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Teoria

Equazioni e disequazioni con il valore assoluto

La definizione per casi del valore assoluto, le sue proprietà, e i sistemi che risolvono equazioni e disequazioni con uno o più moduli.

In questa pagina
  1. Definizione e significato geometrico
  2. Proprietà
  3. L’equazione |A| = k
  4. L’equazione |A| = |B|
  5. L’equazione |A| = B
  6. Le disequazioni |A| < k e |A| ≤ k
  7. Le disequazioni |A| > k e |A| ≥ k
  8. Disequazioni con espressione al secondo membro
  9. Due valori assoluti: lo studio per zone

Definizione e significato geometrico

Valore assoluto

Il valore assoluto di un numero reale è

Il risultato non è mai negativo: quando , il numero è positivo. Per esempio e . Ogni regola risolutiva di questo capitolo discende da questa definizione per casi.

x y -5-4-3-2-112345-112345 O
y = |x|: per x ≥ 0 coincide con y = x, per x < 0 con y = −x

Il valore assoluto come distanza

Per , il numero è la distanza tra e sulla retta reale; in particolare è la distanza di dall’origine. Questa lettura traduce equazioni e disequazioni in condizioni sui punti della retta e permette di controllare i risultati. Per esempio è soddisfatta dai punti a distanza da , cioè e .

Proprietà

Proprietà del valore assoluto

Per ogni valgono

La prima si verifica esaminando i quattro casi sui segni di e e serve a scomporre un modulo, per esempio . La seconda vale perché e differiscono al più per il segno, che il quadrato cancella; poiché i moduli non sono negativi, confrontare due moduli equivale a confrontare i loro quadrati, e su questa osservazione si fonda la risoluzione di per elevamento al quadrato. La terza è la disuguaglianza triangolare e viene usata nelle maggiorazioni, per esempio nel capitolo sui limiti: per e si ha , e l’uguaglianza vale quando e hanno lo stesso segno.

Attenzione

Il modulo non si toglie riscrivendo : l’uguaglianza vale solo dove . Per esempio è falsa in , poiché mentre . Dove vale invece .

L’equazione |A| = k

Equazione della forma |A| = k

è un’espressione nella variabile e una costante. I soli numeri con valore assoluto sono e , quindi i casi sono tre.

  • : .
  • : , perché il solo numero con valore assoluto nullo è .
  • : nessuna soluzione, perché per ogni .

Esempio

. Poiché , l’equazione equivale a

quindi oppure : i due punti a distanza da .

L’equazione |A| = |B|

Equazione della forma |A| = |B|

Due numeri hanno lo stesso valore assoluto quando sono uguali oppure opposti, quindi

Non serve alcuna condizione aggiuntiva, perché i due membri non sono mai negativi.

Esempio

equivale a

quindi oppure , cioè .

L’equazione |A| = B

Equazione della forma |A| = B

Se il secondo membro è un’espressione nella variabile, il primo membro non è mai negativo, quindi l’equazione impone anche la condizione :

Le soluzioni delle due equazioni che non soddisfano la condizione vanno scartate.

Esempio

:

Il primo sistema dà , che soddisfa la condizione poiché ; il secondo dà , che non la soddisfa, poiché . La soluzione è .

Le disequazioni |A| < k e |A| ≤ k

Disequazione della forma |A| < k

La disequazione chiede che disti dall’origine meno di .

  • : equivale alla doppia disuguaglianza , cioè al sistema
  • : nessuna soluzione, perché .

Per con si ha ; per resta la sola equazione ; per nessuna soluzione.

Esempio

equivale a , quindi : l’intervallo dei punti a distanza minore di da .

Le disequazioni |A| > k e |A| ≥ k

Disequazione della forma |A| > k

La disequazione chiede che disti dall’origine più di .

  • : , unione di due semirette.
  • : .
  • : la disequazione è soddisfatta da ogni per cui è definita, perché .

Per con si ha ; per è soddisfatta ovunque.

Esempio

equivale a

quindi .

Disequazioni con espressione al secondo membro

Disequazioni della forma |A| < B e |A| > B

Quando il secondo membro è un’espressione , le forme risolutive restano le stesse e i casi sul segno di risultano già incorporati:

Il sistema di sinistra impone da solo : dalle condizioni e segue , cioè . L’unione di destra copre anche i punti in cui : se allora ; se allora , cioè . Perciò entrambe le forme si usano senza discutere il segno di . Per e valgono le stesse forme con le disuguaglianze larghe.

Modulo minore di un'espressione

:

Le due condizioni valgono insieme per .

Modulo maggiore di un'espressione

equivale a

cioè . L’unione delle due semirette è .

Due valori assoluti: lo studio per zone

Studio dei segni per zone

Quando compaiono due o più valori assoluti con argomenti diversi, si cercano i punti in cui gli argomenti si annullano; questi punti dividono la retta reale in zone e in ogni zona ciascun modulo si riscrive senza barre secondo il segno del proprio argomento. In ciascuna zona si risolve il sistema formato dalla condizione di zona e dall’equazione o disequazione riscritta; l’insieme delle soluzioni è l’unione dei risultati delle zone. Il procedimento segue dalla definizione di valore assoluto applicata a ogni argomento.

Esempio

. Gli argomenti si annullano in e in , quindi le zone sono tre:

Nella prima zona dà , accettabile poiché ; nella seconda l’equazione è falsa; nella terza dà , accettabile poiché . Le soluzioni sono e .

Esercizi svolti su questo argomento

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