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Algebra · real student question

解方程:8/(8.9 − x) = (71 − x × √((8.9 − x)² − 64)/(8.9 − x))/71,求 x。

Question

解方程,求 xx:

88.9−x=71−x(8.9−x)2−648.9−x71\frac{8}{8.9-x}=\frac{71-\dfrac{x\sqrt{(8.9-x)^2-64}}{8.9-x}}{71}

Step-by-step solution

  1. 先把定义域定下来。 需要 8.9−x≠08.9-x\neq0 且 (8.9−x)2−64≥0(8.9-x)^2-64\ge0,即 ∣8.9−x∣≥8|8.9-x|\ge8,也就是

    x≤0.9或x≥16.9x\le 0.9\qquad\text{或}\qquad x\ge 16.9

    每个候选根都必须通过这一关;后面两边平方还会额外造出一批不满足它的假根。

  2. 同时去掉两个分母。 先乘 7171,再乘 8.9−x8.9-x:

    568=71(8.9−x)−x(8.9−x)2−64568=71(8.9-x)-x\sqrt{(8.9-x)^2-64}

    由于 71(8.9)=631.971(8.9)=631.9,整理后得到

    x(8.9−x)2−64=631.9−71x−568=63.9−71xx\sqrt{(8.9-x)^2-64}=631.9-71x-568=63.9-71x

  3. 把被开方式按平方差分解。 正是这一步让整道题变得可做:

    (8.9−x)2−64=(8.9−x−8)(8.9−x+8)=(0.9−x)(16.9−x)(8.9-x)^2-64=(8.9-x-8)(8.9-x+8)=(0.9-x)(16.9-x)

    同时右边也有 63.9−71x=71(0.9−x)63.9-71x=71(0.9-x)。同一个因式 0.9−x0.9-x 在两边同时出现,于是方程变成

    x(0.9−x)(16.9−x)=71(0.9−x)x\sqrt{(0.9-x)(16.9-x)}=71(0.9-x)

  4. 第一个解白送。 若 0.9−x=00.9-x=0,两边都为零,所以 x=0.9x=0.9 是精确解。代回原方程检验:左边 88=1\tfrac{8}{8}=1,右边根号为 00,得 71−071=1\tfrac{71-0}{71}=1 ✓。

  5. 处理剩下那一支。 当 x<0.9x<0.9 时 0.9−x>00.9-x>0,于是 (0.9−x)(16.9−x)=0.9−x 16.9−x\sqrt{(0.9-x)(16.9-x)}=\sqrt{0.9-x}\,\sqrt{16.9-x},可以约掉一个 0.9−x\sqrt{0.9-x}:

    x16.9−x=710.9−x ⟹ x2(16.9−x)=5041(0.9−x)x\sqrt{16.9-x}=71\sqrt{0.9-x}\ \Longrightarrow\ x^{2}(16.9-x)=5041(0.9-x)

    ⟹ x3−16.9x2−5041x+4536.9=0\Longrightarrow\ x^{3}-16.9x^{2}-5041x+4536.9=0

    (x≥16.9x\ge16.9 这一支不可能成立:那里左边 ≥0\ge0,而 71(0.9−x)<071(0.9-x)<0。)

  6. 解这个三次方程并剔除增根。 它的三个根是 −63.5486-63.5486、0.89744330.8974433 和 79.551179.5511。平方那一步要求 x>0x>0 且 x≤0.9x\le0.9,所以第一个和第三个都是增根——把它们代回原方程,左右两边相差 −1.78-1.78 和 −2.23-2.23,而不是 00。只有

    x=0.8974433x=0.8974433

    留了下来,它能把原方程复现到 10−810^{-8} 的精度 ✓。

  7. 把两个答案一起写出来。 完整解集是 x=0.9x=0.9 与 x≈0.8974433x\approx0.8974433。顺带一验:(x−0.9)(x-0.9) 乘上那个三次式,正好复现四次式 x4−17.8x3−5025.79x2+9073.8x−4083.21x^4-17.8x^3-5025.79x^2+9073.8x-4083.21,说明过程中没有丢根。

Answer

x=0.9且x≈0.8974433x=0.9\quad\text{且}\quad x\approx 0.8974433

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