初级微积分示例

$9 x^{4} - 97 x^{2} + 144 \leq 0$

解题步骤 1

将 $u = x^{2}$ 代入方程。这将使得二次公式变得更容易使用。

$9 u^{2} - 97 u + 144 = 0$

$u = x^{2}$

解题步骤 2

分组因式分解。

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解题步骤 2.1

对于 $a x^{2} + b x + c$ 形式的多项式，将其中间项重写为两项之和，这两项的乘积为 $a \cdot c = 9 \cdot 144 = 1296$ 并且它们的和为 $b = - 97$ 。

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解题步骤 2.1.1

从 $- 97 u$ 中分解出因数 $- 97$ 。

$9 u^{2} - 97 u + 144 = 0$

解题步骤 2.1.2

把 $- 97$ 重写为 $- 16$ 加 $- 81$

$9 u^{2} + (- 16 - 81) u + 144 = 0$

解题步骤 2.1.3

运用分配律。

$9 u^{2} - 16 u - 81 u + 144 = 0$

解题步骤 2.2

从每组中因式分解出最大公因数。

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解题步骤 2.2.1

将首两项和最后两项分成两组。

$(9 u^{2} - 16 u) - 81 u + 144 = 0$

解题步骤 2.2.2

从每组中因式分解出最大公因数 (GCF)。

$u (9 u - 16) - 9 (9 u - 16) = 0$

解题步骤 2.3

通过因式分解出最大公因数 $9 u - 16$ 来因式分解多项式。

$(9 u - 16) (u - 9) = 0$

解题步骤 3

如果等式左侧的任一因数等于 $0$ ，则整个表达式将等于 $0$ 。

$9 u - 16 = 0$

$u - 9 = 0$

解题步骤 4

将 $9 u - 16$ 设为等于 $0$ 并求解 $u$ 。

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解题步骤 4.1

将 $9 u - 16$ 设为等于 $0$ 。

$9 u - 16 = 0$

解题步骤 4.2

求解 $u$ 的 $9 u - 16 = 0$ 。

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解题步骤 4.2.1

在等式两边都加上 $16$ 。

$9 u = 16$

解题步骤 4.2.2

将 $9 u = 16$ 中的每一项除以 $9$ 并化简。

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解题步骤 4.2.2.1

将 $9 u = 16$ 中的每一项都除以 $9$ 。

$\frac{9 u}{9} = \frac{16}{9}$

解题步骤 4.2.2.2

化简左边。

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解题步骤 4.2.2.2.1

约去 $9$ 的公因数。

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解题步骤 4.2.2.2.1.1

约去公因数。

$\frac{9 u}{9} = \frac{16}{9}$

解题步骤 4.2.2.2.1.2

用 $u$ 除以 $1$ 。

$u = \frac{16}{9}$

解题步骤 5

将 $u - 9$ 设为等于 $0$ 并求解 $u$ 。

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解题步骤 5.1

将 $u - 9$ 设为等于 $0$ 。

$u - 9 = 0$

解题步骤 5.2

在等式两边都加上 $9$ 。

$u = 9$

解题步骤 6

最终解为使 $(9 u - 16) (u - 9) = 0$ 成立的所有值。

$u = \frac{16}{9}, 9$

解题步骤 7

将 $u = x^{2}$ 的真实值代入回已解的方程中。

$x^{2} = \frac{16}{9}$

${(x^{2})}^{1} = 9$

解题步骤 8

求解 $x$ 的第一个方程。

$x^{2} = \frac{16}{9}$

解题步骤 9

求解 $x$ 的方程。

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解题步骤 9.1

Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.

$x = \pm \sqrt{\frac{16}{9}}$

解题步骤 9.2

化简 $\pm \sqrt{\frac{16}{9}}$ 。

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解题步骤 9.2.1

将 $\sqrt{\frac{16}{9}}$ 重写为 $\frac{\sqrt{16}}{\sqrt{9}}$ 。

$x = \pm \frac{\sqrt{16}}{\sqrt{9}}$

解题步骤 9.2.2

化简分子。

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解题步骤 9.2.2.1

将 $16$ 重写为 $4^{2}$ 。

$x = \pm \frac{\sqrt{4^{2}}}{\sqrt{9}}$

解题步骤 9.2.2.2

假设各项均为正实数，从根式下提出各项。

$x = \pm \frac{4}{\sqrt{9}}$

解题步骤 9.2.3

化简分母。

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解题步骤 9.2.3.1

将 $9$ 重写为 $3^{2}$ 。

$x = \pm \frac{4}{\sqrt{3^{2}}}$

解题步骤 9.2.3.2

假设各项均为正实数，从根式下提出各项。

$x = \pm \frac{4}{3}$

解题步骤 9.3

完全解为同时包括解的正数和负数部分的结果。

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解题步骤 9.3.1

首先，利用 $\pm$ 的正值求第一个解。

$x = \frac{4}{3}$

解题步骤 9.3.2

下一步，使用 $\pm$ 的负值来求第二个解。

$x = - \frac{4}{3}$

解题步骤 9.3.3

完全解为同时包括解的正数和负数部分的结果。

$x = \frac{4}{3}, - \frac{4}{3}$

解题步骤 10

求解 $x$ 的第二个方程。

${(x^{2})}^{1} = 9$

解题步骤 11

求解 $x$ 的方程。

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解题步骤 11.1

去掉圆括号。

$x^{2} = 9$

解题步骤 11.2

Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.

