Modulo o valore assoluto F. Bonaldi – C. Enrico 1 ________________________________________________________________________________ MODULO O VALORE ASSOLUTO Questo concetto risulta spesso di difficile comprensione. Per capirlo, occorre applicare rigorosamente la definizione di modulo. a) MODULO DI UN NUMERO Se a è un numero reale qualsiasi allora : |a| (che si legge valore assoluto o modulo di a), si intende che rappresenti il numero stesso se questo è positivo oppure nullo, invece il numero opposto se esso è negativo. Quindi la definizione è: |a| = a se è a > 0 |a| = -a se è a < 0 **Esempi: |3| =3 ; |-4|=-(-4)=4 ; 2 1 1 2 = ; − = ; 7 3 3 7 |4-3|=1; |3-4| = |-1|=1 ; |-2-5| =|-7| = 7; b) MODULO DI UNA ESPRESSIONE O FUNZIONE Adesso generalizziamo il discorso ad una espressione o funzione , e passiamo dal numero a alla funzione : f(x) . La definizione è sempre la stessa: |f(x)| = f(x) se f(x) ≥ 0 |f(x)| = - f(x) se f(x) < 0 In sintesi, e in modo informale, il modulo è un meccanismo, un algoritmo che rende sempre positivo quello che sta racchiuso tra il simbolo | |. Nel caso di una funzione f(x), che assumerà valori positivi in certi intervalli e negativi in altri, il modulo avrà l'effetto che f(x) resti positiva dove già lo è, e diventi positiva dove invece è negativa. **Esempio: prendiamo |x| ; per definizione si ha : |x| = x se x>0 |x| = -x se x<0 www.matematicamente.it Modulo o valore assoluto F. Bonaldi – C. Enrico 2 ________________________________________________________________________________ Quindi se x=5 , |x|= 5; se x=-5, |x|=5 . Se si traccia il grafico della funzione y = |x| si ottiene nel primo quadrante ( per x>0 ) : y=x , cioè la bisettrice del primo e del terzo quadrante; invece nel secondo quadrante ( per x< 0 ) si avrà y = -x ( essendo x negativo, allora y sarà positivo ) e sarà la bisettrice del secondo e quarto quadrante. Quindi il grafico è una specie di “V” col vertice in O(0,0). **Se analogamente consideriamo y=|x-2| il grafico avrà sempre una forma a V , ma con vertice in (2,0): www.matematicamente.it Modulo o valore assoluto F. Bonaldi – C. Enrico 3 ________________________________________________________________________________ **Altro esempio: sia f(x) = |x2-8x+12|, e se ne voglia disegnare il grafico: È sempre valida la definizione: |x2-8x+12| = x2-8x+12 per x2-8x+12 ≥ 0 |x2-8x+12| = -x2+8x-12 per x2-8x +12 < 0 Risolvendo la disequazione: x2-8x+12 ≥ 0 si trova che è soddisfatta per x ≥ 6 e x ≤ 2, mentre è: x2-8x+12 < 0 per 2<x<6 . Allora si ha: |x2-8x+12| = x2-8x+12 per x ≥ 6 e per x ≤ 2 |x2-8x+12| = -x2+8x-12 per 2<x<6. Si ottengono dei rami di parabola e nei punti da x=2 a x=6, la funzione si “ribalta” rispetto all’asse x, risultando così sempre positiva o nulla. www.matematicamente.it Modulo o valore assoluto F. Bonaldi – C. Enrico 4 ________________________________________________________________________________ **Ancora un esempio: f(x) = |x-1| +| x-2|. Disegnarne il grafico: Si ha per definizione: |x-1| = x-1 per x ≥ 1 |x-1| = 1-x per x < 1 |x-2| = x-2 per x ≥ 2 |x-2| = 2-x per x < 2 Si devono allora considerare 3 intervalli per studiare e rappresentare la funzione in quanto si avranno tre espressioni analitiche diverse a seconda dell'intervallo che si considera. Quindi: a) x ≤ 1 ; f(x) = 1-x+2-x = 3-2x b) 1 ≤ x ≤ 2 ; f(x) = x-1+2-x= 1 c) x > 2 ; f(x) = x-1+x-2 = 2x-3 www.matematicamente.it Modulo o valore assoluto F. Bonaldi – C. Enrico 5 ________________________________________________________________________________ Un ultimo esempio: y = |sin x|: il grafico apparirà come archi continui che si congiungono in punti aventi ordinata nulla: EQUAZIONI CON MODULO **Iniziamo con un esercizio: trovare le soluzioni dell' equazione : |x|+|x-3| = x Per definizione è: |x| = x se x > 0 |x| = -x se x< 0 |x-3| = x-3 se x ≥ 3 |x-3| = 3-x se x < 3 Dividiamo in 3 intervalli : a) x ≤ 0 ; -x-x+3 = x da cui: 3=3x e quindi: x=1 ; soluzione non accettabile perché esterna all'intervallo considerato. b) 0 ≤ x ≤ 3 ; x+3-x=x da cui x=3 ; soluzione accettabile c) x >3 ; x+x-3 = x da cui: x=3 che è la stessa soluzione indicata sopra. www.matematicamente.it Modulo o valore assoluto F. Bonaldi – C. Enrico 6 ________________________________________________________________________________ Quindi