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Algebra · real student question

解方程:(3x − 24) 的四次方乘 7 的三次方,等于 2 乘 7 的四次方。

Question

解方程 (3x−24)4⋅73=2⋅74(3x-24)^4\cdot 7^3 = 2\cdot 7^4。

Step-by-step solution

  1. 两边同除以公共的 7 的幂。 (3x−24)4=2⋅7473=2⋅74−3=2⋅7=14.(3x-24)^4 = \frac{2\cdot 7^4}{7^3} = 2\cdot 7^{4-3} = 2\cdot 7 = 14. 先把 737^3 约掉,就用不着去算 74=24017^4 = 2401 了。

  2. 问一句:14 是完全四次方数吗? 小整数的四次方是 1,16,81,256,…1, 16, 81, 256,\ldots,1414 并不在其中。所以 3x−243x-24 取不到任何整数值(连有理数也不行),在自然数范围内这个方程没有解。

  3. 在实数范围内开四次方。 偶次根有两个实数分支:3x−24=±144=±1.9343364.3x-24 = \pm\sqrt[4]{14} = \pm 1.9343364. 1414 的另外两个四次方根是纯虚数,求实数解时舍去。

  4. 逐支求解。 3x=24±1.9343364⟹x=8±1443,3x = 24\pm 1.9343364 \quad\Longrightarrow\quad x = 8\pm\frac{\sqrt[4]{14}}{3}, 得到 x≈8.6447788x \approx 8.6447788 或 x≈7.3552212x \approx 7.3552212。

  5. 验算一个根。 取 x=8.6447788x=8.6447788,则 3x−24=1.93433643x-24 = 1.9343364,而 (1.9343364)4=14.0000(1.9343364)^4 = 14.0000;再乘 73=3437^3=343 得 4802=2⋅2401=2⋅744802 = 2\cdot2401 = 2\cdot7^4。正确。

  6. 按题目要求的层次写答案。 如果是要求整数答案的课堂练习,答案就是「无解」;在实数范围内,答案是对称的一对 8±14438\pm\tfrac{\sqrt[4]{14}}{3},以 x=8x=8 为中心——因为 3x−24=3(x−8)3x-24 = 3(x-8)。

Answer

无整数解;在 R 上, x=8±1443≈8.6448 或 7.3552\text{无整数解;在 } \mathbb{R}\text{ 上,}\ x = 8 \pm \frac{\sqrt[4]{14}}{3} \approx 8.6448 \ \text{或}\ 7.3552

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