代数示例

$e^{x} + e^{- x} = 8$

解题步骤 1

将 $e^{- x}$ 重写为乘方形式。

$e^{x} + {(e^{x})}^{- 1} = 8$

解题步骤 2

代入 $u$ 替换 $e^{x}$ 。

$u + u^{- 1} = 8$

解题步骤 3

使用负指数规则 $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ 重写表达式。

$u + \frac{1}{u} = 8$

解题步骤 4

求解 $u$ 。

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解题步骤 4.1

求方程中各项的最小公分母 (LCD)。

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解题步骤 4.1.1

求一列数值的最小公分母 (LCD) 等同于求这些数值的分母的最小公倍数 (LCM)。

$1, u, 1$

解题步骤 4.1.2

1 和任何表达式的最小公倍数就是该表达式。

$u$

解题步骤 4.2

将 $u + \frac{1}{u} = 8$ 中的每一项乘以 $u$ 以消去分数。

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解题步骤 4.2.1

将 $u + \frac{1}{u} = 8$ 中的每一项乘以 $u$ 。

$u \cdot u + \frac{1}{u} u = 8 u$

解题步骤 4.2.2

化简左边。

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解题步骤 4.2.2.1

化简每一项。

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解题步骤 4.2.2.1.1

将 $u$ 乘以 $u$ 。

$u^{2} + \frac{1}{u} u = 8 u$

解题步骤 4.2.2.1.2

约去 $u$ 的公因数。

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解题步骤 4.2.2.1.2.1

约去公因数。

$u^{2} + \frac{1}{u} u = 8 u$

解题步骤 4.2.2.1.2.2

重写表达式。

$u^{2} + 1 = 8 u$

解题步骤 4.3

求解方程。

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解题步骤 4.3.1

从等式两边同时减去 $8 u$ 。

$u^{2} + 1 - 8 u = 0$

解题步骤 4.3.2

使用二次公式求解。

$\frac{- b \pm \sqrt{b^{2} - 4 (a c)}}{2 a}$

解题步骤 4.3.3

将 $a = 1$ 、 $b = - 8$ 和 $c = 1$ 的值代入二次公式中并求解 $u$ 。

$\frac{8 \pm \sqrt{{(- 8)}^{2} - 4 \cdot (1 \cdot 1)}}{2 \cdot 1}$

解题步骤 4.3.4

化简。

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解题步骤 4.3.4.1

化简分子。

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解题步骤 4.3.4.1.1

对 $- 8$ 进行 $2$ 次方运算。

$u = \frac{8 \pm \sqrt{64 - 4 \cdot 1 \cdot 1}}{2 \cdot 1}$

解题步骤 4.3.4.1.2

乘以 $- 4 \cdot 1 \cdot 1$ 。

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解题步骤 4.3.4.1.2.1

将 $- 4$ 乘以 $1$ 。

$u = \frac{8 \pm \sqrt{64 - 4 \cdot 1}}{2 \cdot 1}$

解题步骤 4.3.4.1.2.2

将 $- 4$ 乘以 $1$ 。

$u = \frac{8 \pm \sqrt{64 - 4}}{2 \cdot 1}$

解题步骤 4.3.4.1.3

从 $64$ 中减去 $4$ 。

$u = \frac{8 \pm \sqrt{60}}{2 \cdot 1}$

解题步骤 4.3.4.1.4

将 $60$ 重写为 $2^{2} \cdot 15$ 。

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解题步骤 4.3.4.1.4.1

从 $60$ 中分解出因数 $4$ 。

$u = \frac{8 \pm \sqrt{4 (15)}}{2 \cdot 1}$

解题步骤 4.3.4.1.4.2

将 $4$ 重写为 $2^{2}$ 。

$u = \frac{8 \pm \sqrt{2^{2} \cdot 15}}{2 \cdot 1}$

解题步骤 4.3.4.1.5

从根式下提出各项。

$u = \frac{8 \pm 2 \sqrt{15}}{2 \cdot 1}$

解题步骤 4.3.4.2

将 $2$ 乘以 $1$ 。

$u = \frac{8 \pm 2 \sqrt{15}}{2}$

解题步骤 4.3.4.3

化简 $\frac{8 \pm 2 \sqrt{15}}{2}$ 。

$u = 4 \pm \sqrt{15}$

解题步骤 4.3.5

最终答案为两个解的组合。

$u = 4 + \sqrt{15}, 4 - \sqrt{15}$

解题步骤 5

代入 $4 + \sqrt{15}$ 替换 $u = e^{x}$ 中的 $u$ 。

$4 + \sqrt{15} = e^{x}$

解题步骤 6

求解 $4 + \sqrt{15} = e^{x}$ 。

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解题步骤 6.1

将方程重写为 $e^{x} = 4 + \sqrt{15}$ 。

$e^{x} = 4 + \sqrt{15}$

解题步骤 6.2

取方程两边的自然对数从而去掉指数中的变量。

$\ln (e^{x}) = \ln (4 + \sqrt{15})$

解题步骤 6.3

展开左边。

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解题步骤 6.3.1

通过将 $x$ 移到对数外来展开 $\ln (e^{x})$ 。

$x \ln (e) = \ln (4 + \sqrt{15})$

解题步骤 6.3.2

$e$ 的自然对数为 $1$ 。

$x \cdot 1 = \ln (4 + \sqrt{15})$

解题步骤 6.3.3

将 $x$ 乘以 $1$ 。

$x = \ln (4 + \sqrt{15})$

解题步骤 7

代入 $4 - \sqrt{15}$ 替换 $u = e^{x}$ 中的 $u$ 。

$4 - \sqrt{15} = e^{x}$

解题步骤 8

求解 $4 - \sqrt{15} = e^{x}$ 。

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解题步骤 8.1

将方程重写为 $e^{x} = 4 - \sqrt{15}$ 。

$e^{x} = 4 - \sqrt{15}$

解题步骤 8.2

取方程两边的自然对数从而去掉指数中的变量。

$\ln (e^{x}) = \ln (4 - \sqrt{15})$

解题步骤 8.3

展开左边。

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解题步骤 8.3.1

通过将 $x$ 移到对数外来展开 $\ln (e^{x})$ 。

$x \ln (e) = \ln (4 - \sqrt{15})$

解题步骤 8.3.2

$e$ 的自然对数为 $1$ 。

$x \cdot 1 = \ln (4 - \sqrt{15})$

解题步骤 8.3.3

将 $x$ 乘以 $1$ 。

$x = \ln (4 - \sqrt{15})$

解题步骤 9

列出使方程成立的解。

$x = \ln (4 + \sqrt{15}), \ln (4 - \sqrt{15})$

解题步骤 10

结果可以多种形式表示。

恰当形式：

$x = \ln (4 + \sqrt{15}), \ln (4 - \sqrt{15})$

小数形式：

$x = 2.06343706 \dots, - 2.06343706 \dots$

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