12. 解下列方程或不等式:
(1)$\sqrt{3}x+\sqrt{24}= 2\sqrt{27}$;(2)$x-1>\sqrt{2}x$.
(1)$\sqrt{3}x+\sqrt{24}= 2\sqrt{27}$;(2)$x-1>\sqrt{2}x$.
答案:
【解析】:
(1) 对于方程 $\sqrt{3}x + \sqrt{24} = 2\sqrt{27}$,我们首先将各项根式化为最简形式。
$\sqrt{24}$ 可以化简为 $2\sqrt{6}$,$2\sqrt{27}$ 可以化简为 $6\sqrt{3}$。
所以原方程可以写为:
$\sqrt{3}x + 2\sqrt{6} = 6\sqrt{3}$
接着移项,得到:
$\sqrt{3}x = 6\sqrt{3} - 2\sqrt{6}$
两边同时除以 $\sqrt{3}$,得到:
$x = \frac{6\sqrt{3} - 2\sqrt{6}}{\sqrt{3}}$
$x = 6 - 2\sqrt{2}$
(2) 对于不等式 $x - 1 > \sqrt{2}x$,我们首先将所有包含 $x$ 的项移到不等式的一侧,得到:
$x - \sqrt{2}x > 1$
然后合并 $x$ 的系数,得到:
$(1 - \sqrt{2})x > 1$
由于 $1 - \sqrt{2} < 0$,在除以 $1 - \sqrt{2}$ 时,不等号方向会反转,得到:
$x < \frac{1}{1 - \sqrt{2}}$
为了消去分母中的根号,我们可以同时乘以 $1 + \sqrt{2}$(即分母的共轭式),得到:
$x < \frac{1 + \sqrt{2}}{(1 - \sqrt{2})(1 + \sqrt{2})}$
$x < \frac{1 + \sqrt{2}}{1 - 2}$
$x < -1 - \sqrt{2}$
【答案】:
(1) $x = 6 - 2\sqrt{2}$
(2) $x < -1 - \sqrt{2}$
(1) 对于方程 $\sqrt{3}x + \sqrt{24} = 2\sqrt{27}$,我们首先将各项根式化为最简形式。
$\sqrt{24}$ 可以化简为 $2\sqrt{6}$,$2\sqrt{27}$ 可以化简为 $6\sqrt{3}$。
所以原方程可以写为:
$\sqrt{3}x + 2\sqrt{6} = 6\sqrt{3}$
接着移项,得到:
$\sqrt{3}x = 6\sqrt{3} - 2\sqrt{6}$
两边同时除以 $\sqrt{3}$,得到:
$x = \frac{6\sqrt{3} - 2\sqrt{6}}{\sqrt{3}}$
$x = 6 - 2\sqrt{2}$
(2) 对于不等式 $x - 1 > \sqrt{2}x$,我们首先将所有包含 $x$ 的项移到不等式的一侧,得到:
$x - \sqrt{2}x > 1$
然后合并 $x$ 的系数,得到:
$(1 - \sqrt{2})x > 1$
由于 $1 - \sqrt{2} < 0$,在除以 $1 - \sqrt{2}$ 时,不等号方向会反转,得到:
$x < \frac{1}{1 - \sqrt{2}}$
为了消去分母中的根号,我们可以同时乘以 $1 + \sqrt{2}$(即分母的共轭式),得到:
$x < \frac{1 + \sqrt{2}}{(1 - \sqrt{2})(1 + \sqrt{2})}$
$x < \frac{1 + \sqrt{2}}{1 - 2}$
$x < -1 - \sqrt{2}$
【答案】:
(1) $x = 6 - 2\sqrt{2}$
(2) $x < -1 - \sqrt{2}$
13. 已知$x= \sqrt{3}+\sqrt{2},y= \sqrt{3}-\sqrt{2}$,求:
(1)$x^{2}-xy+y^{2}$的值;(2)$x^{3}y+xy^{3}$的值.
(1)$x^{2}-xy+y^{2}$的值;(2)$x^{3}y+xy^{3}$的值.
