题目
4.已知实数x满足x^2+(1)/(x^2)-3x-(3)/(x)+2=0.求x^3+(1)/(x^3)的值.
4.已知实数x满足$x^{2}+\frac{1}{x^{2}}-3x-\frac{3}{x}+2=0$.求$x^{3}+\frac{1}{x^{3}}$的值.
题目解答
答案
设 $y = x + \frac{1}{x}$,则原方程可化为:
\[
y^2 - 2 - 3y + 2 = 0 \implies y(y - 3) = 0.
\]
解得 $y = 0$ 或 $y = 3$。
若 $y = 0$,则 $x^2 + 1 = 0$,无实数解。
若 $y = 3$,则 $x + \frac{1}{x} = 3$,利用立方和公式:
\[
x^3 + \frac{1}{x^3} = \left(x + \frac{1}{x}\right)\left(x^2 - 1 + \frac{1}{x^2}\right) = 3 \times \left(3^2 - 3\right) = 18.
\]
或直接用恒等式:
\[
x^3 + \frac{1}{x^3} = \left(x + \frac{1}{x}\right)^3 - 3\left(x + \frac{1}{x}\right) = 27 - 9 = 18.
\]
**答案:** $\boxed{18}$
解析
考查要点:本题主要考查代数方程的变形技巧,特别是通过变量替换简化方程的能力,以及利用代数恒等式求解高次幂的值。
解题核心思路:
- 变量替换:设$y = x + \frac{1}{x}$,将原方程中的高次项转化为关于$y$的二次方程。
- 排除无效解:根据$x$为实数的条件,排除无解的情况。
- 恒等式应用:利用立方和公式或代数恒等式计算$x^3 + \frac{1}{x^3}$的值。
破题关键点:
- 识别$x^2 + \frac{1}{x^2}$与$x + \frac{1}{x}$的关系,即$x^2 + \frac{1}{x^2} = \left(x + \frac{1}{x}\right)^2 - 2$。
- 验证解的合理性,确保$x$为实数。
步骤1:变量替换简化方程
设$y = x + \frac{1}{x}$,则:
$x^2 + \frac{1}{x^2} = y^2 - 2.$
原方程可变形为:
$(y^2 - 2) - 3y + 2 = 0 \implies y^2 - 3y = 0 \implies y(y - 3) = 0.$
解得$y = 0$或$y = 3$。
步骤2:排除无效解
- 若$y = 0$,则$x + \frac{1}{x} = 0$,两边乘以$x$得$x^2 + 1 = 0$,无实数解。
- 若$y = 3$,则$x + \frac{1}{x} = 3$,满足实数条件。
步骤3:计算$x^3 + \frac{1}{x^3}$
利用立方和公式:
$x^3 + \frac{1}{x^3} = \left(x + \frac{1}{x}\right)\left(x^2 - 1 + \frac{1}{x^2}\right).$
已知$x + \frac{1}{x} = 3$,则:
$x^2 + \frac{1}{x^2} = 3^2 - 2 = 7.$
代入公式得:
$x^3 + \frac{1}{x^3} = 3 \times (7 - 1) = 18.$
或直接利用恒等式:
$x^3 + \frac{1}{x^3} = \left(x + \frac{1}{x}\right)^3 - 3\left(x + \frac{1}{x}\right) = 3^3 - 3 \times 3 = 18.$