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Algebra · real student question

y = 2x² − 21x + 64 与 y = 3x + a(a 为常数)的图像恰好交于一点 (x, y),求 x 的值。

Question

在给定的方程组中,aa 是常数:

y=2x2−21x+64,y=3x+ay = 2x^2 - 21x + 64, \qquad y = 3x + a

这两个方程的图像在 xyxy 平面上恰好交于一点 (x,y)(x, y)。求 xx 的值。

Step-by-step solution

  1. 令两个 yy 的表达式相等。 在交点处,同一个 xx 对应的 yy 必须相同:

    2x2−21x+64=3x+a2x^2 - 21x + 64 = 3x + a

  2. 把所有项移到一边。 两边减去 3x+a3x + a:

    2x2−24x+(64−a)=02x^2 - 24x + (64 - a) = 0

    这是一个关于 xx 的二次方程,常数项里还带着未知的 aa。

  3. 把「恰好一个交点」翻译成判别式条件。 二次方程恰有一个(重)根,当且仅当判别式为零。取 A=2A = 2、B=−24B = -24、C=64−aC = 64 - a:

    B2−4AC=(−24)2−4(2)(64−a)=576−512+8a=8a+64=0B^2 - 4AC = (-24)^2 - 4(2)(64-a) = 576 - 512 + 8a = 8a + 64 = 0

  4. 直接从重根读出 xx——这才是捷径。 其实根本不需要求出 aa。判别式为零时,那个二重根就是 x=−B2Ax = -\dfrac{B}{2A},也就是抛物线 2x2−24x+(64−a)2x^2-24x+(64-a) 的顶点横坐标:

    x=242⋅2=244=6x = \frac{24}{2 \cdot 2} = \frac{24}{4} = 6

  5. 顺手把 aa 也求出来印证一下。 由 8a+64=08a + 64 = 0 得 a=−8a = -8,于是二次方程是 2x2−24x+72=2(x−6)2=02x^2 - 24x + 72 = 2(x-6)^2 = 0,二重根正是 x=6x = 6 ✓。

  6. 验证这个点确实同时在两条图像上。 抛物线:2(36)−21(6)+64=72−126+64=102(36) - 21(6) + 64 = 72 - 126 + 64 = 10。直线:3(6)+(−8)=103(6) + (-8) = 10 ✓。唯一的交点是 (6,10)(6, 10),所以 x=6x = 6。

Answer

x=6x = 6

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