答案:
【解析】:
本题主要考察二次根式的运算以及代数式的化简。
(1) 对于 $x^{2} - xy + y^{2}$,我们可以先求出 $x+y$ 和 $xy$ 的值,然后利用完全平方公式进行化简。
(2) 对于 $x^{3}y + xy^{3}$,我们可以先提取公因式 $xy$,然后利用平方差公式进行化简。
【答案】:
(1)
解:
首先,计算 $x+y$ 和 $xy$ 的值:
$x = \sqrt{3} + \sqrt{2}$
$y = \sqrt{3} - \sqrt{2}$
$x+y = 2\sqrt{3}$
$xy = (\sqrt{3} + \sqrt{2})(\sqrt{3} - \sqrt{2}) = 3 - 2 = 1$
然后,利用完全平方公式化简 $x^{2} - xy + y^{2}$:
$x^{2} - xy + y^{2} = (x+y)^{2} - 3xy$
$= (2\sqrt{3})^{2} - 3 × 1$
$= 12 - 3$
$= 9$
(2)
解:
首先,提取公因式 $xy$:
$x^{3}y + xy^{3} = xy(x^{2} + y^{2})$
然后,利用平方差公式化简 $x^{2} + y^{2}$:
$x^{2} + y^{2} = (x+y)^{2} - 2xy$
$= (2\sqrt{3})^{2} - 2 × 1$
$= 12 - 2$
$= 10$
所以,
$x^{3}y + xy^{3} = xy(x^{2} + y^{2})$
$= 1 × 10$
$= 10$
本题主要考察二次根式的运算以及代数式的化简。
(1) 对于 $x^{2} - xy + y^{2}$,我们可以先求出 $x+y$ 和 $xy$ 的值,然后利用完全平方公式进行化简。
(2) 对于 $x^{3}y + xy^{3}$,我们可以先提取公因式 $xy$,然后利用平方差公式进行化简。
【答案】:
(1)
解:
首先,计算 $x+y$ 和 $xy$ 的值:
$x = \sqrt{3} + \sqrt{2}$
$y = \sqrt{3} - \sqrt{2}$
$x+y = 2\sqrt{3}$
$xy = (\sqrt{3} + \sqrt{2})(\sqrt{3} - \sqrt{2}) = 3 - 2 = 1$
然后,利用完全平方公式化简 $x^{2} - xy + y^{2}$:
$x^{2} - xy + y^{2} = (x+y)^{2} - 3xy$
$= (2\sqrt{3})^{2} - 3 × 1$
$= 12 - 3$
$= 9$
(2)
解:
首先,提取公因式 $xy$:
$x^{3}y + xy^{3} = xy(x^{2} + y^{2})$
然后,利用平方差公式化简 $x^{2} + y^{2}$:
$x^{2} + y^{2} = (x+y)^{2} - 2xy$
$= (2\sqrt{3})^{2} - 2 × 1$
$= 12 - 2$
$= 10$
所以,
$x^{3}y + xy^{3} = xy(x^{2} + y^{2})$
$= 1 × 10$
$= 10$
思维与拓展 12
已知$a= \frac{4}{\sqrt{2}-2}-\frac{1}{\sqrt{2}-1}$.
(1)化简$a$;
(2)设$m是a$的整数部分,$n是a$的小数部分,求$m^{2}+n^{2}$的值;
(3)在(2)的前提下,求关于$x的不等式(n-1)x+a>m$的解.
已知$a= \frac{4}{\sqrt{2}-2}-\frac{1}{\sqrt{2}-1}$.
(1)化简$a$;
(2)设$m是a$的整数部分,$n是a$的小数部分,求$m^{2}+n^{2}$的值;
(3)在(2)的前提下,求关于$x的不等式(n-1)x+a>m$的解.
