巧用绝对值的“几何意义”求多个绝对值之和的最小值问题

巧用绝对值的“几何意义”求多个绝对值之和的最小值问题【例1】求y=｜x+3｜+｜x+2｜+｜x+1｜+｜x｜+｜x-1｜+｜x-2｜+｜x-3｜的最小值，并指出y为最小值时，x的值为多少

初一引进绝对值的概念，但多数学生对绝对值的问题只是浅尝辄止。绝对值有两个方面的意义，一个是代数意义，另一个几何意义，但一般教学往往侧重于代数意义而忽略了其几何意义。

绝对值的代数意义：｜a｜=a, (a≥0)；｜a｜=－a, (a＜0)。

绝对值的几何意义：｜a｜是数轴上表示数a的点到原点的距离。

众所周知，如果数轴上有两点A,B，它们表示的数分别为a, b（a≤b)，则A,B之间的距离：｜AB｜=｜a-b｜（如图1）。

设点X在数轴上表示的点为x,则｜x-a｜+｜x-b｜表示点X到点A和点B的距离之和：｜XA｜+｜XB｜，

由图2可以看出，如果X在A，B两点之间，那么｜XA｜+｜XB｜可以取到最小值｜AB｜，即：当a≤x≤b时，｜x-a｜+｜x-b｜取最小值｜a-b｜；

同样，设点C在数轴上表示的点为c，（a≤b≤c)，则｜x-a｜+｜x-b｜+｜x-c｜表示点X到点A、点B和点C的距离之和：｜XA｜+｜XB｜+｜XC｜，

由图3可以看出，如果X落在B点，那么｜XA｜+｜XB｜+｜XC｜可以取到最小值｜AC｜，即：当x=b时，｜x-a｜+｜x-b｜+｜x-c｜取最小值｜a-c｜。

一般说来，设f(x)=｜x-a｜+｜x-a｜+｜x-a｜++｜x-a n｜，

其中a≤a≤…≤a n，那么：

当n为偶数时，f min(x)=f(a)，其中a n/2≤a≤a n/2+1；

且f(a)=(a n-a1)+(a n-1-a2)++(a n/2+1-a n/2)

=(a n+a n-1+ a n/2+1)-(a1+a2++a n/2)

当n为奇数时，f min(x)=f(a（n+1）/2)；

且f(a)=(a n-a1)+(a n-1-a2)++【a(n+1）/2+1-a(n+1）/2-1】

=【a n+a n-1+ a(n+1）/2+1】-【a1+a2++ a(n+1）/2-1】

也就是说，偶数个绝对值相加，当x处于最中间的两个点所表示的数之间时，其值为最小，x可能有无数个取值；奇数个绝对值相加，当x等于最中间那个点所表示的数时，其值为最小，x只有一个取值。利用这个原理来解决【例1】的问题将非常容易地得到结论：y=｜x-（-3）｜+｜x-（-2）｜+｜x-（-1）｜+｜x-0｜+｜x-1｜+｜x-2｜+｜x-3｜，所以x=0时y最小，最小值为12。

下面我们利用这一原理解决更多的问题。

【例2】已知y=｜x+1｜+2｜x-1｜+｜x-2｜，求y的最小值。

【解】y=(2｜x+1｜+6｜x-1｜+3｜x-2｜)=（｜x-（-1）｜+｜x-（-1）｜+｜x-1｜+｜x-1｜+｜x-1｜+｜x-1｜+｜x-1｜+｜x-1｜+｜x-2｜+｜x-2｜+｜x-2｜）

∵有11个绝对值相加，11为奇数，∴当x=a5，即x=1时，y最小为：(2｜1+1｜+3｜1-2｜)=（4+3）=7/3

【例3】已知｜a+3｜+｜a-5｜=8，求a的取值范围。

【解】∵当-3≤a≤5时，｜a+3｜+｜a-5｜的最小值为8，∴a的取值范围是

-3≤a≤5

【例4】已知2｜a+1｜+｜a-2｜+｜b+1｜+4｜b-5｜=9，求a b的值。

【解】∵2｜a+1｜+｜a-2｜=｜a+1｜+｜a+1｜+｜a-2｜，当a=-1时，最小值为3；｜b+1｜+4｜b-5｜=｜b+1｜+｜b-5｜+｜b-5｜+｜b-5｜+｜b-5｜，当b=5时，最小值为6，

∴2｜a+1｜+｜a-2｜+｜b+1｜+4｜b-5｜≥9，只有当a=-1，b=5时，原式=9，

∴a b=（-1）5=-1

【例5】如图4，一条公路旁有6个村庄，分别为A，B，C，D，E，F，现在政府要在公路边建一个公交站，请问建在哪一段比较合理

【分析】所建公交站应该到各村的距离之和最小，以公路为数轴，设A，B，C，D，E，F在数轴上表示的数分别为：a,a,c,d,e,f，则a≤a≤c≤d≤e≤f，故当所建公交站到各村的距离之和最小时，公交站应该处于C村和D村之间。