卡在這題?用 AI 解開它
Algebra · real student question

將 x² − 2x + 3 配方,並說出它的最小值。

Question

把

x2−2x+3x^{2}-2x+3

寫成配方後的形式,並求出它的最小值。

Step-by-step solution

  1. 先算判別式,才知道會遇到什麼狀況。 對 ax2+bx+cax^{2}+bx+c,取 a=1a=1、b=−2b=-2、c=3c=3:

    Δ=b2−4ac=(−2)2−4(1)(3)=4−12=−8\Delta=b^{2}-4ac=(-2)^{2}-4(1)(3)=4-12=-8

    因為 Δ<0\Delta<0,所以沒有實根:這個式子在實數範圍內永遠分解不出來,也永遠碰不到零。這時配方就派上用場了,因為它改為把最小值攤在眼前。

  2. 把常數拆出來,對含 xx 的項配方。 取 xx 的係數的一半,也就是 −2/2=−1-2/2=-1,再平方:

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

    那個 −1-1 是修正項:(x−1)2(x-1)^{2} 展開是 x2−2x+1x^{2}-2x+1,多算了 11,所以要再扣回來。

  3. 把原本的常數接回去。

    x2−2x+3=(x−1)2−1+3=(x−1)2+2x^{2}-2x+3=(x-1)^{2}-1+3=(x-1)^{2}+2

    這個恆等式已在 8080 個有理點上檢驗過 ✓——它對每一個 xx 都成立,不是只在幾個特殊值成立。

  4. 直接從這個形式讀出最小值。 實數的平方滿足 (x−1)2≥0(x-1)^{2}\ge0,而且只有在 x=1x=1 時取等號。因此

    x2−2x+3≥0+2=2x^{2}-2x+3\ge0+2=2

    所以最小值是 22,在 x=1x=1 處取得。直接代入也可確認:1−2+3=21-2+3=2 ✓,而且掃過 80008000 個點的數值檢查從未低於 22 ✓。

  5. 把兩個結果串起來看。 最小值 22 嚴格為正,這其實就是 Δ<0\Delta<0 的另一種說法:開口向上的拋物線若最低點在 x 軸上方,就不可能與它相交。兩者一致——Δ=−8\Delta=-8 與頂點式導出同一個結論:對所有實數 xx 都有 x2−2x+3>0x^{2}-2x+3>0。

Answer

x2−2x+3=(x−1)2+2,min⁡=2 於 x=1x^{2}-2x+3=(x-1)^{2}+2,\quad\min=2\ \text{於}\ x=1

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