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

解方程式 2x + 2λx + μ = 0 求 x,其中 λ 與 μ 視為參數。

Question

解 xx,其中 λ\lambda 與 μ\mu 是實數參數:

2x+2λx+μ=02x+2\lambda x+\mu=0

Step-by-step solution

  1. 把 xx 項收在一起並提出公因式。 2x2x 與 2λx2\lambda x 都只帶一次的 xx,所以可以合併:

    2x+2λx=2x(1+λ)2x+2\lambda x=2x(1+\lambda)

    方程式便成為

    2x(1+λ)+μ=02x(1+\lambda)+\mu=0

    寫成這個形式才是重點:xx 的係數現在是看得見的單一個量 2(1+λ)2(1+\lambda),而一切都取決於它是不是零。

  2. 解一般情形 λ≠−1\lambda\neq -1。 這時 2(1+λ)≠02(1+\lambda)\neq 0,可以放心相除:

    2x(1+λ)=−μ⟹x=−μ2(1+λ)2x(1+\lambda)=-\mu\quad\Longrightarrow\quad x=\frac{-\mu}{2(1+\lambda)}

    解恰好只有一個。舉例來說 λ=3, μ=5\lambda=3,\ \mu=5 給出 x=−58x=-\frac{5}{8},而且確實 2(−0.625)+6(−0.625)+5=02(-0.625)+6(-0.625)+5=0。

  3. 處理 λ=−1\lambda=-1 這個退化情形。 此時 1+λ=01+\lambda=0,xx 那一項完全消失,方程式退化成一個常數的敘述

    μ=0\mu=0

    這裡沒有東西能拿來除以零,所以必須直接把兩個子情形讀出來。

  4. 把退化情形拆成兩半。 若 λ=−1\lambda=-1 且 μ=0\mu=0,方程式就是 0=00=0:它對每一個實數 xx 都成立,所以解集合是整個 R\mathbb{R}——這是恆等式,不是只有一個根的方程式。若 λ=−1\lambda=-1 而 μ≠0\mu\neq 0,方程式等於在說 μ=0\mu=0 卻又 μ≠0\mu\neq 0:這是矛盾,所以解集合是空集合。

  5. 把這個三分法整理一遍。 一次方程式 Ax+B=0Ax+B=0 總是這樣分成三種情形,這裡 A=2(1+λ)A=2(1+\lambda)、B=μB=\mu:

    λ≠−1:x=−μ2(1+λ) (唯一解)\lambda\neq-1:\quad x=\frac{-\mu}{2(1+\lambda)}\ \text{(唯一解)}

    λ=−1, μ=0:x∈R (無限多解)\lambda=-1,\ \mu=0:\quad x\in\mathbb{R}\ \text{(無限多解)}

    λ=−1, μ≠0:無解\lambda=-1,\ \mu\neq0:\quad \text{無解}

    略過分情況討論是典型的錯誤:不檢查 1+λ1+\lambda 是否為零就拿它去除,會無聲無息地把後兩種可能丟掉。

Answer

x=−μ2(1+λ) (λ≠−1);  x∈R (λ=−1,μ=0);  無解 (λ=−1,μ≠0)x=\frac{-\mu}{2(1+\lambda)}\ (\lambda\neq-1);\ \ x\in\mathbb{R}\ (\lambda=-1,\mu=0);\ \ \text{無解}\ (\lambda=-1,\mu\neq0)

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