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Algebra · real student question

解不等式 55(x² − 25) > 35(24² − 25),给出精确的边界值及其小数近似。

Question

解

55(x2−25)>35(242−25).55\left(x^{2}-25\right)>35\left(24^{2}-25\right).

给出精确的边界值及其小数近似。

Step-by-step solution

  1. 先把纯数字的一边算出来。 右边不含未知数,所以在动 xx 之前先把它化成一个数:

    242=576,576−25=551,35×551=19285.24^{2}=576,\qquad 576-25=551,\qquad 35\times551=19285.

    不等式变成 55(x2−25)>1928555\left(x^{2}-25\right)>19285。先做这一步,后面的运算只需要除一次,而不是除好几次。

  2. 两边除以正的系数。 因为 55>055>0,两边同除不改变不等号方向:

    x2−25>1928555=385711.x^{2}-25>\frac{19285}{55}=\frac{3857}{11}.

    这个分数可以约掉 55(19285=5×385719285=5\times3857,55=5×1155=5\times11),之后不能再约了,因为 3857=7×19×293857=7\times19\times29 与 1111 没有公因数。保持精确形式,最终的边界才不会被四舍五入带偏。

  3. 把 x2x^{2} 单独留下。 两边加上 25=2751125=\tfrac{275}{11}:

    x2>385711+27511=413211≈375.636.x^{2}>\frac{3857}{11}+\frac{275}{11}=\frac{4132}{11}\approx375.636.

  4. 解这个平方不等式,两个分支都要写。 对正常数 cc,x2>cx^{2}>c 成立的范围是区间 [−c,c]\left[-\sqrt c,\sqrt c\right] 的外部:

    x<−413211或x>413211.x<-\sqrt{\frac{4132}{11}}\quad\text{或}\quad x>\sqrt{\frac{4132}{11}}.

    只写 x>cx>\sqrt c 会把整个负分支丢掉 —— 这是这类题最常见的错误。

  5. 化简根号并检验。 因为 4132=4×10334132=4\times1033,把分母有理化得到

    413211=2103311=21136311≈19.3813.\sqrt{\frac{4132}{11}}=\frac{2\sqrt{1033}}{\sqrt{11}}=\frac{2\sqrt{11363}}{11}\approx19.3813.

    代入检验:当 x=19.5x=19.5 时 55(380.25−25)=19538.75>1928555(380.25-25)=19538.75>19285 ✓;当 x=19.3x=19.3 时 55(372.49−25)=19111.9555(372.49-25)=19111.95,不满足 ✓。由对称性,x=−19.5x=-19.5 满足而 x=−19.3x=-19.3 不满足 ✓。

Answer

x<−21136311或x>21136311,21136311=413211≈19.3813x<-\frac{2\sqrt{11363}}{11}\quad\text{或}\quad x>\frac{2\sqrt{11363}}{11},\qquad \frac{2\sqrt{11363}}{11}=\sqrt{\frac{4132}{11}}\approx19.3813

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