解決{left(-2sqrt{1/4-x^2}x+2right)}^2+z^2={left(4-z+2sqrt{1/4-x^2}x-2right)}^2 |Microsoft數學求解器

$${ \left(-2 \sqrt{ \frac{ 1 }{ 4- { x }^{ 2 } } } x+2 \right) }^{ 2 } + { z }^{ 2 } = { \left(4-z+2 \sqrt{ \frac{ 1 }{ 4- { x }^{ 2 } } } x-2 \right) }^{ 2 }$$

解 z

$$z=\frac{4x}{\sqrt{4-x^{2}}+x}$$

$$x\neq -\sqrt{2}\text{ and }|x|<2$$

解線性方程式的步驟

使用二項式定理 \left(a+b\right)^{2}=a^{2}+2ab+b^{2} 展開 \left(-2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+2\right)^{2}。

$$4\left(\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}\right)^{2}x^{2}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+4+z^{2}=\left(4-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x-2\right)^{2}$$

計算 \sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}} 的 2 乘冪，然後得到 \frac{1}{4-x^{2}}。

$$4\times \frac{1}{4-x^{2}}x^{2}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+4+z^{2}=\left(4-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x-2\right)^{2}$$

運算式 4\times \frac{1}{4-x^{2}} 為最簡分數。

$$\frac{4}{4-x^{2}}x^{2}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+4+z^{2}=\left(4-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x-2\right)^{2}$$

運算式 \frac{4}{4-x^{2}}x^{2} 為最簡分數。

$$\frac{4x^{2}}{4-x^{2}}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+4+z^{2}=\left(4-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x-2\right)^{2}$$

因數分解 4-x^{2}。

$$\frac{4x^{2}}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+4+z^{2}=\left(4-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x-2\right)^{2}$$

若要對運算式相加或相減，請先通分使其分母相同。 4 乘上 \frac{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}。

$$\frac{4x^{2}}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+\frac{4\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}+z^{2}=\left(4-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x-2\right)^{2}$$

因為 \frac{4x^{2}}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)} 和 \frac{4\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)} 的分母相同，所以將分子相加即可相加這兩個值。

$$\frac{4x^{2}+4\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+z^{2}=\left(4-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x-2\right)^{2}$$

計算 4x^{2}+4\left(x-2\right)\left(-x-2\right) 的乘法。

$$\frac{4x^{2}-4x^{2}-8x+8x+16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+z^{2}=\left(4-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x-2\right)^{2}$$

合併 4x^{2}-4x^{2}-8x+8x+16 中的同類項。

$$\frac{16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+z^{2}=\left(4-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x-2\right)^{2}$$

若要對運算式相加或相減，請先通分使其分母相同。 z^{2} 乘上 \frac{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}。

$$\frac{16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+\frac{z^{2}\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}=\left(4-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x-2\right)^{2}$$

因為 \frac{16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)} 和 \frac{z^{2}\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)} 的分母相同，所以將分子相加即可相加這兩個值。

$$\frac{16+z^{2}\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=\left(4-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x-2\right)^{2}$$

計算 16+z^{2}\left(x-2\right)\left(-x-2\right) 的乘法。

$$\frac{16-z^{2}x^{2}-2z^{2}x+2z^{2}x+4z^{2}}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=\left(4-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x-2\right)^{2}$$

合併 16-z^{2}x^{2}-2z^{2}x+2z^{2}x+4z^{2} 中的同類項。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=\left(4-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x-2\right)^{2}$$

從 4 減去 2 會得到 2。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=\left(2-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x\right)^{2}$$

對 2-z+2\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x 平方。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=z^{2}-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz-4z+4\left(\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}\right)^{2}x^{2}+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x+4$$

計算 \sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}} 的 2 乘冪，然後得到 \frac{1}{-x^{2}+4}。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=z^{2}-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz-4z+4\times \frac{1}{-x^{2}+4}x^{2}+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x+4$$

運算式 4\times \frac{1}{-x^{2}+4} 為最簡分數。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=z^{2}-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz-4z+\frac{4}{-x^{2}+4}x^{2}+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x+4$$

運算式 \frac{4}{-x^{2}+4}x^{2} 為最簡分數。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=z^{2}-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz-4z+\frac{4x^{2}}{-x^{2}+4}+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x+4$$

因數分解 -x^{2}+4。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=z^{2}-4z+4-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz+\frac{4x^{2}}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

