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Algebra · real student question

已知 a = (−1 + √71)/2,解方程 6/a = a/x,答案保留根号形式。

Question

解关于 xx 的方程,答案保留根号形式:

6a=ax,a=−1+712\frac{6}{a}=\frac{a}{x},\qquad a=\frac{-1+\sqrt{71}}{2}

Step-by-step solution

  1. 先给这个根式起个名字,别急着代入。 把 a=−1+712a=\dfrac{-1+\sqrt{71}}{2} 当成一个整体符号,可以把代数运算干干净净地做一遍,最后只需要对一个表达式平方一次。这就是「一次麻烦计算」与「三次麻烦计算」的区别。

  2. 把比例式交叉相乘。 由 6a=ax\dfrac{6}{a}=\dfrac{a}{x}(其中 a,x≠0a,x\neq 0):

    6x=a2 ⟹ x=a266x=a^2\ \Longrightarrow\ x=\frac{a^2}{6}

    这正是「比例中项」关系:aa 是 66 与 xx 的几何平均。

  3. 用 (p+q)2=p2+2pq+q2(p+q)^2=p^2+2pq+q^2 给根式平方。 分子分母分别平方:

    a2=(−1+71)24=1−271+714=72−2714a^2=\frac{\left(-1+\sqrt{71}\right)^2}{4}=\frac{1-2\sqrt{71}+71}{4}=\frac{72-2\sqrt{71}}{4}

    注意 (71)2=71\left(\sqrt{71}\right)^2=71 是精确的,正是它消掉了一个根号;而交叉项 −271-2\sqrt{71} 会保留下来。

  4. 再除之前先把分数约一下。 分子提出因子 2:

    a2=2(36−71)4=36−712a^2=\frac{2\left(36-\sqrt{71}\right)}{4}=\frac{36-\sqrt{71}}{2}

  5. 除以 6 收尾。

    x=a26=36−712⋅6=36−7112x=\frac{a^2}{6}=\frac{36-\sqrt{71}}{2\cdot 6}=\frac{36-\sqrt{71}}{12}

    就保持这个样子:把 71≈8.426\sqrt{71}\approx 8.426 代进去会得到 x≈2.298x\approx 2.298,而题目要的精确性就此丢掉了。

  6. 数值检验。 取 71=8.42615\sqrt{71}=8.42615:a=3.71307a=3.71307,x=2.29782x=2.29782。于是 6/a=1.615916/a=1.61591,a/x=1.61591a/x=1.61591——两边相等,验证了这个根式答案。

Answer

x=36−7112x=\frac{36-\sqrt{71}}{12}

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