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Algebra · real student question

求 4x = 3x² − 7x + 9 的解,答案保留三位有效数字。

Question

求

4x=3x2−7x+9.4x=3x^{2}-7x+9.

的解,答案保留三位有效数字。

Step-by-step solution

  1. 把所有项归到平方项系数为正的那一边。 两边同减 4x4x,让方程写成 =0=0 且首项系数为正:

    0=3x2−7x−4x+9⟹3x2−11x+9=0.0=3x^{2}-7x-4x+9\quad\Longrightarrow\quad 3x^{2}-11x+9=0.

  2. 动公式之前先看能不能因式分解。 那需要两个整数,乘积是 3⋅9=273\cdot 9=27,和是 −11-11;可能的组合是 (−1,−27)(-1,-27) 和 (−3,−9)(-3,-9),和分别为 −28-28 和 −12-12。都不合,说明两根是无理数,求根公式才是对的工具。

  3. 认清系数,先算判别式。 取 a=3a=3,b=−11b=-11,c=9c=9,

    b2−4ac=(−11)2−4(3)(9)=121−108=13.b^{2}-4ac=(-11)^{2}-4(3)(9)=121-108=13.

    因为 13>013>0,有两个不相等的实根;又因为 1313 不是完全平方数,两根是无理数 —— 这与题目要求取近似值正好对应。

  4. 代入求根公式。

    x=−b±b2−4ac2a=11±136.x=\frac{-b\pm\sqrt{b^{2}-4ac}}{2a}=\frac{11\pm\sqrt{13}}{6}.

  5. 算出数值,保留三位有效数字。 由 13=3.605551…\sqrt{13}=3.605551\ldots,

    x=11+3.6055516=2.434258…≈2.43,x=11−3.6055516=1.232408…≈1.23.x=\frac{11+3.605551}{6}=2.434258\ldots\approx 2.43,\qquad x=\frac{11-3.605551}{6}=1.232408\ldots\approx 1.23.

    只在最后这一步取近似 —— 提前把 13\sqrt{13} 四舍五入,可能会把第三位有效数字带偏。

  6. 用精确根验证。 韦达定理给出 x1+x2=113≈3.6667x_1+x_2=\tfrac{11}{3}\approx 3.6667,x1x2=93=3x_1x_2=\tfrac{9}{3}=3;算出来的两个值之和是 3.666663.66666……,也就是 226\tfrac{22}{6},确实有 2.434258+1.232408=3.666666=1132.434258+1.232408=3.666666=\tfrac{11}{3},与 −b/a-b/a 相符。两根之积是 2.434258×1.232408=3.00002.434258\times 1.232408=3.0000,与 c/a=3c/a=3 相符。

Answer

x=11±136,x≈2.43 或 x≈1.23x=\frac{11\pm\sqrt{13}}{6},\qquad x\approx 2.43\ \text{或}\ x\approx 1.23

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