$x = \pm \sqrt{9}$

解题步骤 11.3

化简 $\pm \sqrt{9}$ 。

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解题步骤 11.3.1

将 $9$ 重写为 $3^{2}$ 。

$x = \pm \sqrt{3^{2}}$

解题步骤 11.3.2

假设各项均为正实数，从根式下提出各项。

$x = \pm 3$

解题步骤 11.4

完全解为同时包括解的正数和负数部分的结果。

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解题步骤 11.4.1

首先，利用 $\pm$ 的正值求第一个解。

$x = 3$

解题步骤 11.4.2

下一步，使用 $\pm$ 的负值来求第二个解。

$x = - 3$

解题步骤 11.4.3

完全解为同时包括解的正数和负数部分的结果。

$x = 3, - 3$

解题步骤 12

$9 x^{4} - 97 x^{2} + 144 = 0$ 的解是 $x = \frac{4}{3}, - \frac{4}{3}, 3, - 3$ 。

$x = \frac{4}{3}, - \frac{4}{3}, 3, - 3$

解题步骤 13

使用每一个根建立验证区间。

$x < - 3$

$- 3 < x < - \frac{4}{3}$

$- \frac{4}{3} < x < \frac{4}{3}$

$\frac{4}{3} < x < 3$

$x > 3$

解题步骤 14

从每个区间中选择一个测试值并将其代入原不等式中以判定哪些区间能满足不等式。

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解题步骤 14.1

检验区间 $x < - 3$ 上的值是否使不等式成立。

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解题步骤 14.1.1

选择区间 $x < - 3$ 上的一个值并查看该数值是否能使原不等式成立。

$x = - 6$

解题步骤 14.1.2

使用原不等式中的 $- 6$ 替换 $x$ 。

$9 {(- 6)}^{4} - 97 {(- 6)}^{2} + 144 \leq 0$

解题步骤 14.1.3

左边的 $8316$ 大于右边的 $0$ ，即表示给定命题是假命题。

False

解题步骤 14.2

检验区间 $- 3 < x < - \frac{4}{3}$ 上的值是否使不等式成立。

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解题步骤 14.2.1

选择区间 $- 3 < x < - \frac{4}{3}$ 上的一个值并查看该数值是否能使原不等式成立。

$x = - 2$

解题步骤 14.2.2

使用原不等式中的 $- 2$ 替换 $x$ 。

$9 {(- 2)}^{4} - 97 {(- 2)}^{2} + 144 \leq 0$

解题步骤 14.2.3

左边的 $- 100$ 小于右边的 $0$ ，即给定的命题恒为真命题。

True

解题步骤 14.3

检验区间 $- \frac{4}{3} < x < \frac{4}{3}$ 上的值是否使不等式成立。

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解题步骤 14.3.1

选择区间 $- \frac{4}{3} < x < \frac{4}{3}$ 上的一个值并查看该数值是否能使原不等式成立。

$x = 0$

解题步骤 14.3.2

使用原不等式中的 $0$ 替换 $x$ 。

$9 {(0)}^{4} - 97 {(0)}^{2} + 144 \leq 0$

解题步骤 14.3.3

左边的 $144$ 大于右边的 $0$ ，即表示给定命题是假命题。

False

解题步骤 14.4

检验区间 $\frac{4}{3} < x < 3$ 上的值是否使不等式成立。

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解题步骤 14.4.1

选择区间 $\frac{4}{3} < x < 3$ 上的一个值并查看该数值是否能使原不等式成立。

$x = 2$

解题步骤 14.4.2

使用原不等式中的 $2$ 替换 $x$ 。

$9 {(2)}^{4} - 97 {(2)}^{2} + 144 \leq 0$

解题步骤 14.4.3

左边的 $- 100$ 小于右边的 $0$ ，即给定的命题恒为真命题。

True

解题步骤 14.5

检验区间 $x > 3$ 上的值是否使不等式成立。

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解题步骤 14.5.1

选择区间 $x > 3$ 上的一个值并查看该数值是否能使原不等式成立。

$x = 6$

解题步骤 14.5.2

使用原不等式中的 $6$ 替换 $x$ 。

$9 {(6)}^{4} - 97 {(6)}^{2} + 144 \leq 0$

解题步骤 14.5.3

左边的 $8316$ 大于右边的 $0$ ，即表示给定命题是假命题。

False

解题步骤 14.6

比较各区间以判定哪些区间能满足原不等式。

$x < - 3$ 为假

$- 3 < x < - \frac{4}{3}$ 为真

$- \frac{4}{3} < x < \frac{4}{3}$ 为假

$\frac{4}{3} < x < 3$ 为真

$x > 3$ 为假

$x < - 3$ 为假

$- 3 < x < - \frac{4}{3}$ 为真

$- \frac{4}{3} < x < \frac{4}{3}$ 为假

$\frac{4}{3} < x < 3$ 为真

$x > 3$ 为假

解题步骤 15

解由使等式成立的所有区间组成。

$- 3 \leq x \leq - \frac{4}{3}$ 或 $\frac{4}{3} \leq x \leq 3$

解题步骤 16

把不等式转换成区间计数法。

$[- 3, - \frac{4}{3}] \cup [\frac{4}{3}, 3]$

解题步骤 17

初级微积分 示例

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