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[竞赛] 解方程:2^(x-1) = 1 / x

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发表于 2024-1-10 22:27:33 | 显示全部楼层
前几天看到论坛似乎支持 LaTeX 的数学格式了,来试试
首先观察到 $2^{x-1}$ 定义在 $\mathbb{R}$ 上且值域为 $\left(0,+\infty\right)$ 而 $\dfrac{1}{x}\in\left(0,+\infty\right)$ 当且仅当 $x\in\left(0,+\infty\right)$,因此方程的根如果存在一定出现在 $\left(0,+\infty\right)$。
在 $\left(0,+\infty\right)$ 上 $x$ 到 $\log_{2}{x}$ 是单调递增的一一映射,因此可以将方程简化为 $x-1=-\log_{2}{x}$,即 $x+\log_{2}{x}=1$。不难看出左侧在定义域上是单调递增的,那么方程的根至多有一个。
当 $0<x<1$ 时,$\log_{2}{x}<0$,因此$x+\log_{2}{x}<1$;当 $x>1$ 时,$\log_{2}{x}>0$,因此 $x+\log_{2}{x}>1$,故这两个区间上不存在解。
当 $x=1$ 时,恰好有 $x+\log_{2}{x}=1$,这也就是原方程唯一的解。

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