Чтобы найти все значения ( x ), при которых выражения ( \sqrt{4-x} ), ( \sqrt{2x-2} ) и ( 4 ) являются тремя последовательными членами геометрической прогрессии, следует воспользоваться свойствами геометрической прогрессии.
В геометрической прогрессии каждый член, начиная со второго, равен предыдущему, умноженному на постоянное число, называемое знаменателем прогрессии. Пусть знаменатель прогрессии равен ( q ). Тогда можно записать уравнения для трех членов прогрессии:
- ( \sqrt{2x-2} = q \cdot \sqrt{4-x} )
- ( 4 = q \cdot \sqrt{2x-2} )
Теперь выразим ( q ) из второго уравнения:
[
q = \frac{4}{\sqrt{2x-2}}
]
Подставим это выражение для ( q ) в первое уравнение:
[
\sqrt{2x-2} = \frac{4}{\sqrt{2x-2}} \cdot \sqrt{4-x}
]
Умножим обе стороны на ( \sqrt{2x-2} ) для избавления от дроби:
[
(2x-2) = 4 \cdot \sqrt{4-x}
]
Преобразуем это уравнение:
[
2x-2 = 4 \cdot \sqrt{4-x}
]
Возведем обе стороны в квадрат, чтобы убрать корень:
[
(2x-2)^2 = 16 \cdot (4-x)
]
Раскроем скобки:
[
4x^2 - 8x + 4 = 64 - 16x
]
Перенесем все члены в одну сторону:
[
4x^2 + 8x + 4 - 64 + 16x = 0
]
Упростим уравнение:
[
4x^2 + 24x - 60 = 0
]
Разделим все уравнение на 4:
[
x^2 + 6x - 15 = 0
]
Решим квадратное уравнение с помощью дискриминанта:
[
D = b^2 - 4ac = 6^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-15) = 36 + 60 = 96
]
Корни уравнения:
[
x_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{-6 \pm \sqrt{96}}{2}
]
[
\sqrt{96} = 4\sqrt{6}
]
[
x_{1,2} = \frac{-6 \pm 4\sqrt{6}}{2}
]
[
x_1 = -3 + 2\sqrt{6}, \quad x_2 = -3 - 2\sqrt{6}
]
Поскольку значения под корнем должны быть неотрицательными, проверим условия:
- ( 4-x \geq 0 \Rightarrow x \leq 4 )
- ( 2x-2 \geq 0 \Rightarrow x \geq 1 )
Из этого следует, что допустимые значения для ( x ) находятся в интервале от 1 до 4. Проверим, какие из найденных корней удовлетворяют этому условию:
- Для ( x = -3 + 2\sqrt{6} ) проверим, входит ли в интервал ([1, 4]).
Приблизительное значение ( 2\sqrt{6} \approx 4.9 ), следовательно, ( -3 + 4.9 = 1.9 ), что входит в интервал.
- Корень ( x = -3 - 2\sqrt{6} \approx -7.9 ), что не входит в интервал.
Таким образом, единственным подходящим значением является ( x = -3 + 2\sqrt{6} ).