定義
在一個等式中,只含有一個未知數(shù),且未知數(shù)的最高次數(shù)是2的整式方程叫做一元二次方程。
一元二次方程有三個特點:(1)只含有一個未知數(shù);(2)未知數(shù)的最高次數(shù)是2;(3)是整式方程.要判斷一個方程是否為一元二次方程,先看它是否為整式方程,若是,再對它進行整理.如果能整理為 ax^2+bx+c=0(a≠0)的形式,則這個方程就為一元二次方程.
ax^2+bx+c=0(a、b、c是實數(shù)a≠0)
x^2+2x+1=0
1..配方法(可解所有一元二次方程)
2.
公式法(可解所有一元二次方程)
3.因式分解法(可解部分一元二次方程)
4.開方法(可解部分一元二次方程)一元二次方程的解法實在不行(你買個卡西歐的fx-500或991的計算器 有解方程的,不過要一般形式)
一、知識要點:
一元二次方程和一元一次方程都是整式方程,它是初中數(shù)學(xué)的一個重點內(nèi)容,也是今后學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的基
礎(chǔ),應(yīng)引起同學(xué)們的重視。
一元二次方程的一般形式為:ax2+bx+c=0, (a≠0),它是只含一個未知數(shù),并且未知數(shù)的最高次數(shù)是2
的整式方程。
解一元二次方程的基本思想方法是通過“降次”將它化為兩個一元一次方程。一元二次方程有四種解
法:1、直接開平方法;2、配方法;3、公式法;4、因式分解法。
二、方法、例題精講:
1、直接開平方法:
直接開平方法就是用直接開平方求解一元二次方程的方法。用直接開平方法解形如(x-m)2=n (n≥0)的
方程,其解為x=m± .
例1.解方程(1)(3x+1)2=7 (2)9x2-24x+16=11
分析:(1)此方程顯然用直接開平方法好做,(2)方程左邊是完全平方式(3x-4)2,右邊=11>0,所以
此方程也可用直接開平方法解。
?。?)解:(3x+1)2=7
∴(3x+1)2=7
∴3x+1=±√7(注意不要丟解)
∴x= ...
∴原方程的解為x1=...,x2= ...
?。?)解: 9x2-24x+16=11
∴(3x-4)2=11
∴3x-4=±√11
∴x= ...
∴原方程的解為x1=...,x2= ...
2.配方法:用配方法解方程ax2+bx+c=0 (a≠0)
先將固定數(shù)c移到方程右邊:ax2+bx=-c
將二次項系數(shù)化為1:x2+x=-
方程兩邊分別加上一次項系數(shù)的一半的平方:x2+x+( )2=- +( )2
方程左邊成為一個完全平方式:(x+ )2=
當(dāng)b2-4ac≥0時,x+ =±
∴x=...(這就是求根公式)
例2.用配方法解方程 3x2-4x-2=0
解:將常數(shù)項移到方程右邊 3x2-4x=2
將二次項系數(shù)化為1:x2-x=
方程兩邊都加上一次項系數(shù)一半的平方:x2-x+( )2= +( )2
配方:(x-)2=
直接開平方得:x-=±
∴x=
∴原方程的解為x1=,x2= .
3.公式法:把一元二次方程化成ax^2+bx+c的一般形式,然后把各項系數(shù)a, b, c的值代入求根公式就可得到方程的根。
當(dāng)b^2-4ac>0時,求根公式為x1=-b+√(b^2-4ac)/2a,x2==-b-√(b^2-4ac)/2a(兩個不相等的實數(shù)根)
當(dāng)b^2-4ac=0時,求根公式為x1=x2=-b/2a(兩個相等的實數(shù)根)
當(dāng)b^2-4ac<0時,求根公式為x1=-b+√(4ac-b^2)i,x2=-b-√(4ac-b^2)i(兩個共軛的虛數(shù)根)(初中理解為無實數(shù)根)
例3.用公式法解方程 2x2-8x=-5
解:將方程化為一般形式:2x2-8x+5=0
∴a=2, b=-8, c=5
b^2-4ac=(-8)2-4×2×5=64-40=24>0
∴x= = =
∴原方程的解為x1=,x2= .
