我们来聊一个看起来有点绕的数学问题:“a的绝对值等于-a”。你第一次看到这个式子 |a| = -a 的时候,可能会觉得有点奇怪。绝对值不是说一个数到0的距离,应该是正的吗?怎么会等于一个负数呢?其实,这里的“-a”不一定是个负数。
我们先拆开来看。
绝对值的定义是什么?一个数在数轴上,它对应的点到原点(0点)的距离,就叫这个数的绝对值。距离是没有负数的,所以一个数的绝对值肯定是个非负数,也就是要么是正数,要么是0。
举几个例子:
3的绝对值是3,写作 |3| = 3。
-3的绝对值也是3,写作 |-3| = 3。
0的绝对值是0,写作 |0| = 0。
这个定义很简单,就是把一个数前面的负号去掉。如果是正数或者0,它本身就是它的绝对值。
现在回到我们今天讨论的那个式子:|a| = -a。
这个等式在什么情况下才能成立呢?我们来分情况讨论一下。
第一种情况:a是正数
我们随便找一个正数,比如 a = 5。
那么,|a| 就是 |5|,结果是 5。
而 -a 就是 -5。
这样一来,5 = -5,这显然是不对的。
所以,当a是正数的时候,|a| = -a 这个等式不成立。
第二种情况:a是0
如果 a = 0。
那么,|a| 就是 |0|,结果是 0。
而 -a 就是 -0,结果也是 0。
这样一来,0 = 0,这个等式成立。
所以,当a等于0的时候,|a| = -a 是成立的。
第三种情况:a是负数
我们再随便找一个负数,比如 a = -5。
那么,|a| 就是 |-5|,根据绝对值的定义,结果是 5。
而 -a 是多少呢?注意,这里是关键。a 本身是 -5,那么 -a 就是 -(-5)。两个负号放在一起,就变成了正号,所以 -(-5) 的结果是 5。
这样一来,|a| = 5,-a = 5,所以 5 = 5。这个等式也成立。
所以,当a是负数的时候,|a| = -a 也是成立的。
把上面这几种情况合在一起看,我们就能得出一个结论:当 a 是负数或者 a 是 0 的时候,等式 |a| = -a 成立。 换句话说,只要 a 不大于 0(a ≤ 0),这个式子就是对的。
这个结论有什么用呢?在解数学题的时候,这个结论可以直接拿来用,帮我们简化问题。
比如,你碰到一道题,说要解一个方程:|x – 2| = -(x – 2)。
如果你不了解我们今天说的这个结论,你可能会觉得很复杂,要去分情况讨论 x – 2 是大于0还是小于0。
但现在你懂了。这个方程的形式,正好就是 |a| = -a 的形式。在这里,a 就等于 (x – 2)。
既然这个等式成立,那么就说明 (x – 2) 这个整体,必须满足我们上面得出的结论,也就是 (x – 2) ≤ 0。
于是,这个看起来复杂的绝对值方程,一下子就变成了一个简单的不等式:
x – 2 ≤ 0
解这个不等式就太简单了,两边同时加上2,就得到:
x ≤ 2
所以,所有小于等于2的x,都是这个方程的解。你看,一个看起来挺唬人的绝对值问题,就这么轻松地解决了。这就是理解这个小知识点的好处,它能帮你把复杂问题变简单。
我们还可以从图像的角度来理解这件事。
我们画两个函数的图像:
第一个函数是 y = |x|。
第二个函数是 y = -x。
y = |x| 的图像你可能见过,它是一个V字形,顶点在原点(0,0),对称轴是y轴。当x是正数时,y=x;当x是负数时,y=-x。
y = -x 的图像是一条直线,它经过原点(0,0),并且从左上角斜着画到右下角。
现在,我们把这两个图像画在同一个坐标系里。你会发现,在y轴的左边以及y轴本身(也就是x ≤ 0的区域),那条直线 y = -x 和那个V字形的图像是完全重合的。
这说明了什么?
这说明,当 x ≤ 0 的时候,|x| 的值就等于 -x 的值。这和我们通过代数方法得出的结论是完全一样的,只是换了一种更直观的方式来表达。
所以,|a| = -a 这个式子,本质上是在告诉你 a 的取值范围。它不是一个让你去计算a的具体值的方程,而是一个描述a的性质的条件。看到它,你脑子里就要立刻反应过来:哦,这个 a,肯定不是一个正数。
我们再来深化一下。为什么我们一开始会觉得 |a| = -a 奇怪?是因为我们潜意识里把“-a”看成了一个负数。这是我们从小学开始养成的习惯,看到一个数前面带了负号,就觉得它肯定是负的。但到了初中,引入了字母代数之后,这个想法就要改一改了。一个代数式是正是负,不能光看它前面有没有负号。
当 a 本身是正数(比如 a = 5)时,-a(-5)才是负数。
当 a 本身是负数(比如 a = -5)时,-a(-(-5) = 5)就变成正数了。
所以,-a 只是表示“a的相反数”,它到底是正是负,完全取决于 a 自己是正是负。 一旦你理解了“-a”不一定是负数,那么理解 |a| = -a 就很简单了。这个等式是在说:“a的绝对值,等于a的相反数”。
我们再回头看看绝对值的定义,很多教科书上会这样写:
如果 a > 0,那么 |a| = a。
如果 a = 0,那么 |a| = 0。
如果 a < 0,那么 |a| = -a。
你看第三条,当 a 是一个负数时,它的绝对值就等于 -a。这和我们今天讨论的结论是完全一致的。因为当 a 是负数时,-a 才是一个正数,这才符合绝对值是“非负数”的定义。
所以,|a| = -a 这个式子,其实是绝对值定义的一部分。它告诉我们,对于任何小于等于零的数,它的绝对值就是它的相反数。这不仅仅是一个解题技巧,更是我们理解绝对值这个概念的基石之一。掌握了它,你对代数世界的理解就又加深了一层。

七点爱学
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