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Algebra · real student question

解不等式 4x^2 - 4x + 1 > 0。

Question

解

4x2−4x+1>04x^2-4x+1>0

Step-by-step solution

  1. 在二次项系数不是 1 的情形下认出完全平方结构。 这里 4x2=(2x)24x^2=(2x)^2、1=121=1^2,而中间项也正好对得上:

    2⋅(2x)⋅1=4x⟹4x2−4x+1=(2x−1)22\cdot(2x)\cdot 1=4x\quad\Longrightarrow\quad 4x^2-4x+1=(2x-1)^2

  2. 用判别式确认。 Δ=(−4)2−4(4)(1)=16−16=0\Delta=(-4)^2-4(4)(1)=16-16=0,所以只有一个二重根,且左边不会变号。

  3. 把问题归结为一个关于平方的判断。

    (2x−1)2>0  ⟺  2x−1≠0(2x-1)^2>0\iff 2x-1\neq 0

  4. 解出那个要排除的方程。

    2x−1=0⟹x=122x-1=0\quad\Longrightarrow\quad x=\frac12

    于是除 12\tfrac12 之外的每一个实数都满足这个不等式。

  5. 检验,并与系数为 1 的版本对照。 取 x=12x=\tfrac12:1−2+1=01-2+1=0,并不 >0>0 ✓\checkmark。取 x=0x=0:1>01>0 ✓\checkmark。这道题的结构和 x2−2x+1>0x^2-2x+1>0 完全一样,只是二重根从 11 挪到了 12\tfrac12,因为底数是 2x−12x-1 而不是 x−1x-1。

Answer

x≠12,即 (−∞,12)∪(12,∞)x\neq\frac{1}{2},\qquad\text{即 }\left(-\infty,\tfrac12\right)\cup\left(\tfrac12,\infty\right)

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