4.因式分解法:把方程變形為一邊是零,把另一邊的二次三項式分解成兩個一次因式的積的形式,讓
兩個一次因式分別等于零,得到兩個一元一次方程,解這兩個一元一次方程所得到的根,就是原方程的兩個
根。這種解一元二次方程的方法叫做因式分解法。
例4.用因式分解法解下列方程:
(1) (x+3)(x-6)=-8 (2) 2x2+3x=0
(3) 6x2+5x-50=0 (選學(xué)) (4)x2-2( + )x+4=0 (選學(xué))
(1)解:(x+3)(x-6)=-8 化簡整理得
x2-3x-10=0 (方程左邊為二次三項式,右邊為零)
(x-5)(x+2)=0 (方程左邊分解因式)
∴x-5=0或x+2=0 (轉(zhuǎn)化成兩個一元一次方程)
∴x1=5,x2=-2是原方程的解。
(2)解:2x2+3x=0
x(2x+3)=0 (用提公因式法將方程左邊分解因式)
∴x=0或2x+3=0 (轉(zhuǎn)化成兩個一元一次方程)
∴x1=0,x2=-是原方程的解。
注意:有些同學(xué)做這種題目時容易丟掉x=0這個解,應(yīng)記住一元二次方程有兩個解。
(3)解:6x2+5x-50=0
(2x-5)(3x+10)=0 (十字相乘分解因式時要特別注意符號不要出錯)
∴2x-5=0或3x+10=0
∴x1=, x2=- 是原方程的解。
(4)解:x2-2(+ )x+4 =0 (∵4 可分解為2 ·2 ,∴此題可用因式分解法)
(x-2)(x-2 )=0
∴x1=2 ,x2=2是原方程的解。
小結(jié):
一般解一元二次方程,最常用的方法還是因式分解法,在應(yīng)用因式分解法時,一般要先將方程寫成一般
形式,同時應(yīng)使二次項系數(shù)化為正數(shù)。
直接開平方法是最基本的方法。
公式法和配方法是最重要的方法。公式法適用于任何一元二次方程(有人稱之為萬能法),在使用公式
法時,一定要把原方程化成一般形式,以便確定系數(shù),而且在用公式前應(yīng)先計算判別式的值,以便判斷方程
是否有解。
配方法是推導(dǎo)公式的工具,掌握公式法后就可以直接用公式法解一元二次方程了,所以一般不用配方法
解一元二次方程。但是,配方法在學(xué)習(xí)其他數(shù)學(xué)知識時有廣泛的應(yīng)用,是初中要求掌握的三種重要的數(shù)學(xué)方
法之一,一定要掌握好。(三種重要的數(shù)學(xué)方法:換元法,配方法,待定系數(shù)法)。
例5.用適當(dāng)?shù)姆椒ń庀铝蟹匠獭?選學(xué))
?。?)4(x+2)2-9(x-3)2=0 (2)x2+(2-)x+ -3=0
?。?) x2-2 x=- (4)4x2-4mx-10x+m2+5m+6=0
分析:(1)首先應(yīng)觀察題目有無特點,不要盲目地先做乘法運算。觀察后發(fā)現(xiàn),方程左邊可用平方差
公式分解因式,化成兩個一次因式的乘積。
?。?)可用十字相乘法將方程左邊因式分解。
(3)化成一般形式后利用公式法解。
?。?)把方程變形為 4x2-2(2m+5)x+(m+2)(m+3)=0,然后可利用十字相乘法因式分解。
(1)解:4(x+2)2-9(x-3)2=0
[2(x+2)+3(x-3)][2(x+2)-3(x-3)]=0
(5x-5)(-x+13)=0
5x-5=0或-x+13=0
∴x1=1,x2=13
?。?)解: x2+(2- )x+ -3=0
[x-(-3)](x-1)=0
x-(-3)=0或x-1=0
∴x1=-3,x2=1
(3)解:x2-2 x=-
x2-2 x+ =0 (先化成一般形式)
△=(-2 )2-4 ×=12-8=4>0
∴x=
∴x1=,x2=
?。?)解:4x2-4mx-10x+m2+5m+6=0
4x2-2(2m+5)x+(m+2)(m+3)=0
[2x-(m+2)][2x-(m+3)]=0
2x-(m+2)=0或2x-(m+3)=0
∴x1= ,x2=
例6.求方程3(x+1)2+5(x+1)(x-4)+2(x-4)2=0的二根。 (選學(xué))
分析:此方程如果先做乘方,乘法,合并同類項化成一般形式后再做將會比較繁瑣,仔細(xì)觀察題目,我
們發(fā)現(xiàn)如果把x+1和x-4分別看作一個整體,則方程左邊可用十字相乘法分解因式(實際上是運用換元的方
法)
解:[3(x+1)+2(x-4)][(x+1)+(x-4)]=0
即 (5x-5)(2x-3)=0
∴5(x-1)(2x-3)=0
(x-1)(2x-3)=0
∴x-1=0或2x-3=0
∴x1=1,x2=是原方程的解。
例7.用配方法解關(guān)于x的一元二次方程x2+px+q=0
解:x2+px+q=0可變形為
x2+px=-q (常數(shù)項移到方程右邊)
x2+px+( )2=-q+()2 (方程兩邊都加上一次項系數(shù)一半的平方)
(x+)2= (配方)
當(dāng)p2-4q≥0時,≥0(必須對p2-4q進行分類討論)
∴x=- ±=
∴x1= ,x2=
當(dāng)p2-4q<0時,<0此時原方程無實根。
說明:本題是含有字母系數(shù)的方程,題目中對p, q沒有附加條件,因此在解題過程中應(yīng)隨時注意對字母
取值的要求,必要時進行分類討論。
練習(xí):
(一)用適當(dāng)?shù)姆椒ń庀铝蟹匠蹋?
