已知 u=(32)xu = \left(\dfrac{3}{2}\right)^x,将 9x+6x=6(4x)9^x + 6^x = 6(4^x) 表示为关于 uu 的一元二次方程。 由此或通过其他方法,解方程 9x+6x=6(4x)9^x + 6^x = 6\bigl(4^x\bigr)。

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完整解法

7(a)

1. Divide the entire equation by $4^x$ to create terms with a common base.

9x4x+6x4x=6(4x)4x\frac{9^x}{4^x} + \frac{6^x}{4^x} = \frac{6(4^x)}{4^x}

2. Simplify the fractions using laws of indices to express them in terms of $\frac{3}{2}$.

(94)x+(64)x=6\left(\frac{9}{4}\right)^x + \left(\frac{6}{4}\right)^x = 6
((32)2)x+(32)x=6\left(\left(\frac{3}{2}\right)^2\right)^x + \left(\frac{3}{2}\right)^x = 6
((32)x)2+(32)x=6\left(\left(\frac{3}{2}\right)^x\right)^2 + \left(\frac{3}{2}\right)^x = 6

3. Substitute $u = \left(\frac{3}{2}\right)^x$ to form the quadratic equation.

u2+u=6u^2 + u = 6
u2+u−6=0u^2 + u - 6 = 0

答案

u2+u−6=0u^2 + u - 6 = 0

7(b)

1. Use the quadratic equation from part (a) to find the values of $u$.

From part (a), dividing the equation by 4x4^x gives (94)x+(64)x=6\left(\frac{9}{4}\right)^x + \left(\frac{6}{4}\right)^x = 6, which simplifies to u2+u−6=0u^2 + u - 6 = 0.
(u+3)(u−2)=0(u + 3)(u - 2) = 0
u=−3 or u=2u = -3 \text{ or } u = 2

2. Substitute $u = \left(\frac{3}{2}\right)^x$ back and reject the invalid solution.

(32)x=−3(rejected, since ax>0 for a>0)\left(\frac{3}{2}\right)^x = -3 \quad \text{(rejected, since } a^x > 0 \text{ for } a > 0)
(32)x=2\left(\frac{3}{2}\right)^x = 2

3. Solve for $x$ using logarithms.

ln⁡((32)x)=ln⁡2\ln\left(\left(\frac{3}{2}\right)^x\right) = \ln 2
xln⁡1.5=ln⁡2x \ln 1.5 = \ln 2
x=ln⁡2ln⁡1.5x = \frac{\ln 2}{\ln 1.5}
x≈1.7095≈1.71 (to 3 s.f.)x \approx 1.7095 \approx 1.71 \text{ (to 3 s.f.)}

答案

x=1.71x = 1.71

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