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

解方程式:(1 + x) 的 10 次方減去 10.7347x 等於 1。

Question

求所有實數 xx:

(1+x)10−10.7347x=1(1+x)^{10}-10.7347x=1

Step-by-step solution

  1. 把所有項移到同一邊,並找出那個現成的根。 令

    f(x)=(1+x)10−10.7347x−1f(x)=(1+x)^{10}-10.7347x-1

    則 f(0)=1−0−1=0f(0)=1-0-1=0,所以 x=0x=0 是精確解——完全不必用到數值方法。這種形狀的方程式(成長率的期數次方,再減掉一個線性的支付項)一定有這個平凡根,真正有趣的是另一個交點。

  2. 微分,看清楚函數的形狀。

    f′(x)=10(1+x)9−10.7347,f′′(x)=90(1+x)8>0  (x>−1)f'(x)=10(1+x)^9-10.7347,\qquad f''(x)=90(1+x)^8>0\ \ (x>-1)

    因為 f′′>0f''>0,ff 在 (−1,∞)(-1,\infty) 上嚴格凸,所以最多只能穿過零兩次。又 f′(0)=10−10.7347=−0.7347<0f'(0)=10-10.7347=-0.7347<0:曲線通過原點時還在下降。

  3. 找出唯一的極小點。 解 f′(x)=0f'(x)=0:

    (1+x)9=1.07347⇒x=1.073471/9−1=0.0079085(1+x)^9=1.07347\quad\Rightarrow\quad x=1.07347^{1/9}-1=0.0079085

    那裡的函數值是 f(0.0079085)=−0.0029357f(0.0079085)=-0.0029357,確實在零以下。(常有人把這個極小值寫成 −0.000291-0.000291,那小了一個數量級。)

  4. 數一數根的個數。 在 (−1, 0.0079085)(-1,\,0.0079085) 上函數從 f(−1+)=9.7347f(-1^{+})=9.7347 一路下降到 −0.0029357-0.0029357,恰好穿越零一次——那就是 x=0x=0。在 (0.0079085,∞)(0.0079085,\infty) 上它從 −0.0029357-0.0029357 上升到 +∞+\infty,又恰好穿越一次。所以實根恰好是兩個,而且沒有負根(f(−0.01)=+0.0117f(-0.01)=+0.0117 印證了 00 左邊的正負號)。

  5. 把第二個根夾住再逼近。 f(0.015)=−0.00048f(0.015)=-0.00048,f(0.016)=+0.00027f(0.016)=+0.00027,所以根落在兩者之間。用二分法或牛頓法可得

    x=0.01565489x=0.01565489

    準到小數第八位——不是 0.0158450.015845,在那裡 f=+1.5×10−4f=+1.5\times 10^{-4},明顯還是正的。

  6. 直接代回去驗算。 (1.0156549)10=1.16805066(1.0156549)^{10}=1.16805066,而 1+10.7347(0.0156549)=1.168050661+10.7347(0.0156549)=1.16805066。兩者到小數第八位都一致,所以解集合是 x=0x=0 與 x≈0.0156549x\approx 0.0156549。

Answer

x=0或x≈0.0156549x=0\quad\text{或}\quad x\approx 0.0156549

Need to solve a different problem like this? Open the solver →