本题导读

本题考查指数方程的解法。核心在于分类讨论法、换元法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2004年全国卷III(理)) 解方程: .

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 统一底数与换元:注意到 ,方程中含有 及其平方项,优先引入换元法。令 ,根据指数函数的性质,隐含限制条件 。原方程可转化为关于 的代数方程: 。
  2. 分类讨论去绝对值:根据绝对值内表达式 的零点 进行分段讨论。
    • 当 时, , ;
    • 当 时, , 。
  3. 求解与检验:在各个对应区间内独立解出一元二次方程的根,严格检验求出的根是否落在讨论的区间内且满足 ,最后由 求出未知数 。

✅【答案】

Success

✍【详细解析】

Abstract

解: 令 ,由于指数函数的值域特征,必有 . 将 代入原方程,得关于 的方程:

针对绝对值符号内的代数式进行分类讨论:

  • 情况一:当 即 时 此时 ,原方程化为: 解此一元二次方程,由求根公式得: 由于 ,故: 所以在 区间内方程无实数解。

  • 情况二:当 即 时 此时 ,原方程化为: 对此二次三项式进行因式分解: 解得: 将解回代到前提条件 中检验:

    • 不满足 ,舍去;
    • 满足 ,故 为该方程的唯一有效实数解。

由换元关系 ,代入有效解: 两边取以 2 为底的对数,解得:

综上所述,原方程的解为 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:指数方程的代数结构转化、零点分段讨论法清除绝对值、一元二次方程的区间根迹检验。
  2. 核心方法:换元法、分类讨论法。
  3. 避坑指南:
    • 换元后绝对不能漏掉指数新变量的定义域范围 。在解出 时,应立即通过 或 的约束将其排除。
    • 分段讨论完求出具体的二次方程根后,必须将根代回当前讨论的子区间内进行核对。例如在情况一中求出的 虽为正数,但因为它大于 1,超出了当前讨论的边界 ,必须予以舍去。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 经典代数方程板块中关于换元降次与绝对值逻辑交汇的常规大题。
  2. 结论推广: 求解形如 的方程,标准操作图形永远为:设 围绕零点 拆分区间 求解多项式方程 区间边界双重过滤。

🔗【关联脉络】

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