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含绝对值与平方根的不等式求解咨询:√(2+x)≥|x|-1

求解不等式 $\boldsymbol{\sqrt{2+x} \geq |x| - 1}$ 及同类问题解法

我来一步步帮你拆解这个不等式,顺便梳理下这类同时包含绝对值和平方根的问题的通用解法~

第一步:先确定定义域

平方根里的被开方数必须是非负的,所以首先得满足:

2 + x ≥ 0 ⇒ x ≥ -2

所有后续讨论都要在 $x \geq -2$ 的范围内进行,这是基础前提。

第二步:分情况去掉绝对值

绝对值的核心是分正负讨论,结合定义域 $x \geq -2$,我们分成两个大区间:

情况1:$-2 \leq x < 0$

此时 $|x| = -x$,原不等式转化为:

√(2+x) ≥ -x - 1

这里还要细分右边的正负:

  • 当 $-1 < x < 0$ 时,$-x - 1 < 0$,而左边 $\sqrt{2+x}$ 是平方根,必然非负,正数肯定大于负数,所以这个子区间的所有 $x$ 都满足不等式,即 $-1 < x < 0$ 是解的一部分。
  • 当 $-2 \leq x \leq -1$ 时,$-x - 1 \geq 0$,两边都是非负数,此时可以平方去掉根号(平方后不等号方向不变):
    2 + x ≥ (-x - 1)²
    
    展开右边并整理:
    2 + x ≥ x² + 2x + 1 ⇒ x² + x - 1 ≤ 0
    
    解这个二次不等式,先求根:$x = \frac{-1 \pm \sqrt{5}}{2}$,其中 $\frac{-1 - \sqrt{5}}{2} \approx -1.618$,$\frac{-1 + \sqrt{5}}{2} \approx 0.618$。因为二次函数开口向上,所以不等式的解是两根之间:$\frac{-1 - \sqrt{5}}{2} \leq x \leq \frac{-1 + \sqrt{5}}{2}$。结合当前区间 $-2 \leq x \leq -1$,取交集得到:$\frac{-1 - \sqrt{5}}{2} \leq x \leq -1$。

情况2:$x \geq 0$

此时 $|x| = x$,原不等式转化为:

√(2+x) ≥ x - 1

同样细分右边的正负:

  • 当 $0 \leq x < 1$ 时,$x - 1 < 0$,左边 $\sqrt{2+x} \geq \sqrt{2} > 0$,正数大于负数,所以这个子区间的所有 $x$ 都满足,即 $0 \leq x < 1$ 是解的一部分。
  • 当 $x \geq 1$ 时,$x - 1 \geq 0$,两边非负,平方去掉根号:
    2 + x ≥ (x - 1)²
    
    展开右边并整理:
    2 + x ≥ x² - 2x + 1 ⇒ x² - 3x - 1 ≤ 0
    
    求二次方程的根:$x = \frac{3 \pm \sqrt{13}}{2}$,其中 $\frac{3 - \sqrt{13}}{2} \approx -0.303$,$\frac{3 + \sqrt{13}}{2} \approx 3.303$。二次函数开口向上,不等式的解是两根之间:$\frac{3 - \sqrt{13}}{2} \leq x \leq \frac{3 + \sqrt{13}}{2}$。结合当前区间 $x \geq 1$,取交集得到:$1 \leq x \leq \frac{3 + \sqrt{13}}{2}$。

第三步:合并所有解

把各个子区间的解合并起来,最终的解集是:

$\frac{-1 - \sqrt{5}}{2} \leq x \leq \frac{3 + \sqrt{13}}{2}$

同类问题的通用解法总结

这类同时含绝对值和平方根的不等式,核心思路就是**“先定域,再拆绝对值,分情况讨论,最后合并解”**,具体步骤:

  • 第一步:确定定义域:先处理平方根,保证被开方数非负,划定讨论的范围。
  • 第二步:拆分绝对值:根据绝对值内表达式的正负,把定义域分成若干子区间,每个子区间内绝对值可以转化为不含绝对值的表达式。
  • 第三步:分情况分析不等式:对每个子区间,判断不等式两边的正负性:
    • 如果右边是负数,左边平方根非负,直接判定该子区间全是解;
    • 如果两边都是非负,就可以平方去掉根号(注意只有两边非负时平方才不改变不等号方向),转化为常规的一次/二次不等式求解。
  • 第四步:合并解集:把每个子区间的解和子区间取交集后,再合并所有有效解,得到最终结果。

内容的提问来源于stack exchange,提问作者Marva Jami

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