[已知方程x=√(x-1/x)+√(1-1/x),请用三种不同思路的方法,求出x的值。]

目光盯著这道题,罗伦一时陷入思索。

这道题本身的求值並不难,虽无法一眼得到x的值,但也基本是一眼就知道如何去推导便能获得最终的值。

然而,能求出这道题的值还不行,需得进一步给出三种不同思路的解法。

这就稍微有点上难度了。

否则,以提丽丝的数学水平,断然不会被一道解方程题逼到那种局面。

即便是罗伦,也感觉到了一丝的棘手。

但也仅只是一丝罢了。

思索了大约一分钟,罗伦的脑海中便大致勾勒出这道方程题的三种解法轮廓,隨后他毫不迟疑,迅速调集精神能量开始了作答。

[解法一:隔离根號並平方,进行二次平方操作后,可消去剩余根號……易得到四次方程,x^4?2x^3?x^2+2x+1=0,通过分组分解法,易发现四次方程可分解为(x^2?x?1)^2=0,结合定义域……解得x=(1+√5)/2。]

这种解法是典型的逐次平方法,可用来处理嵌套根號的方程,算是一类標准化的求解流程。

虽然其局限性也很明显,比如平方次数越多,方程次数越高,而高次方程的因式分解非常麻烦。但放到这一道题目中,却是恰如其分,刚刚好。

第一种解法写完,罗伦稍事停顿,又开始书写起了下一种解法。

[解法二:利用换元法,令√(x-1/x)=a,√(1-1/x)=b,於是原题可写成a+b=x,简单计算后得a?b=1?1/x,相加得2a=x+1?1/x,换算后得2√(x-1/x)=x+1?1/x,经过简单调整,易知这是一个完全平方式,因此,可得方程x^2?x?1=0,结合定义域……解得x=(1+√5)/2。]

第二种解法,相较於第一种,自然就是常规且具有套路化的换元法了。

在解方程的题目中,这种解法是最为普遍的,罗伦坐起来也最顺手。

至於第三种解法……

罗伦原本的思路是构造几何图,通过几何法来求解。此刻写完两种解法,並发现x=(1+√5)/2之后,他的脑海中又渐渐冒出来了第四种、第五种等更多的解法。

因为,(1+√5)/2这个值非常特殊,乃是数学语境下的黄金比例,约等於1.6180339887。

其倒数为(√5 - 1)/2,约等於0.6180339887。

而黄金比例是一个很有趣的东西,与斐波那契数列相关,也就是前两项之和永远等於下一项的一类数列。

在数学中,斐波那契数列有许多有趣的性质与现象,利用这些性质与现象,便能倒推这道题,从而给出更多的解法。

不过罗伦琢磨了下,发现第四种、第五种解法都太过繁琐,比较绕,便还是老老实实用起了第三种解法。

[解法三:观察原式,易知√(x-1/x)形似√(a^2-b^2),可构造直角三角形abc,令其斜边ac为√x,一条直角边bc为√1/x,可知另一条直角边ab为√(x-1/x)。

再延长ab,在延长线上取一点d,连接c点,使cd的长度为1,由此可得到新三角形acd。易知ad=ab+bd,替换后可得ad=√(x-1/x)+√(1-1/x),恰好等於原式。

再通过面积换算,易证三角形acd为直角三角形,根据勾股定理,易得方程1^2+(√x)^2=x^2,结合定义域……解得x=(1+√5)/2。]

这第三种解法,自然就是几何法了。

没什么特殊之处,只要思路流转到那里,自然而然就知道构造两个直角三角形来进行解答。

但若是思路没有流转到那里,还真就抠破脑袋皮也想不出这种解法。

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