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Algebra · real student question

解不等式 9x² + 48x − 576 ≥ 0。

Question

解不等式

9x2+48x−576≥09x^2+48x-576\ge0

Step-by-step solution

  1. 先提出公因数。 三个系数都能被 33 整除:

    9x2+48x−576=3(3x2+16x−192)9x^2+48x-576=3\left(3x^2+16x-192\right)

    由于 3>03>0,不等式两边同除以它不会改变任何东西:

    3x2+16x−192≥03x^2+16x-192\ge0

  2. 试着分解,结果发现分不了。 要分解就得找到两个整数,乘积为 3×(−192)=−5763\times(-192)=-576、和为 1616。把 576576 的因数对逐一走一遍——(1,576),(2,288),(3,192),(4,144),(6,96),(8,72),(9,64),(12,48),(16,36),(18,32),(24,24)(1,576),(2,288),(3,192),(4,144),(6,96),(8,72),(9,64),(12,48),(16,36),(18,32),(24,24)——能凑出的带符号和是 ±575,±286,±189,±140,±90,±64,±55,±36,±20,±14,0\pm575,\pm286,\pm189,\pm140,\pm90,\pm64,\pm55,\pm36,\pm20,\pm14,0。没有一个等于 1616,所以这个三项式在整数范围内不可约。常被引用的那个分解 (x−6)(3x+32)(x-6)(3x+32) 展开后是 3x2+14x−1923x^2+14x-192,而不是 3x2+16x−1923x^2+16x-192——中间项就错了;实际上 9(6)2+48(6)−576=36≠09(6)^2+48(6)-576=36\neq0,所以 x=6x=6 压根不是根。

  3. 改用求根公式。 对 3x2+16x−192=03x^2+16x-192=0:

    Δ=162−4(3)(−192)=256+2304=2560\Delta=16^2-4(3)(-192)=256+2304=2560

    x=−16±25606x=\frac{-16\pm\sqrt{2560}}{6}

  4. 化简根式。 2560=256×102560=256\times10,而 256=16\sqrt{256}=16,所以 2560=1610\sqrt{2560}=16\sqrt{10}:

    x=−16±16106=−8±8103x=\frac{-16\pm16\sqrt{10}}{6}=\frac{-8\pm8\sqrt{10}}{3}

    取 10=3.16228\sqrt{10}=3.16228,数值上就是:

    x1=−8+25.29823=5.76607,x2=−8−25.29823=−11.09941x_1=\frac{-8+25.2982}{3}=5.76607,\qquad x_2=\frac{-8-25.2982}{3}=-11.09941

  5. 根据抛物线的开口方向挑区间。 首项系数 99(约简后是 33)为正,所以抛物线开口向上,只在两根之外才 ≥0\ge0:

    x≤−8−8103或x≥−8+8103x\le\frac{-8-8\sqrt{10}}{3}\qquad\text{或}\qquad x\ge\frac{-8+8\sqrt{10}}{3}

  6. 把端点算进来并验证。 不等式是非严格的,所以两个根本身——表达式恰好等于 00 的地方——也属于解集。验算:两个根代入 9x2+48x−5769x^2+48x-576 都在 10−910^{-9} 的精度内等于 00 ✓;在 −30-30 到 3030 之间扫 60016001 个点,每一点都与这个解集吻合 ✓。写成区间形式就是 (−∞,−8−8103]∪[−8+8103,∞)\left(-\infty,\tfrac{-8-8\sqrt{10}}{3}\right]\cup\left[\tfrac{-8+8\sqrt{10}}{3},\infty\right)。

Answer

x≤−8−8103≈−11.099或x≥−8+8103≈5.766x\le\frac{-8-8\sqrt{10}}{3}\approx -11.099\quad\text{或}\quad x\ge\frac{-8+8\sqrt{10}}{3}\approx 5.766

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