题目
Problem
In this question you must show all stages of your working.
Solutions relying on calculator technology are not acceptable.
(i) Given that
f(x)=(x+2)2+(3x−58)2
express f(x) in the form
ax2+bx2+c
where a, b and c are integers to be found.
(3)
(ii) Solve
3(4y−33)=5y+3
giving your answer in the form
p+q3
where p and q are simplified fractions.
(4)
解答
(i)
解法一
思路
展开
关键是先化简 8=22,否则中间的 x8 项很容易算错。展开后把 x2 项、x2 项和常数项分别合并。
答题过程
展开
Since 8=22,
f(x)==(x+2)2+(3x−58)2(x+2)2+(3x−102)2.
Now expand each bracket:
(x+2)2=(3x−102)2=x2+2x2+2,9x2−60x2+200.
Therefore
f(x)==x2+2x2+2+9x2−60x2+20010x2−58x2+202.
(ii)
解法一
思路
展开
先展开左边,把含 y 的项移到同一边,再把 y 单独留下。得到含根号的分母后,用共轭式有理化。
答题过程
展开
3(4y−33)=4y3−9=4y3−5y=y(43−5)=5y+35y+39+39+3.
Hence
y======43−59+343−59+3⋅43+543+5(43)2−52(9+3)(43+5)48−25363+45+12+532357+4132357+23413.
解法二
思路
展开
题目要求答案写成 p+q3,所以可以直接设 y=p+q3。代入后把有理部分和 3 部分分别比较,就会得到两个关于 p,q 的一次方程。
答题过程
展开
Let
y=p+q3.
Substitute this into the equation:
3(4y−33)=3{4(p+q3)−33}=3(4p+4q3−33)=4p3+12q−9=5y+35(p+q3)+35p+5q3+35p+(5q+1)3.
Compare the rational parts and the 3 parts:
12q−9=4p=5p,5q+1.
From 4p=5q+1,
p=45q+1.
Substitute into 12q−9=5p:
12q−9=48q−36=23q=q=5(45q+1)25q+5412341.
Then
p====45⋅2341+1423205+232323228⋅412357.
Therefore
y=2357+23413.
解法三
思路
展开
通过方程两边平方消去根号,化为一元二次方程求解的方法(Otherwise)。
我们也可以先展开原方程得到 4y3−9=5y+3。
将等式两边同时平方以消去其中的 3 项:(4y3−9)2=(5y+3)2。
展开后合并同类项,得到一个关于 y 的一元二次方程:23y2−823y+78=0。
用求根公式解出 y=23413±57。为了排除平方带来的增根,将解代入原方程进行检验,最终确定符合要求的唯一解为 y=2357+23413。
答题过程
展开
Expand the equation:
4y3−9=5y+3
Square both sides of the equation:
(4y3−9)2=48y2−72y3+81=23y2−823y+78=(5y+3)225y2+10y3+30.
Solve for y using the quadratic formula:
y=====2(23)823±(−823)2−4(23)(78)46823±20172−717646823±1299646823±11423413±57.
Verify both solutions in the original equation:
If y=23413−57:
LHS===RHS===4(23413−57)3−923492−2283−923285−2283,5(23413−57)+3232053−285+23233232283−285.
Since LHS=RHS, y=23413−57 is an extraneous solution.
If y=23413+57:
LHS===RHS===4(23413+57)3−923492+2283−923285+2283,5(23413+57)+3232053+285+23233232283+285.
\begin{align*}
Since LHS=RHS, the correct solution is:
\end{align*}
y=2357+23413.