解方程 2x+1+2−x=32^{x+1}+2^{-x}=3。 已知曲线方程为 y=2x2−4ax+by=2x^2-4ax+b,其中 aa 和 bb 为非零常数。解释为什么当 b>2a2b>2a^2 时,有 y>0y>0。

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完整解法

4(a)

1. Rewrite the equation using laws of indices to isolate $2^x$

2(2x)+12x=32(2^x) + \frac{1}{2^x} = 3

2. Use a substitution to form a quadratic equation

Let u=2xu = 2^x.
2u+1u=32u + \frac{1}{u} = 3
2u2−3u+1=02u^2 - 3u + 1 = 0

3. Solve the quadratic equation for $u$

(2u−1)(u−1)=0(2u - 1)(u - 1) = 0
u=12u = \frac{1}{2} or u=1u = 1

4. Solve for $x$

When u=12u = \frac{1}{2}:
2x=2−1  ⟹  x=−12^x = 2^{-1} \implies x = -1

When u=1u = 1:
2x=20  ⟹  x=02^x = 2^0 \implies x = 0

答案

x=−1x = -1 or x=0x = 0

4(b)

1. Express the quadratic function in completed square form.

y=2x2−4ax+by = 2x^2 - 4ax + b
y=2(x2−2ax)+by = 2(x^2 - 2ax) + b
y=2[(x−a)2−a2]+by = 2[(x - a)^2 - a^2] + b
y=2(x−a)2−2a2+by = 2(x - a)^2 - 2a^2 + b

2. Identify the minimum value of the function.

Since 2(x−a)2⩾02(x - a)^2 \geqslant 0 for all real xx, the minimum value of yy is −2a2+b-2a^2 + b.

3. Use the given condition to explain why $y > 0$.

Given that b>2a2b > 2a^2, we have b−2a2>0b - 2a^2 > 0.
Since the minimum value of yy is strictly greater than 00, it follows that y>0y > 0 for all real values of xx.

答案

By completing the square, the minimum value of yy is b−2a2b - 2a^2. Since b>2a2b > 2a^2, the minimum value is positive, hence y>0y > 0 for all xx.

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