絶対値のグラフと直線の交点

絶対値のグラフ y=∣x∣y = |x| は、原点で折れ曲がった V 字の形をしています。x≥0x \geq 0 では y=xy = x、x<0x < 0 では y=−xy = -x という 22 本の半直線をつないだものです。この y=∣x∣y = |x| と直線 y=2y = 2 の交点を求めます。

交点を求める

交点では ∣x∣=2|x| = 2 です。絶対値が 22 になる数は 22 と −2-2 の 22 つなので x=2,−2x = 2, -2 となり、どちらも y=2y = 2 なので、交点は (2,2)(2, 2) と (−2,2)(-2, 2) の 22 点です。

場合分けで外す

絶対値は場合分けで外すのが基本です。

範囲外した式解範囲に合うか
x≥0x \geq 0x=2x = 2x=2x = 2合う
x<0x < 0−x=2-x = 2x=−2x = -2合う

外したあとで、その範囲に入っているかを確かめるという手つきが大切です。範囲から外れた値が出てきたら、それは解として採用できません。

距離として読む

絶対値は原点からの距離でもあります。∣x∣=2|x| = 2 とは原点から 22 だけ離れた数という意味で、数直線上にはそんな数が右と左に 11 つずつあります。交点が 22 つ現れるのは、この左右の対称性そのものです。y=∣x∣y = |x| が偶関数で yy 軸について対称であることと、22 交点が x=±2x = \pm 2 と対称に並ぶことは、同じことを言っています。

22 乗して解くときの注意

両辺を 22 乗して x2=4x^2 = 4 から x=±2x = \pm 2 と求めることもできます。ただし 22 乗は符号の情報を捨ててしまうので、注意が必要です。たとえば ∣x∣=−1|x| = -1 は左辺が 00 以上なので明らかに解をもちませんが、22 乗すると x2=1x^2 = 1 となり x=±1x = \pm 1 という偽の解が出てきます。22 乗して解いたら、必ずもとの式に戻して確かめます。

直線を上下に動かす

直線交点の個数交点
y=ky = k(k>0k > 0)22 点(±k,k)(\pm k, k)
y=0y = 011 点原点
y=ky = k(k<0k < 0)なし交わらない

V 字の底が原点にあるので、そこが個数の変わる境目です。

不等式として

∣x−a∣<d|x - a| < d という形の不等式は、aa から dd 以内の範囲、つまり a−d<x<a+da - d < x < a + d を表します。測定値の許容誤差を書くときにこの形が使われるのも、絶対値が距離だからです。グラフの大きな点が、交点 (2,2)(2, 2) と (−2,2)(-2, 2) です。