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Algebra · real student question

解不等式 x² + x − 1 大于或等于 0。

Question

解关于 xx 的不等式:

x2+x−1≥0x^2+x-1\ge 0

Step-by-step solution

  1. 用求根公式定出两根。 取 a=1a=1,b=1b=1,c=−1c=-1,

    Δ=12−4(1)(−1)=1+4=5⇒x=−1±52\Delta=1^2-4(1)(-1)=1+4=5\quad\Rightarrow\quad x=\frac{-1\pm\sqrt5}{2}

    没有哪一对整数积为 −1-1 且和为 11,所以十字相乘从一开始就走不通。

  2. 认一认这两个数。 −1+52=0.6180340\frac{-1+\sqrt5}{2}=0.6180340,−1−52=−1.6180340\frac{-1-\sqrt5}{2}=-1.6180340 —— 它们正是黄金分割比的共轭数:黄金分割比满足 φ2=φ+1\varphi^2=\varphi+1,把其中的 φ 换成 −x,这个关系式恰好就变成 x2+x−1=0x^2+x-1=0。两数之积为 −1-1、之和为 −1-1,与 c/ac/a 和 −b/a-b/a 吻合。

  3. 用开口方向定区域。 二次项系数为正,抛物线开口向上,所以表达式在两根之间的区间之外才 ≥0\ge 0:

    x≤−1−52或x≥−1+52x\le\frac{-1-\sqrt5}{2}\qquad\text{或}\qquad x\ge\frac{-1+\sqrt5}{2}

  4. 把端点算进来。 不等号是不严格的(≥\ge),而在每个根处表达式恰好等于 00,所以两个边界值都属于解集 —— 用闭区间,不是开区间。

  5. 取几个点验证。 当 x=−2x=-2:4−2−1=1≥04-2-1=1\ge 0 ✓。当 x=0x=0:得 −1-1,不成立,正好把中间那段排除掉 ✓。当 x=1x=1:1+1−1=1≥01+1-1=1\ge 0 ✓。所以解集是

    (−∞,−1−52]∪[−1+52,∞)\left(-\infty,\tfrac{-1-\sqrt5}{2}\right]\cup\left[\tfrac{-1+\sqrt5}{2},\infty\right)

Answer

x≤−1−52≈−1.6180或x≥−1+52≈0.6180x\le\frac{-1-\sqrt5}{2}\approx -1.6180\quad\text{或}\quad x\ge\frac{-1+\sqrt5}{2}\approx 0.6180

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