絶対値の方程式

絶対値を含む方程式 x2=3|x - 2| = 3 を、y=x2y = |x - 2|y=3y = 3 のグラフの交点として解きます。

距離として読む

絶対値を距離と読むと、計算をしなくても答えが見えます。x2|x - 2| は数直線上での xx22 のへだたりです。ですから x2=3|x - 2| = 3 は、22 から 33 だけ離れた数はどれかという問いにほかならず、22 の右へ 33 進んだ 55 と、左へ 33 進んだ 1-1 が答えになります。よって交点は (5,3)(5, 3)(1,3)(-1, 3)22 つです。絶対値の方程式は、数直線の上でものさしを当てる問題なのです。

場合分けで解く

場合分けで厳密に解くこともできます。

範囲外した式範囲に合うか
x2x \geq 2x2=3x - 2 = 3x=5x = 5合う
x<2x < 2(x2)=3-(x - 2) = 3x=1x = -1合う

どちらも自分の範囲の条件に合っているので、22 つとも採用されます。

グラフで見る

y=x2y = |x - 2|y=xy = |x| の V 字を右に 22 だけ平行移動した形で、折れ点は (2,0)(2, 0) にあります。水平な直線 y=ky = k との交点の個数は、折れ点の高さ 00 が境目です。

直線交点の個数
y=ky = kk>0k > 022
y=0y = 011 つ(折れ点)
y=ky = kk<0k < 0なし

x2=1|x - 2| = -1 のような方程式に解がないのは、V 字が xx 軸より下に降りないからです。

不等式へ

同じ読み方は不等式にも使えます。

不等式距離としての意味
x2<3|x - 2| < 322 からの距離が 33 未満1<x<5-1 < x < 5
x2=3|x - 2| = 3距離がちょうど 33x=1,5x = -1, 5
x2>3|x - 2| > 3距離が 33 より大きいx<1x < -1 または x>5x > 5

グラフでいえば、V 字が直線 y=3y = 3 より下にある範囲と、上にある範囲にあたります。測定値の許容誤差を xad|x - a| \leq d と書くのも、この中心 aa からのへだたりという読み方によります。グラフの大きな点が、交点 (5,3)(5, 3)(1,3)(-1, 3) です。