绝对值函数是一种基础的数学函数,在高中阶段已经学习过了。它的特点是将输入的自变量取绝对值后输出,表达式为 |x|。然而,绝对值函数在解决实际问题中却具有着很大的应用价值。本文将就如何用绝对值函数解决实际问题进行介绍。
一、绝对值函数的基本概念
在介绍如何应用绝对值函数解决实际问题前,我们先回顾一下绝对值函数的基本概念。
绝对值函数的表达式为 |x|,其中 x 为自变量。当 x >= 0 时,|x| = x;当 x < 0 时,|x| = -x。换句话说,绝对值函数将一个数值的符号去掉,输出它的绝对值。
绝对值函数在图像上的表现形式是一个以原点为对称中心、斜率为正的 V 字形曲线。在 x = 0 处取得最小值 0,而在整个 x 轴上都是连续的。
二、
1. 求两点之间的距离
在平面直角坐标系中,两点之间的距离公式为 √((x2 - x1)² + (y2 - y1)²)。然而,如果要求两点在数轴上的距离,我们可以运用绝对值函数。
例如,求点 A(-3) 和点 B(5) 之间的距离。首先将其表示在数轴上,可以发现 A 和 B 之间的距离为 8。
用绝对值函数来表示这个距离,即:
|5 - (-3)| = 8
可以发现,这个式子与我们上述提到的距离公式非常相似,只是省略了平方根符号。这也是绝对值函数的一大特点:它可以消去一个数值的符号,使得表达式更加简洁。
2. 解不等式
解不等式时,常常需要将绝对值函数用到极致。例如,求解下列不等式:
|x - 2| ≤ 3
首先将不等式拆开来:
-3 ≤ x - 2 ≤ 3
即:
-3 + 2 ≤ x ≤ 3 + 2
即:
-1 ≤ x ≤ 5
因此,将原不等式拆开,可以得到其解集为:
[-1, 5]
这样就解出了该不等式的解集。
3. 线性规划
线性规划是一种优化问题,主要是指求在一定的约束条件下,目标函数取得最优解时的方案。它经常用于制定商业计划或者制造运营问题中。
在解决线性规划问题时,绝对值函数常常被用来表示目标函数。例如,一家餐馆在考虑如何进货时,需要在花费最少的前提下满足食材充足的需求。假设需要购买牛肉和猪肉各一份,价格分别为 3 元和 2 元。由于猪肉和牛肉可以混搭,最多能买一辆挂满的重载卡车。
用 x 表示买猪肉的份数,y表示买牛肉的份数,那么花费函数为:
C(x, y) = 2x + 3y
将约束条件表示成方程:
x + y ≤ 1
x, y ≥ 0
由于是优化问题,需要求出 C(x, y) 的最小值。将绝对值函数应用进去,要求买之后可能收到的退换货费用不超过 1 元,即:
|2x - 3y| ≤ 1
用图解法可以求解,得到最优解x=1/5,y=4/5,C(x,y)=22/5元。
三、总结
绝对值函数在解决实际问题中有着广泛的应用,如求两点之间的距离、解不等式或者用于线性规划等。基本的绝对值函数概念很简单,重要的是如何将其运用到实际问题中去。了解了这些,相信你在应用绝对值函数时会更加得心应手。