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Algebra · real student question

解不等式 x² · x − 5 > 0。

Question

解不等式

x2⋅x−5>0x^2\cdot x-5>0

Step-by-step solution

  1. 先把式子化簡。 同底數的冪相乘時指數要相加:x2⋅x=x2+1=x3x^2\cdot x=x^{2+1}=x^3。所以這是三次不等式,不是二次的:

    x3−5>0x^3-5>0

    把 x2xx^2x 誤讀成 x2x^2 或 2x22x^2,會讓整題完全變成另一題。

  2. 把三次項孤立出來。 兩邊同加 55:

    x3>5x^3>5

  3. 兩邊同取立方根。 立方與平方最關鍵的差別就在這裡:函數 t↦t3t\mapsto t^3 在整個 R\mathbb{R} 上嚴格遞增且為一對一,所以開立方根會保持不等號的方向,既不需要 ±\pm,也不必分情況討論:

    x>53x>\sqrt[3]{5}

    相對地,x2>5x^2>5 就會給出兩段式的答案 x>5x>\sqrt5 或 x<−5x<-\sqrt5。

  4. 算出這個界線的數值。

    53=1.709976…≈1.71\sqrt[3]{5}=1.709976\ldots\approx1.71

    快速核對一下大小:1.73=4.9131.7^3=4.913(略小於 55),而 1.713=5.0002111.71^3=5.000211(略大於),所以這個根落在兩者之間 ✓。

  5. 寫出解集。 只有一條射線,左端是開的,因為原不等式是嚴格不等式:

    x>53,(53, ∞)x>\sqrt[3]{5},\qquad\left(\sqrt[3]{5},\ \infty\right)

  6. 用掃描法驗證。 在 −5-5 到 55 之間取 10,00110{,}001 個點計算 x3−5x^3-5,再把正負號與 x>53x>\sqrt[3]{5} 比對,每一點都吻合 ✓——包括負數區,那裡三次式為強負值,正確地被排除。

Answer

x>53≈1.71x>\sqrt[3]{5}\approx 1.71

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