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Algebra · real student question

解方程 −0.2 = 4.3957x² + 1.7334x + 0.0496。

Question

解一元二次方程 −0.2=4.3957x2+1.7334x+0.0496-0.2 = 4.3957x^2 + 1.7334x + 0.0496。

Step-by-step solution

  1. 先把所有项移到同一边。 只有化成 ax2+bx+c=0ax^2+bx+c=0 才好下手。两边同加 0.20.2 得到 4.3957x2+1.7334x+0.0496+0.2=04.3957x^2 + 1.7334x + 0.0496 + 0.2 = 0,即 4.3957x2+1.7334x+0.2496=04.3957x^2 + 1.7334x + 0.2496 = 0,于是 a=4.3957a = 4.3957,b=1.7334b = 1.7334,c=0.2496c = 0.2496。

  2. 决定用求根公式。 系数都是保留四位小数的实验数据,凑不出因式分解用的整数对,配方也不过是把难看的算术换个地方摆。公式 x=−b±b2−4ac2ax = \dfrac{-b \pm \sqrt{b^2-4ac}}{2a} 对任何系数都好使。

  3. 仔细算判别式。 b2=1.73342=3.00467556b^2 = 1.7334^2 = 3.00467556,4ac=4(4.3957)(0.2496)=4.388666884ac = 4(4.3957)(0.2496) = 4.38866688。所以 Δ=b2−4ac=3.00467556−4.38866688=−1.38399132.\Delta = b^2 - 4ac = 3.00467556 - 4.38866688 = -1.38399132. 这两个乘积都必须算到全精度,因为 Δ\Delta 是两个很接近的数相减,中途四舍五入有可能把符号都算反。

  4. 看判别式的符号。 Δ<0\Delta < 0,所以抛物线 y=4.3957x2+1.7334x+0.2496y = 4.3957x^2 + 1.7334x + 0.2496 虽然开口向上,却始终碰不到 xx 轴。方程没有实数解——既然 Δ<0\Delta<0,原式 −0.2=4.3957x2+1.7334x+0.0496-0.2 = 4.3957x^2+1.7334x+0.0496 对任何实数 xx 都不成立。

  5. 写出这一对共轭复根。 用 −1.38399132=i1.38399132\sqrt{-1.38399132} = i\sqrt{1.38399132},而 1.38399132≈1.1764316\sqrt{1.38399132} \approx 1.1764316,再取 2a=8.79142a = 8.7914: x=−1.7334±1.1764316 i8.7914≈−0.19717±0.13382 i.x = \frac{-1.7334 \pm 1.1764316\,i}{8.7914} \approx -0.19717 \pm 0.13382\,i.

  6. 用顶点做一次合理性检验。 两个复根的实部必然都等于 −b2a=−1.73348.7914=−0.19717-\dfrac{b}{2a} = -\dfrac{1.7334}{8.7914} = -0.19717,这正好是顶点的横坐标;而最小值 c−b24a=0.2496−0.07873=0.07873>0c - \dfrac{b^2}{4a} = 0.2496 - 0.07873 = 0.07873 > 0 也印证了抛物线始终在 xx 轴上方。

Answer

无实数解;x≈−0.19717±0.13382 i(Δ=−1.38399132)\text{无实数解;} x \approx -0.19717 \pm 0.13382\,i \quad (\Delta = -1.38399132)

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