若要對運算式相加或相減，請先通分使其分母相同。 z^{2}-4z+4 乘上 \frac{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=\frac{\left(z^{2}-4z+4\right)\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz+\frac{4x^{2}}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

因為 \frac{\left(z^{2}-4z+4\right)\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)} 和 \frac{4x^{2}}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)} 的分母相同，所以將分子相加即可相加這兩個值。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=\frac{\left(z^{2}-4z+4\right)\left(x-2\right)\left(-x-2\right)+4x^{2}}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

計算 \left(z^{2}-4z+4\right)\left(x-2\right)\left(-x-2\right)+4x^{2} 的乘法。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}-16z+4zx^{2}-4x^{2}+16+4x^{2}}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

合併 4z^{2}-z^{2}x^{2}-16z+4zx^{2}-4x^{2}+16+4x^{2} 中的同類項。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=\frac{16-z^{2}x^{2}+4z^{2}+4zx^{2}-16z}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

計算 x-2 乘上 -x-2 時使用乘法分配律並合併同類項。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{-x^{2}+4}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=\frac{16-z^{2}x^{2}+4z^{2}+4zx^{2}-16z}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

計算 x-2 乘上 -x-2 時使用乘法分配律並合併同類項。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{-x^{2}+4}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=\frac{16-z^{2}x^{2}+4z^{2}+4zx^{2}-16z}{-x^{2}+4}-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

從兩邊減去 \frac{16-z^{2}x^{2}+4z^{2}+4zx^{2}-16z}{-x^{2}+4}。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{-x^{2}+4}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x-\frac{16-z^{2}x^{2}+4z^{2}+4zx^{2}-16z}{-x^{2}+4}=-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

因為 \frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16}{-x^{2}+4} 和 \frac{16-z^{2}x^{2}+4z^{2}+4zx^{2}-16z}{-x^{2}+4} 的分母相同，所以將分子相減即可相減這兩個值。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16-\left(16-z^{2}x^{2}+4z^{2}+4zx^{2}-16z\right)}{-x^{2}+4}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

計算 4z^{2}-z^{2}x^{2}+16-\left(16-z^{2}x^{2}+4z^{2}+4zx^{2}-16z\right) 的乘法。

$$\frac{4z^{2}-z^{2}x^{2}+16-16+z^{2}x^{2}-4z^{2}-4zx^{2}+16z}{-x^{2}+4}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

合併 4z^{2}-z^{2}x^{2}+16-16+z^{2}x^{2}-4z^{2}-4zx^{2}+16z 中的同類項。

$$\frac{16z-4zx^{2}}{-x^{2}+4}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

因數分解 \frac{16z-4zx^{2}}{-x^{2}+4} 中尚未分解的運算式。

$$\frac{4z\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}{\left(x-2\right)\left(-x-2\right)}-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

在分子和分母中同時消去 \left(x-2\right)\left(-x-2\right)。

$$4z-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x=-4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz+8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

新增 4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz 至兩側。

$$4z-8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz=8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

新增 8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x 至兩側。

$$4z+4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz=8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x+8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x$$

合併 8\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x 和 8\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x 以取得 16\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x。

$$4z+4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}xz=16\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

合併所有包含 z 的項。

$$\left(4+4\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x\right)z=16\sqrt{\frac{1}{-x^{2}+4}}x$$

方程式為標準式。

$$\left(4\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+4\right)z=16\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x$$

將兩邊同時除以 4+4\sqrt{\left(-x^{2}+4\right)^{-1}}x。

$$\frac{\left(4\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+4\right)z}{4\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+4}=\frac{16x}{\sqrt{4-x^{2}}\left(4\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+4\right)}$$

除以 4+4\sqrt{\left(-x^{2}+4\right)^{-1}}x 可以取消乘以 4+4\sqrt{\left(-x^{2}+4\right)^{-1}}x 造成的效果。

$$z=\frac{16x}{\sqrt{4-x^{2}}\left(4\sqrt{\frac{1}{4-x^{2}}}x+4\right)}$$

\frac{16x}{\sqrt{4-x^{2}}} 除以 4+4\sqrt{\left(-x^{2}+4\right)^{-1}}x。

$$z=\frac{4x}{\sqrt{4-x^{2}}+x}$$

解 x

$$\left\{\begin{matrix}x=-\sqrt{\frac{2}{z^{2}-4z+8}}z\text{, }&z=0\text{ or }z>4\\x=\sqrt{\frac{2}{z^{2}-4z+8}}z\text{, }&z<4\end{matrix}\right.$$