|x - 5| + |x + 1| 最小值直观剖析
结论:最小值为 6,取值范围是 -1 ≤ x ≤ 5
动点位置 x
2.00
PA (到 -1)
3.00
PB (到 5)
3.00
总路程 PA+PB
6.00
全局漫游演示中
手动拖动: 2.0
倍速: 0.5x
🏃 为什么中间最小,两端比中间大?
定点 A(-1) 与 B(5) 之间的直达距离只有 6
中间段 [-1, 5]:刚好走完 AB 全程,无回头路,总路程恒为 6 (最小)
两端外侧:从一端跑到动点 P,必须再折返回来,包含多跑两次的重复路段(×2),总路程等于 6 + 重复段 > 6!
代数计算与一题多解推导
令绝对值内为 0,得到两个关键分界点 x = -1 和 x = 5。
当 x < -1 时:两个式子皆为负数,脱去绝对值全添负号:
    S = -(x - 5) - (x + 1) = -x + 5 - x - 1 = -2x + 4
    因为 x < -1,所以 -2x > 2,计算得 S > 6(越往左重复路段越长,数值越大);
当 -1 ≤ x ≤ 5 时:x + 1 ≥ 0,x - 5 ≤ 0,脱去绝对值正负抵消:
    S = -(x - 5) + (x + 1) = -x + 5 + x + 1 ≡ 6(常量,无多余折返路);
当 x > 5 时:两个式子皆为正数,直接脱去绝对值:
    S = (x - 5) + (x + 1) = 2x - 4
    因为 x > 5,所以 2x > 10,计算得 S > 6(越往右重复路段越长,数值越大)。
结论:代数式的最小值为 6,取得最小值时 x 的取值范围是 -1 ≤ x ≤ 5
|x + 1| = |x - (-1)| 表示数轴动点 P 到定点 A(-1) 的距离 PA;
|x - 5| 表示数轴动点 P 到定点 B(5) 的距离 PB。
由两点之间线段最短原理可知:PA + PB ≥ AB = 5 - (-1) = 6。
当且仅当动点 P 落在封闭线段 AB 上时取等号,此时两段距离之和恰好填满线段 AB 全程,没有任何回头折返路,距离和恒等于 6。因此最小值为 6,取值范围为 -1 ≤ x ≤ 5
利用绝对值三角不等式性质 |a| + |b| ≥ |a - b|,当且仅当 ab ≤ 0 时取等号。
对原式进行配对变形:
|x - 5| + |x + 1| = |5 - x| + |x + 1| ≥ |(5 - x) + (x + 1)| = |6| = 6。
取等条件即为:(5 - x)(x + 1) ≥ 0。
解该一元二次不等式,直接得出取值范围为 -1 ≤ x ≤ 5