Модуль числа. Рівняння та нерівності з модулем
Модуль — операція, що «забуває знак». Через це кожне рівняння з модулем розпадається на кілька випадків, і головна складність теми не в обчисленнях, а в тому, щоб жодного випадку не загубити. Найнадійніший спосіб не заплутатися — тримати в голові геометричний зміст модуля: це відстань. Тоді більшість задач розв'язується малюванням числової прямої, без формального розбору випадків.
Означення
Модуль (абсолютна величина) числа — це його відстань від нуля на числовій прямій; він невід'ємний:
Наприклад, , , . Основні властивості: , , , .
Другий рядок означення часто бентежить: чому , адже це «мінус»? Але якщо від'ємне, то додатне. Наприклад, при маємо . Запис означає «протилежне до », а не «від'ємне число».
Зверни увагу й на те, чого серед властивостей немає: модуля суми. Загалом — перевір на , : ліворуч , праворуч .
Геометричний зміст
Вираз — це відстань між точками і на прямій. Тому дорівнює відстані між точками і . Порухай повзунки:
Рівняння з модулем
Рівняння (при ) означає «відстань від до дорівнює » — таких точок дві:
Якщо — один корінь ; якщо — розв'язків немає (модуль не буває від'ємним).
Розв'яжемо .
- Геометрично: шукаємо точки, віддалені від рівно на ;
- одна праворуч: ;
- друга ліворуч: .
Відповідь: або . Перевірка: ✅ і ✅.
Рівняння розв'язків не має: модуль невід'ємний за означенням, тому дорівнювати від'ємному числу не може. Це перше, на що варто дивитися, — інколи задача розв'язується одним поглядом.
Нерівності з модулем
Нерівність дає проміжок навколо (усі точки, ближчі за ), а — два промені назовні (точки, дальші за ).
Геометрична підказка знімає потребу запам'ятовувати обидві формули. «Відстань менша за » — це коло навколо точки , тобто один проміжок. «Відстань більша за » — усе, що поза ним, тобто два промені. Зверни увагу, що в другому випадку відповідь записують через об'єднання, а не подвійною нерівністю: запис безглуздий.
Розв'яжемо .
- Перепишемо у вигляді відстані: , тобто відстань від до не більша за ;
- це проміжок з центром у і «радіусом» ;
- межі: і .
Відповідь: . Дужки квадратні, бо нерівність нестрога.
Розв'яжемо .
- Шукаємо точки, віддалені від більш ніж на ;
- праворуч: ;
- ліворуч: .
Відповідь: — саме об'єднання двох променів, а не проміжок.
Типові помилки
- Знаходять лише один корінь рівняння. Рівняння при дає два випадки.
- Розв'язують рівняння з від'ємною правою частиною. Тут одразу «розв'язків немає».
- Плутають проміжок із двома променями. «Менше» — усередині, «більше» — назовні.
- Записують «більше» подвійною нерівністю. Для двох променів потрібне об'єднання.
- Вважають, що або що модуль просто «прибирає мінус із запису». При невідомому знаку виразу треба розглядати випадки.
Перевір себе
Корені рівняння вводь через «;» (напр. -2; 6), порядок не важливий.