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

解 Gm 除以 d 的平方等於 Gx 除以 d 的平方,求 x。

Question

解出 xx:

Gmd2=Gxd2\frac{Gm}{d^2}=\frac{Gx}{d^2}

Step-by-step solution

  1. 先記下讓這些運算合法的條件。 只有 d≠0d\neq 0 時方程式才有意義(否則兩邊都沒有定義),而稍後要除以 GG 則需要 G≠0G\neq 0。從物理的角度讀——這是牛頓的重力場 g=Gm/d2g=Gm/d^2 在同一距離處的比較——G=6.674×10−11G=6.674\times 10^{-11} 是一個非零常數,所以兩個條件自動成立。

  2. 把兩邊相同的分母清掉。 兩邊同乘 d2d^2:

    Gm=GxGm=Gx

    因為兩邊底下是同一個 d2d^2,一次相乘就完全去掉它;不必做交叉相乘。

  3. 除以公因式 GG。

    m=xm=x

    這是唯一需要用到 G≠0G\neq 0 的一步。注意 mm 與 xx 都不必再移項——約分時它們就已經被分離出來了。

  4. 解讀這個結果。 距離 dd 完全消失了,所以結論在任何距離都成立:兩個物體在同一距離處產生相同的重力場,恰好就是它們質量相等的時候。答案因此既不依賴 dd,也不依賴 GG。

  5. 代入驗算。 把 x=mx=m 代回去,兩邊會變成字面上完全相同的式子 Gmd2\dfrac{Gm}{d^2},所以方程式成立——而且只要 G≠0G\neq 0,Gm=GxGm=Gx 就強制 x=mx=m,因此沒有其他 xx 值能滿足它。

Answer

x=m(G≠0, d≠0)x=m\qquad(G\neq 0,\ d\neq 0)

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