不等式 02 三角绝对值不等式的性质

三角绝对值不等式\(\vert\vert a\vert-\vert b\vert\vert\leqslant\vert a\pm b\vert\leqslant\vert a\vert+\vert b\vert\)具有以下重要性质:

不等号的方向性与取值范围

不等式明确给出了\(\vert a\pm b\vert\)的取值范围,其值介于\(\vert\vert a\vert-\vert b\vert\vert\)与\(\vert a\vert+\vert b\vert\)之间,体现了绝对值运算对于实数运算结果的一种约束和范围界定。

等号成立条件

\(\vert a + b\vert=\vert a\vert+\vert b\vert\)等号成立条件:

当且仅当\(ab\geqslant0\)时等号成立,即\(a\)、\(b\)同号(同为正或同为负)或者至少有一个为\(0\)。

例如,

当\(a = 3\),\(b = 2\)时,\(\vert3 + 2\vert=\vert3\vert+\vert2\vert = 5\);

当\(a=-3\),\(b = -2\)时,\(\vert-3-2\vert=\vert-3\vert+\vert-2\vert = 5\).

\(\vert\vert a\vert-\vert b\vert\vert=\vert a + b\vert\)等号成立条件:

当且仅当\(ab\leqslant0\)(即\(a\)、\(b\)异号)且\(\vert a\vert\geqslant\vert b\vert\)时,左边式子等号成立;

当且仅当\(ab\leqslant0\)(即\(a\)、\(b\)异号)且\(\vert b\vert\geqslant\vert a\vert\)时,右边式子等号成立。

例如,当\(a = 3\),\(b=-2\),\(\vert\vert3\vert-\vert-2\vert\vert=\vert3-2\vert = 1\).

对多个数的推广

\(\vert a + b + c\vert\leqslant\vert a\vert+\vert b\vert+\vert c\vert\):该不等式可以看作是三角绝对值不等式的一种推广。

其证明可基于\(\vert a + b\vert\leqslant\vert a\vert+\vert b\vert\),将\(a + b\)看作一个整体,即

\(\vert a + b + c\vert=\vert (a + b) + c\vert\leqslant\vert a + b\vert+\vert c\vert\leqslant\vert a\vert+\vert b\vert+\vert c\vert\).

几何意义

从几何角度理解,在数轴上,\(\vert a\vert\)表示点\(a\)到原点的距离,\(\vert a - b\vert\)表示点\(a\)与点\(b\)之间的距离。

对于\(\vert a + b\vert\leqslant\vert a\vert+\vert b\vert\),可以想象为在数轴上从原点出发,先到达点\(a\),再从点\(a\)出发到达点\(a + b\)的总距离不超过从原点分别到点\(a\)和点\(b\)的距离之和。

当\(a\)、\(b\)同号时,总距离等于两个距离之和;

当\(a\)、\(b\)异号时,总距离小于两个距离之和.

运算性质

不等式具有传递性,若\(\vert a\vert\leqslant\vert b\vert\)且\(\vert b\vert\leqslant\vert c\vert\),则\(\vert a\vert\leqslant\vert c\vert\),这一性质在利用三角绝对值不等式进行放缩和推导时非常有用,可以帮助我们逐步缩小或扩大不等式的范围,以达到证明或求解的目的。

数学基础 - 中初数学、高中数学

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