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Algebra · real student question

解方程 0.02x² + 0.06x + 0.18 = 2.91,给出根式形式的精确解及其小数近似值。

Question

解方程

0.02x2+0.06x+0.18=2.91.0.02x^{2}+0.06x+0.18=2.91.

给出根式形式的精确解及其小数近似值。

Step-by-step solution

  1. 先化成标准形式。 求根公式只对 ax2+bx+c=0ax^{2}+bx+c=0 适用,所以别的都先别做,先两边减去 2.912.91:

    0.02x2+0.06x+0.18−2.91=0  ⟹  0.02x2+0.06x−2.73=0.0.02x^{2}+0.06x+0.18-2.91=0\;\Longrightarrow\;0.02x^{2}+0.06x-2.73=0.

    注意常数项变成了负数,这已经说明两根异号了(两根之积 c/ac/a 是负的)。

  2. 两边乘 100,把小数清掉。 小数系数会让判别式手算起来很痛苦,也容易在四舍五入上出错。每一项都乘 100100 是等价变形,不是近似:

    2x2+6x−273=0.2x^{2}+6x-273=0.

    逐项核对:0.02×100=20.02\times100=2、0.06×100=60.06\times100=6、−2.73×100=−273-2.73\times100=-273。三项现在都是整数了。

  3. 取 a=2a=2、b=6b=6、c=−273c=-273 代入求根公式。 代入得

    x=−6±62−4(2)(−273)2(2)=−6±36+21844=−6±22204.x=\frac{-6\pm\sqrt{6^{2}-4(2)(-273)}}{2(2)}=\frac{-6\pm\sqrt{36+2184}}{4}=\frac{-6\pm\sqrt{2220}}{4}.

    符号陷阱在于 −4ac=−4(2)(−273)=+2184-4ac=-4(2)(-273)=+2184:里面有两个负号,判别式会变大而不是变小。由于 2220>02220>0,方程有两个不相等的实根。

  4. 化简根式,再约掉公因数。 从 22202220 里提出最大的平方因数:

    2220=4⋅555,2220=2555,2220=4\cdot 555,\qquad \sqrt{2220}=2\sqrt{555},

    而 555=3⋅5⋅37555=3\cdot 5\cdot 37 不含平方因数,所以到这里就化到底了。于是

    x=−6±25554=−3±5552.x=\frac{-6\pm 2\sqrt{555}}{4}=\frac{-3\pm\sqrt{555}}{2}.

    把分式三处的 22 一起约掉,正是把难看的答案变成干净答案的那一步。

  5. 取近似值,并把两根都代回原方程检验。 由 555≈23.5584\sqrt{555}\approx 23.5584,

    x≈−3+23.55842≈10.2792,x≈−3−23.55842≈−13.2792.x\approx\frac{-3+23.5584}{2}\approx 10.2792,\qquad x\approx\frac{-3-23.5584}{2}\approx-13.2792.

    把 x=10.2792x=10.2792 代回:0.02(105.66)+0.06(10.2792)+0.18=2.1132+0.6168+0.18=2.91000.02(105.66)+0.06(10.2792)+0.18=2.1132+0.6168+0.18=2.9100 ✓。对 x=−13.2792x=-13.2792 同样验算也得到 2.912.91 ✓。两根关于顶点 x=−1.5x=-1.5 对称,这也是理应如此的。

Answer

x=−3±5552≈10.279 或 −13.279x=\frac{-3\pm\sqrt{555}}{2}\approx 10.279\ \text{或}\ -13.279

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