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Algebra · real student question

解方程 2x + 2λx + μ = 0,把 λ 和 μ 当作参数,求 x。

Question

解出 xx,其中 λ\lambda、μ\mu 是实参数:

2x+2λx+μ=02x+2\lambda x+\mu=0

Step-by-step solution

  1. 把含 xx 的项收起来提公因式。 2x2x 与 2λx2\lambda x 里 xx 都只有一次,所以可以合并:

    2x+2λx=2x(1+λ)2x+2\lambda x=2x(1+\lambda)

    方程于是变成

    2x(1+λ)+μ=02x(1+\lambda)+\mu=0

    这一步的全部意义就在于:xx 的系数现在是一个看得见的整体 2(1+λ)2(1+\lambda),而后面所有讨论都取决于它是否为零。

  2. 先解一般情形 λ≠−1\lambda\neq -1。 此时 2(1+λ)≠02(1+\lambda)\neq 0,可以放心做除法:

    2x(1+λ)=−μ⟹x=−μ2(1+λ)2x(1+\lambda)=-\mu\quad\Longrightarrow\quad x=\frac{-\mu}{2(1+\lambda)}

    这时恰有一个解。例如 λ=3, μ=5\lambda=3,\ \mu=5 给出 x=−58x=-\frac{5}{8},代回确实有 2(−0.625)+6(−0.625)+5=02(-0.625)+6(-0.625)+5=0。

  3. 处理退化情形 λ=−1\lambda=-1。 这时 1+λ=01+\lambda=0,含 xx 的项整体消失,方程退化成一句关于常数的判断

    μ=0\mu=0

    这里没有任何东西可以拿来做除法,只能直接把两个子情形读出来。

  4. 把退化情形一分为二。 若 λ=−1\lambda=-1 且 μ=0\mu=0,方程就是 0=00=0:对每一个实数 xx 都成立,解集是整个 R\mathbb{R} —— 它是一个恒等式,而不是只有一个根的方程。若 λ=−1\lambda=-1 且 μ≠0\mu\neq 0,方程说的是 μ=0\mu=0 而事实上 μ≠0\mu\neq 0:矛盾,所以解集为空。

  5. 把三种情形汇总。 一次方程 Ax+B=0Ax+B=0 永远按这个方式分岔,这里 A=2(1+λ)A=2(1+\lambda)、B=μB=\mu:

    λ≠−1:x=−μ2(1+λ) (唯一解)\lambda\neq-1:\quad x=\frac{-\mu}{2(1+\lambda)}\ \text{(唯一解)}

    λ=−1, μ=0:x∈R (无穷多解)\lambda=-1,\ \mu=0:\quad x\in\mathbb{R}\ \text{(无穷多解)}

    λ=−1, μ≠0:无解\lambda=-1,\ \mu\neq0:\quad \text{无解}

    漏掉分类讨论是这类题的通病:不先确认 1+λ1+\lambda 非零就拿它去除,会悄悄把后两种可能扔掉。

Answer

x=−μ2(1+λ) (λ≠−1);  x∈R (λ=−1,μ=0);  无解 (λ=−1,μ≠0)x=\frac{-\mu}{2(1+\lambda)}\ (\lambda\neq-1);\ \ x\in\mathbb{R}\ (\lambda=-1,\mu=0);\ \ \text{无解}\ (\lambda=-1,\mu\neq0)

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