答案:
1. (1)化简$a$:
对$\frac{4}{\sqrt{2}-2}$分母有理化,分子分母同乘$\sqrt{2}+2$:
$\frac{4(\sqrt{2}+2)}{(\sqrt{2}-2)(\sqrt{2}+2)}=\frac{4(\sqrt{2}+2)}{2 - 4}=\frac{4(\sqrt{2}+2)}{-2}=-2(\sqrt{2}+2)=-2\sqrt{2}-4$。
对$\frac{1}{\sqrt{2}-1}$分母有理化,分子分母同乘$\sqrt{2}+1$:
$\frac{\sqrt{2}+1}{(\sqrt{2}-1)(\sqrt{2}+1)}=\frac{\sqrt{2}+1}{2 - 1}=\sqrt{2}+1$。
则$a=-2\sqrt{2}-4-(\sqrt{2}+1)=-3\sqrt{2}-5$。
2. (2)求$m^{2}+n^{2}$的值:
因为$\sqrt{2}\approx1.414$,所以$3\sqrt{2}\approx4.242$,$-3\sqrt{2}\approx - 4.242$,$-3\sqrt{2}-5\approx - 9.242$。
所以$m=-10$,$n=-3\sqrt{2}-5+10 = 5 - 3\sqrt{2}$。
$m^{2}+n^{2}=(-10)^{2}+(5 - 3\sqrt{2})^{2}$
$=100+25-30\sqrt{2}+18$
$=143-30\sqrt{2}$。
3. (3)解不等式$(n - 1)x+a\gt m$:
把$n = 5 - 3\sqrt{2}$,$a=-3\sqrt{2}-5$,$m=-10$代入不等式得:
$(5 - 3\sqrt{2}-1)x-3\sqrt{2}-5\gt - 10$。
即$(4 - 3\sqrt{2})x\gt - 5 + 3\sqrt{2}$。
因为$4 - 3\sqrt{2}=4-\sqrt{18}\lt0$。
所以$x\lt\frac{-5 + 3\sqrt{2}}{4 - 3\sqrt{2}}$,分子分母同乘$4 + 3\sqrt{2}$:
$x\lt\frac{(-5 + 3\sqrt{2})(4 + 3\sqrt{2})}{(4 - 3\sqrt{2})(4 + 3\sqrt{2})}$。
展开分子$(-5 + 3\sqrt{2})(4 + 3\sqrt{2})=-20-15\sqrt{2}+12\sqrt{2}+18=-2 - 3\sqrt{2}$。
分母$16-18=-2$。
所以$x\lt\frac{-2 - 3\sqrt{2}}{-2}=1+\frac{3}{2}\sqrt{2}$。
综上,(1)$a=-3\sqrt{2}-5$;(2)$m^{2}+n^{2}=143-30\sqrt{2}$;(3)$x\lt1+\frac{3}{2}\sqrt{2}$。
对$\frac{4}{\sqrt{2}-2}$分母有理化,分子分母同乘$\sqrt{2}+2$:
$\frac{4(\sqrt{2}+2)}{(\sqrt{2}-2)(\sqrt{2}+2)}=\frac{4(\sqrt{2}+2)}{2 - 4}=\frac{4(\sqrt{2}+2)}{-2}=-2(\sqrt{2}+2)=-2\sqrt{2}-4$。
对$\frac{1}{\sqrt{2}-1}$分母有理化,分子分母同乘$\sqrt{2}+1$:
$\frac{\sqrt{2}+1}{(\sqrt{2}-1)(\sqrt{2}+1)}=\frac{\sqrt{2}+1}{2 - 1}=\sqrt{2}+1$。
则$a=-2\sqrt{2}-4-(\sqrt{2}+1)=-3\sqrt{2}-5$。
2. (2)求$m^{2}+n^{2}$的值:
因为$\sqrt{2}\approx1.414$,所以$3\sqrt{2}\approx4.242$,$-3\sqrt{2}\approx - 4.242$,$-3\sqrt{2}-5\approx - 9.242$。
所以$m=-10$,$n=-3\sqrt{2}-5+10 = 5 - 3\sqrt{2}$。
$m^{2}+n^{2}=(-10)^{2}+(5 - 3\sqrt{2})^{2}$
$=100+25-30\sqrt{2}+18$
$=143-30\sqrt{2}$。
3. (3)解不等式$(n - 1)x+a\gt m$:
把$n = 5 - 3\sqrt{2}$,$a=-3\sqrt{2}-5$,$m=-10$代入不等式得:
$(5 - 3\sqrt{2}-1)x-3\sqrt{2}-5\gt - 10$。
即$(4 - 3\sqrt{2})x\gt - 5 + 3\sqrt{2}$。
因为$4 - 3\sqrt{2}=4-\sqrt{18}\lt0$。
所以$x\lt\frac{-5 + 3\sqrt{2}}{4 - 3\sqrt{2}}$,分子分母同乘$4 + 3\sqrt{2}$:
$x\lt\frac{(-5 + 3\sqrt{2})(4 + 3\sqrt{2})}{(4 - 3\sqrt{2})(4 + 3\sqrt{2})}$。
展开分子$(-5 + 3\sqrt{2})(4 + 3\sqrt{2})=-20-15\sqrt{2}+12\sqrt{2}+18=-2 - 3\sqrt{2}$。
分母$16-18=-2$。
所以$x\lt\frac{-2 - 3\sqrt{2}}{-2}=1+\frac{3}{2}\sqrt{2}$。
综上,(1)$a=-3\sqrt{2}-5$;(2)$m^{2}+n^{2}=143-30\sqrt{2}$;(3)$x\lt1+\frac{3}{2}\sqrt{2}$。
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