l'equazione ha una sola radice : x=3. È interessante risolvere graficamente l'equazione : provare a tracciare il grafico di y=|x| +|x-3| e poi intersecarlo con la retta y=x: l’ascissa del punto di intersezione fornisce la soluzione: **Trovare le soluzioni dell'equazione : log |x-1| = 0 per definizione si ha : |x-1| = x-1 per x> 1 |x-1| = 1-x per x<1 Quindi: a) x>1 ; log(x-1)=0= log 1 da cui : x-1=1 e quindi x=2 che è una soluzione . Infatti : log|2-1| = log1=0. b) x<1 ; log(1-x)=0 da cui log(1-x)=log 1 e quindi: 1-x=1 da cui x=0 che è una soluzione ; Infatti : log|0-1|= log |-1|=log1=0. Quindi l'equazione ha 2 soluzioni : x=0 e x=2. www.matematicamente.it Modulo o valore assoluto F. Bonaldi – C. Enrico 7 ________________________________________________________________________________ DISEQUAZIONI CON MODULO Se q(x) è un polinomio in x e a é un numero positivo, allora la disequazione |q(x)| < a sarà soddisfatta per quei valori di x, se esistono, che fanno assumere a q(x) valori simultaneamente minori del numero a e maggiori del numero -a. Infatti se q(x) > 0 allora |q(x)|= q(x) < a , mentre se q(x) < 0 allora |q(x)|=-q(x) < a che vuol dire : q(x)> -a e quindi in conclusione : -a< q(x) < a . Quindi |q(x)| < a equivale al sistema : q ( x ) < a q ( x ) > − a Invece nel caso la disequazione sia:|q(x)| > a allora si ha : se q(x) > 0 allora |q(x)|= q(x) > a mentre dove q(x) < 0 si ha: |q(x)|= -q(x) > a cioè q(x) < -a e quindi la disequazione : |q(x)|>a è equivalente alle 2 disequazioni : q(x) > a e q(x) < -a. **Risolvere la disequazione : |x2-9x+7| < 7 che equivale al sistema: x 2 − 9 x + 7 < 7 2 x − 9 x + 7 > −7 cioè x 2 − 9 x < 0 2 x − 9 x + 14 > 0 che risolto dà: 0<x<2 e 7<x<9. **Risolvere la disequazione : 2x − 5 >1 x +1 equivale alle due disequazioni : 2x − 5 > 1; x +1 2x − 5 < -1 x +1 ossia alle due disequazioni : www.matematicamente.it Modulo o valore assoluto F. Bonaldi – C. Enrico 8 ________________________________________________________________________________ x−6 > 0; x +1 3x − 4 < 0. x +1 La prima è soddisfatta per x<-1 e per x>6; la seconda per : -1 < x < disequazione data è soddisfatta per : x < -1 ; -1 < x < Risolvere la disequazione : |5x-2| < x; (soluzione : 4 e perciò la 3 4 ;x>6. 3 1 1 < x < ). 3 2 **Ancora un ultimo esercizio: risolvere la disequazione: |x-3|+|6-x| ≤ x (x è senz’altro positivo) Bisogna considerare 3 casi : a) 0<x<3 , la disequazione diventa : 3-x+6-x ≤ x cioè : x≥3 che è inaccettabile perché in contrasto con l'ipotesi: 0<x<3. b) 3≤x≤6 ; la disequazione diventa : x-3+6-x≤x che risolta dà: x≥3, che però considerando l'ipotesi fatta (3≤x≤6) va limitata a x≤6 ; quindi la soluzione è: 3≤x≤6. c) x > 6 ; la disequazione diventa : x-3+x-6 ≤ 6 che risolta dà: x≤9 , ma considerando l'ipotesi fatta va ristretta a : 6<x≤9. Pertanto nel complesso la soluzione è: 3 ≤ x ≤ 9. www.matematicamente.it Modulo o valore assoluto F. Bonaldi – C. Enrico 9 ________________________________________________________________________________ L’IMPORTANZA DEL VALORE ASSOLUTO NEL CALCOLO DI LIMITI È opportuno ricordare che: x2 = x ; Quindi ∀x ∈ R x 2 = x se x ≥ 0; x 2 = − x se x ≤ 0, questo perché la radice quadrata aritmetica di un numero (positivo) non può che essere positiva (o nulla). Questa precisazione è spesso trascurata e dimenticata con la conseguenza di commettere errori gravi specialmente nel calcolo dei limiti delle funzioni. Un esempio servirà a chiarire meglio. Si consideri la funzione f ( x) = x 2 + 1 e se ne voglia calcolare il limite per x che tende all’infinito. Elaboriamo così l’espressione sotto radice: 1 1 x 2 + 1 = x 2 1 + 2 = x 1 + 2 x x Ricordiamo che : |x| = x se x ≥ 0 , mentre |x| = - x se x ≤ 0 . 1 = 0 ), calcoliamo lim x 2 + 1 ed 2 x →∞ x x → +∞ Applicando questa definizione (e ricordando che lim otteniamo ovviamente + ∞ . Calcoliamo ora lim x → −∞ x 2 + 1 e ancora otteniamo + ∞ come è corretto che sia . www.matematicamente.it Modulo o valore assoluto F. Bonaldi – C. Enrico 10 ________________________________________________________________________________ Il grafico che segue ben rappresenta la situazione descritta: 1 si sarebbe ottenuto (per x che x2 tende a − ∞ ) il valore errato di − ∞ come limite. N.B. Se erroneamente si fosse elaborato x 2 + 1 in x 1 + www.matematicamente.it