定義
所謂非負數,是指零和正實數。非負數的性質在解題中頗有用處,常見的非負數有三種:實數的偶次冪、實數的絕對值和算術根。
類型
實數的偶次冪是非負數
![非負數](/img/2/e11/wZwpmL2czNwATM4ADMwADN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLwAzLyMzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/c/4c9/wZwpmLyUzN5YDOwEjM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLxIzL0YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/8/3df/wZwpmL0czN5YDO0kTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL5EzL2AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
若 是任意實數,則 (n為正整數),特別地,當n=1時,有 。
實數的絕對值是非負數
![非負數](/img/2/e11/wZwpmL2czNwATM4ADMwADN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLwAzLyMzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/d/bd6/wZwpmL1YzN0gTNyMTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLzEzL2czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
若是實數.則
性質:絕對值最小的實數是零。
算術根及其中的被開方數
![非負數](/img/7/44a/wZwpmL4UjN5QzM3ETM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLxEzLyYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/3/f3d/wZwpmL2gTOzIzNxYTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL2EzLxMzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
是算術根,則 。
![非負數](/img/2/e11/wZwpmL2czNwATM4ADMwADN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLwAzLyMzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/c/0c4/wZwpmL2cDN3ITO5ATM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLwEzLyYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
性質:一個正實數的算術根是非負數,若是實數,則。
三個實數平方和與兩兩積之和的差
![非負數](/img/c/c14/wZwpmLxgTN0MjM5EjM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLxIzL3YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
非負數的其他性質
①數軸上,原點和原點右邊的點表示的數都是非負數。
![非負數](/img/3/504/wZwpmL2UjM1ITOwEjM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLxIzLwEzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/b/f9a/wZwpmL3YTN4YTOyUTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL1EzL2gzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
②有限個非負數的和仍為非負數,即若 為非負數,則 。
![非負數](/img/3/504/wZwpmL2UjM1ITOwEjM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLxIzLwEzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/4/8c5/wZwpmL1EDMygDM5kDM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL5AzL3QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/1/fb2/wZwpmLxgjNyQTM5kDM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL5AzLxIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
③有限個非負數的和為零,那么每一個加數也必為零,即若 為非負數,且 ,則必有 。
在利用非負數解決問題的過程中,這條性質使用得最多。
④非負數的積和商(除數不為零)仍為非負數。
⑤最小非負數為零,沒有最大的非負數。
![非負數](/img/7/210/wZwpmLxEDN4kjM3ETM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLxEzL4YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/a/048/wZwpmL0QjM5kjM4QDNyADN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL0QzLzQzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
⑥一元二次方程 有實數根的充要條件是判別式 為非負數。
套用非負數解決問題的關鍵在於能否識別並揭示出題目中的非負數,正確運用非負數向有關概念及其性質,巧妙地進行相應關係的轉化,從而使問題得到解決。
非負數的套用
利用非負數求代數式的值
![非負數](/img/8/19e/wZwpmL2cDMyIjM1gTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL4EzL1QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/4/9b1/wZwpmLwgDOwETN1ITM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLyEzL1UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
例1 已知.求的值。
![非負數](/img/0/bcf/wZwpmL3ETM2YjNxYTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL2EzL4YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/f/a9b/wZwpmLwgTN2cTOwEjM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLxIzLyQzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
講解 由題意,解得。
![非負數](/img/1/642/wZwpmLzQzM3cTM5EjM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLxIzLwEzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
代入代數式得。
評註 本題利用絕對值和根式的 非負數性質求解,比較容易簡單。
利用非負數求最值
![非負數](/img/c/2a7/wZwpmL0YTNxQDMyQTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL0EzL3AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/2/54e/wZwpmL2MjMxYjM1ITM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLyEzLyczLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/c/2a7/wZwpmL0YTNxQDMyQTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL0EzL3AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
例2 已知為實數,求的最小值和取得最小值時的的值。
![非負數](/img/2/54e/wZwpmL2MjMxYjM1ITM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLyEzLyczLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
講解
![非負數](/img/a/9a4/wZwpmL1YzMwMDO0kTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL5EzLwczLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/c/c33/wZwpmL4ATM3ITMyQTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL0EzLzYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/f/5e0/wZwpmL3MTN4MzM3ETM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLxEzLxYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/c/2a7/wZwpmL0YTNxQDMyQTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL0EzL3AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/8/789/wZwpmLxcTOygjM1gTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL4EzL0IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/4/4d3/wZwpmLzQTNwMTNxYTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL2EzLzEzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
因為為實數,所以,所以。
![非負數](/img/5/8e4/wZwpmL2UzNwQTO5ATM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLwEzL4UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/a/ed1/wZwpmL4ITO2IzMyQTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL0EzLwEzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![非負數](/img/9/6cf/wZwpmL4EjM1EDM3cTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL3EzL3QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
所以當 時,有最小值2,此時。
評註 利用非負數求最值,需對問題條件進行變形,寫成非負數形式是關鍵。
利用非負數求方程的根或個數
![非負數](/img/1/ab1/wZwpmLwgTO3EzM5kDM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL5AzLwAzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
例3 確定方程的實數根的個數。
![非負數](/img/6/e67/wZwpmL4AzMxETOwAjM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLwIzL0EzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
講解 (方法一) 將原方程化為,
![非負數](/img/9/fc1/wZwpmL4YTO1QTMwcTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL3EzL3AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
即,
![非負數](/img/d/888/wZwpmLycTN4cDNwEjM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLxIzL4YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
對於任意實數x,均有,
![非負數](/img/4/c10/wZwpmLzEzM5ADMwcTM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL3EzL2MzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
所以恆大於0,
![非負數](/img/1/ab1/wZwpmLwgTO3EzM5kDM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL5AzLwAzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
故無實根。
(方法二) 利用判別式判斷。
![非負數](/img/e/052/wZwpmLyMDNxIDM3IjM5czN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLyIzL2EzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
因為判別式小於零,所以無解。
評註 本題確定方程根的個數,首先判斷方程類型尤其重要。