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Algebra · real student question

解 a/x = x,求 x,其中 a 是常数。

Question

解出 xx:

ax=x\frac{a}{x}=x

Step-by-step solution

  1. 先把定义域限制记下来。 左边 xx 在分母上,所以要让方程有意义就必须

    x≠0x\neq0

    现在就把它记下,最后 a=0a=0 那种情形才不会判错。

  2. 去分母。 两边同乘 xx(因为 x≠0x\neq0,这是合法的):

    a=x2a=x^{2}

    方程说的是:xx 是一个平方等于 aa 的数 —— 换句话说,xx 是 aa 与 11 的几何平均数关系。

  3. 开平方,正负两个符号都保留。 当 a>0a>0 时:

    x=±ax=\pm\sqrt{a}

    这里有两个实数解,因为平方会把符号信息丢掉。只写 x=ax=\sqrt{a} 就漏掉了负根,而那个负根是实实在在成立的:a−a=−a\dfrac{a}{-\sqrt{a}}=-\sqrt{a} ✓,因为 a=(a)2a=\left(\sqrt a\right)^{2}。

  4. 处理 aa 的其余情形。 若 a=0a=0,方程成为 0x=x\dfrac{0}{x}=x,即 x=0x=0 —— 可是 x=0x=0 已被定义域排除,所以无解。若 a<0a<0,那么 x2=ax^{2}=a 根本没有实根,不过在复数范围内 x=±i∣a∣x=\pm i\sqrt{|a|}。

  5. 数值验证。 取 a=0.5a=0.5、22、7.37.3,把 x=ax=\sqrt{a} 代进 ax\dfrac{a}{x},每一次都在 10−1210^{-12} 以内还原出 a\sqrt{a} ✓。再用 a=9a=9 直觉核对一下:x=±3x=\pm3,确实 93=3\tfrac93=3 ✓ 且 9−3=−3\tfrac{9}{-3}=-3 ✓。

Answer

x=±a (a>0); 当 a=0 时无解; x=±i∣a∣ (a<0)x=\pm\sqrt{a}\ (a>0);\ \text{当 }a=0\text{ 时无解};\ x=\pm i\sqrt{|a|}\ (a<0)

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