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Algebra · real student question

解不等式 x² − 2x − 1 > 0。

Question

解不等式

x2−2x−1>0x^2-2x-1>0

Step-by-step solution

  1. 先试因式分解,看清它为什么行不通。 −1-1 的整数因数只有 ±1\pm1,没有哪一对之和等于 −2-2。所以这个三项式在整数范围内分解不了,也就是说边界点只能由求根公式提供,而不是靠分解。

  2. 用求根公式解对应的方程。 这里 a=1a=1,b=−2b=-2,c=−1c=-1:

    x=2±(−2)2−4(1)(−1)2=2±4+42=2±222=1±2x=\frac{2\pm\sqrt{(-2)^2-4(1)(-1)}}{2}=\frac{2\pm\sqrt{4+4}}{2}=\frac{2\pm2\sqrt2}{2}=1\pm\sqrt2

    判别式 88 为正,但不是完全平方数,边界因此是无理数。

  3. 记下两个边界的近似值。 1−2≈−0.41421-\sqrt2\approx-0.4142,1+2≈2.41421+\sqrt2\approx2.4142。手边有小数值,判号推理和最后的检验都会具体得多。

  4. 用抛物线的开口方向代替符号表。 二次项系数 a=1a=1 为正,所以图象是开口向上的抛物线,并在这两点处穿过 xx 轴。开口向上的抛物线在两根之间为负、在两根之外为正。题目要的是 >0>0,那就取外侧:

    x<1−2或x>1+2x<1-\sqrt2\qquad\text{或}\qquad x>1+\sqrt2

  5. 取点核对。 取 x=0x=0(区间内部):0−0−1=−1<00-0-1=-1<0,确实该被排除。取 x=−1x=-1(左侧):1+2−1=2>01+2-1=2>0 ✓。取 x=3x=3(右侧):9−6−1=2>09-6-1=2>0 ✓。

  6. 注意不等号是严格的,并写成区间形式。 因为不带等号,两个根本身 —— 表达式在那里恰好等于 00 —— 要排除在外:

    (−∞, 1−2)∪(1+2, ∞)(-\infty,\,1-\sqrt2)\cup(1+\sqrt2,\,\infty)

    在 [−6,6][-6,6] 上扫 12011201 个点,处处与这个集合相符 ✓。

Answer

x<1−2 或 x>1+2,(−∞,1−2)∪(1+2,∞)x<1-\sqrt2\ \text{或}\ x>1+\sqrt2,\qquad(-\infty,1-\sqrt2)\cup(1+\sqrt2,\infty)

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