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Algebra · real student question

解方程 2(x − 1.6)² + (x − 1.5)² = 0。

Question

在实数范围内解方程 2(x−1.6)2+(x−1.5)2=02(x-1.6)^2+(x-1.5)^2=0。

Step-by-step solution

  1. 注意左边每一项都是非负的。 对实数 xx,有 (x−1.6)2≥0(x-1.6)^2 \ge 0 与 (x−1.5)2≥0(x-1.5)^2 \ge 0,而把第一项乘上正常数 22 并不破坏这一点。所以左边是两个非负量之和。

  2. 用「非负数之和为零」的原理。 若干非负数之和等于 00,只可能每一项都等于 00。这里就逼出 2(x−1.6)2=0且(x−1.5)2=0,2(x-1.6)^2 = 0 \quad\text{且}\quad (x-1.5)^2 = 0, 也就是要同时满足 x=1.6x = 1.6 且 x=1.5x = 1.5。

  3. 看出矛盾。 一个数不可能既是 1.61.6 又是 1.51.5,所以没有任何实数 xx 能同时满足这两个条件。因此这个方程没有实数解。

  4. 展开,用代数再确认一次。 2(x−1.6)2=2x2−6.4x+5.122(x-1.6)^2 = 2x^2-6.4x+5.12,(x−1.5)2=x2−3x+2.25(x-1.5)^2 = x^2-3x+2.25,于是方程变成 3x2−9.4x+7.37=0.3x^2-9.4x+7.37 = 0.

  5. 检查展开式的判别式。 Δ=(−9.4)2−4(3)(7.37)=88.36−88.44=−0.08<0\Delta = (-9.4)^2-4(3)(7.37) = 88.36-88.44 = -0.08 < 0,这独立地确认了没有实根。裕量非常小,这恰恰说明前面那种结构性的论证比在小数上做算术更保险。

  6. 读出它的实际含义。 这其实就是一次最小二乘拟合的残差:3x2−9.4x+7.373x^2-9.4x+7.37 的最小值在 x=9.46≈1.5667x = \tfrac{9.4}{6} \approx 1.5667 处取到,其值为 0.0812≈0.00667>0\tfrac{0.08}{12} \approx 0.00667 > 0。在 1.61.6 与 1.51.5 之间最好的折中是 x≈1.5667x \approx 1.5667,但这个和永远到不了零。

Answer

无实数解 (3x2−9.4x+7.37=0 的 Δ=−0.08<0); 最小值 1150 在 x=4730 处取到\text{无实数解 } (3x^2-9.4x+7.37=0 \text{ 的 } \Delta=-0.08<0); \ \text{最小值 } \tfrac{1}{150} \text{ 在 } x=\tfrac{47}{30} \text{ 处取到}

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