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Algebra · real student question

把 2x + x² − 1 写成标准形式,并解方程 2x + x² − 1 = 0。

Question

把

2x+x2−12x+x^{2}-1

写成标准形式,并求解 2x+x2−1=02x+x^{2}-1=0。

Step-by-step solution

  1. 先重排成标准形式。 标准形式按次数从高到低排列各项,而这正是所有二次方程解法的前提:

    2x+x2−1=x2+2x−12x+x^{2}-1=x^{2}+2x-1

    于是 a=1a=1,b=2b=2,c=−1c=-1。重排丝毫不改变式子的值 —— 加法满足交换律 —— 但它能避免把 22 误读成二次项系数。

  2. 先看能不能整数分解,然后放弃这条路。 需要两个整数,乘积为 −1-1、和为 22;而 −1-1 的整数因数对只有 (1,−1)(1,-1),其和是 00。所以不存在整数分解,两根是无理数。

  3. 配方 —— 当 bb 是偶数时比套公式更快。 b=2b=2 的一半是 11,于是

    x2+2x−1=(x+1)2−1−1=(x+1)2−2x^{2}+2x-1=(x+1)^{2}-1-1=(x+1)^{2}-2

    令它等于零就得到 (x+1)2=2(x+1)^{2}=2,这个形式一眼就能解出来。

  4. 两边开平方,两个符号都要留。

    x+1=±2⟹x=−1±2x+1=\pm\sqrt{2}\qquad\Longrightarrow\qquad x=-1\pm\sqrt{2}

  5. 用求根公式交叉验证。

    x=−2±4+42=−2±222=−1±2 ✓x=\frac{-2\pm\sqrt{4+4}}{2}=\frac{-2\pm2\sqrt{2}}{2}=-1\pm\sqrt{2}\ \checkmark

    (这里用到 8=22\sqrt{8}=2\sqrt2,于是那个 22 约掉了。)韦达定理也能确认:两根之和为 −2=−b/a-2=-b/a ✓,两根之积为 1−2=−1=c/a1-2=-1=c/a ✓。数值上 x≈0.4142x\approx0.4142 与 x≈−2.4142x\approx-2.4142,残差低于 10−1210^{-12} ✓。

Answer

x=−1+2或x=−1−2x=-1+\sqrt{2}\quad\text{或}\quad x=-1-\sqrt{2}

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