在初一上学期的数学学习中,绝对值的化简与运算始终是重点内容,其中求绝对值和的最小值、绝对值差的最大值这两类问题,常常让同学们感到困惑。
其实,只要抓住绝对值的本质概念,结合数轴的直观特性,就能找到通用的解题思路,轻松应对这类题目。
首先要明确绝对值的核心意义 —— 它表示数轴上一个数到原点的距离,拓展来看,两个数的绝对值,本质上就是数轴上对应两点之间的距离。
这一距离属性,正是解决这两类问题的关键突破口。无论是求 “和的最小值” 还是 “差的最大值”,都可以转化为对数轴上点与点之间距离关系的分析,不需要复杂的公式推导,只需借助数轴的直观性就能理清逻辑。
先看绝对值和的最小值问题。
这类问题的核心是找到一个合适的点,使得这个点到数轴上多个固定点的距离之和最小。
要理解其中的规律,不妨从数轴上点的分布入手:当固定点的数量是奇数时,距离之和最小的点,恰好是位于这些固定点正中间的那个点;当固定点的数量是偶数时,距离之和最小的点,不是某个单一的点,而是在中间两个固定点之间的所有点(包括这两个点本身)。
在这个范围内的任意一点,到所有固定点的距离之和都相等,且是最小值。
为什么会有这样的规律?其实本质是 “抵消效应”—— 当选择的点在中间位置时,它到左边点的距离和到右边点的距离能形成平衡,避免因点过于偏左或偏右导致某一侧的距离总和过大。
比如,若点偏左,到右边所有点的距离都会增加,总和自然变大;偏右同理。只有在中间区域,才能让各方向的距离总和达到最小。
掌握这个规律后,解题步骤就很清晰了:
第一步,确定题目中所有固定点在数轴上的位置,这一步需要先明确每个绝对值表达式中 “里面的式子等于 0” 时对应的数值,这些数值就是固定点;
第二步,将这些固定点按照从小到大的顺序在数轴上排列好;
第三步,根据固定点的数量判断最小值所在的区域 —— 奇数个点时,就是正中间的那个点;偶数个点时,就是中间两个点之间的所有区域;
第四步,计算这个区域内任意一点到所有固定点的距离之和,这个和就是最小值。
再来看绝对值差的最大值问题。这类问题与 “和的最小值” 逻辑不同,核心是找到两个点,使得它们到某个动点的距离之差达到最大。
这里要记住一个关键结论:在数轴上,对于任意两个固定点 A 和 B,动点 P 到 A、B 两点的距离之差的最大值,等于 A、B 两点之间的距离本身。
这个结论的本质的是 “距离的极限差”。当动点 P 在数轴上移动时,随着 P 的位置变化,它到 A、B 的距离差会不断变化,但这个差值不会无限增大,而是有一个上限 —— 就是 A、B 两点之间的距离。
比如,当 P 点移动到 A 点的左侧时,此时 P 到 A 的距离是 “P 到 A 的长度”,到 B 的距离是 “P 到 A 的长度加上 A 到 B 的长度”,两者的差就是 “A 到 B 的长度”;
同样,当 P 点移动到 B 点的右侧时,两者的差也是 “A 到 B 的长度”;而当 P 点在 A、B 两点之间时,距离差会小于 A、B 之间的距离。所以无论动点怎么移动,距离差的最大值都不会超过 A、B 两点间的距离。
基于这个结论,解决绝对值差的最大值问题,步骤可以简化为:
第一步,确定题目中两个绝对值表达式对应的固定点,同样是通过 “令绝对值内的式子等于 0” 找到这两个点;
第二步,计算这两个固定点在数轴上的距离,这个距离就是绝对值差的最大值;
第三步,确定此时动点的位置 —— 要么在左边固定点的左侧,要么在右边固定点的右侧,这两个区域内的任意动点,都能使距离差达到最大值。
需要特别提醒同学们,无论是解决哪类问题,都不要急于套用结论,而是先通过数轴理解 “距离” 的本质。
刚开始学习时,可以尝试在草稿纸上画出数轴,标出固定点,再移动动点模拟距离变化的过程,通过直观观察感受规律的合理性。
随着练习增多,就能逐渐摆脱画图,直接通过分析固定点的位置快速得出结果。
另外,要注意区分两类问题的核心差异:“和的最小值” 关注的是 “多个点到一个动点的距离总和”,关键在 “中间区域”;
“差的最大值” 关注的是 “两个点到一个动点的距离之差”,关键在 “两个固定点的外侧区域”。
只要抓住这两个核心,再结合数轴的距离特性,就能轻松突破这两类难点问题,在考试中快速准确地得出答案。
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