ∞)−5 和 3 空心,往兩邊延伸

絕對值不等式常見的錯

  • 大於型寫成 −3 > x − 2 > 3:沒有數同時小於 −3 又大於 3,大於型一定要拆成兩段,用「或」連接。
  • 把 |x + 1| 的中心當成 1:x + 1 = x − (−1),中心是 −1。
  • |5 − 2x| 直接拆開後除以 −2 忘了變號:最簡單的做法是先改寫成 |2x − 5|,絕對值裡面整體乘以 −1 不會改變絕對值。
  • 端點搞錯:有等號的 ≤、≥ 包含端點,畫實心點;沒有等號的 <、> 不包含端點,畫空心點。

先複習這些國中主題

絕對值不等式需要的國中基礎有三個:絕對值是距離、正負數的計算,以及一元一次不等式的解法。不熟的地方可以先回去看。

常見問題

絕對值不等式怎麼解?

把 |x − a| 看成 x 到 a 的距離。|x − a| ≤ b 的解是 a − b ≤ x ≤ a + b;|x − a| ≥ b 的解是 x ≤ a − b 或 x ≥ a + b,b 要是正數。

絕對值不等式是國中還是高中教的?

高中。108 課綱在國一只用絕對值表示數線上的距離,絕對值方程式和絕對值不等式排在高一。

大於和小於的解有什麼不同?

小於型的解是以 a 為中心的一段,例如 |x − 2| < 3 的解是 −1 < x < 5;大於型的解是左右兩邊,例如 |x − 2| > 3 的解是 x < −1 或 x > 5。

|x| < −1 有解嗎?

沒有。絕對值一定大於或等於 0,不可能小於 −1。反過來 |x| > −1 對所有實數都成立。

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