1. 6x2-x-2=0 2. (x+5)(x-5)=3
3. x2-x=0 4. x2-4x+4=0
5. 3x2+1=2x 6. (2x+3)2+5(2x+3)-6=0
?。ǘ┙庀铝嘘P(guān)于x的方程
1.x2-ax+-b2=0 2. x2-( + )ax+ a2=0
練習(xí)參考答案:
(一)1.x1=- ,x2= 2.x1=2,x2=-2
3.x1=0,x2= 4.x1=x2=2 5.x1=x2=
6.解:(把2x+3看作一個整體,將方程左邊分解因式)
[(2x+3)+6][(2x+3)-1]=0
即 (2x+9)(2x+2)=0
∴2x+9=0或2x+2=0
∴x1=-,x2=-1是原方程的解。
?。ǘ?.解:x2-ax+( +b)( -b)=0 2、解:x2-(+ )ax+ a· a=0
[x-( +b)] [x-( -b)]=0 (x- a)(x-a)=0
∴x-( +b)=0或x-( -b) =0 x- a=0或x-a=0
∴x1= +b,x2= -b是 ∴x1= a,x2=a是
原方程的解。 原方程的解。
測試(有答案在下面)
選擇題
1.方程x(x-5)=5(x-5)的根是( )
A、x=5 B、x=-5 C、x1=x2=5 D、x1=x2=-5
2.多項式a2+4a-10的值等于11,則a的值為( )。
A、3或7 B、-3或7 C、3或-7 D、-3或-7
3.若一元二次方程ax2+bx+c=0中的二次項系數(shù),一次項系數(shù)和常數(shù)項之和等于零,那么方程必有一個
根是( )。
A、0 B、1 C、-1 D、±1
4. 一元二次方程ax2+bx+c=0有一個根是零的條件為( )。
A、b≠0且c=0 B、b=0且c≠0
C、b=0且c=0 D、c=0
5. 方程x2-3x=10的兩個根是( )。
A、-2,5 B、2,-5 C、2,5 D、-2,-5
6. 方程x2-3x+3=0的解是( )。
A、 B、 C、 D、無實根
7. 方程2x2-0.15=0的解是( )。
A、x= B、x=-
C、x1=0.27, x2=-0.27 D、x1=, x2=-
8. 方程x2-x-4=0左邊配成一個完全平方式后,所得的方程是( )。
A、(x-)2= B、(x- )2=-
C、(x- )2= D、以上答案都不對
9. 已知一元二次方程x2-2x-m=0,用配方法解該方程配方后的方程是( )。
A、(x-1)2=m2+1 B、(x-1)2=m-1 C、(x-1)2=1-m D、(x-1)2=m+1
答案與解析
答案:1.C 2.C 3.B 4.D 5.A 6.D 7.D 8.C 9.D
解析:
1.分析:移項得:(x-5)2=0,則x1=x2=5,
注意:方程兩邊不要輕易除以一個整式,另外一元二次方程有實數(shù)根,一定是兩個。
2.分析:依題意得:a2+4a-10=11, 解得 a=3或a=-7.
3.分析:依題意:有a+b+c=0, 方程左側(cè)為a+b+c, 且具僅有x=1時, ax2+bx+c=a+b+c,意味著當(dāng)x=1
時,方程成立,則必有根為x=1。
4.分析:一元二次方程 ax2+bx+c=0若有一個根為零,
則ax2+bx+c必存在因式x,則有且僅有c=0時,存在公因式x,所以 c=0.
另外,還可以將x=0代入,得c=0,更簡單!
5.分析:原方程變?yōu)?x2-3x-10=0,
則(x-5)(x+2)=0
x-5=0 或x+2=0
x1=5, x2=-2.
6.分析:Δ=9-4×3=-3<0,則原方程無實根。
7.分析:2x2=0.15
x2=
x=±
注意根式的化簡,并注意直接開平方時,不要丟根。
8.分析:兩邊乘以3得:x2-3x-12=0,然后按照一次項系數(shù)配方,x2-3x+(-)2=12+(- )2,
整理為:(x-)2=
方程可以利用等式性質(zhì)變形,并且 x2-bx配方時,配方項為一次項系數(shù)-b的一半的平方。
9.分析:x2-2x=m, 則 x2-2x+1=m+1
則(x-1)2=m+1.
中考解析
考題評析
1.(甘肅省)方程的根是( )
?。ˋ) (B) (C) 或 (D) 或
評析:因一元二次方程有兩個根,所以用排除法,排除A、B選項,再用驗證法在C、D選項中選出正確
選項。也可以用因式分解的方法解此方程求出結(jié)果對照選項也可以。選項A、B是只考慮了一方面忘記了一元
二次方程是兩個根,所以是錯誤的,而選項D中x=-1,不能使方程左右相等,所以也是錯誤的。正確選項為
C。
另外常有同學(xué)在方程的兩邊同時除以一個整式,使得方程丟根,這種錯誤要避免。
2.(吉林?。┮辉畏匠痰母莀_________。
評析:思路,根據(jù)方程的特點運用因式分解法,或公式法求解即可。
3.(遼寧省)方程的根為( )
?。ˋ)0 (B)–1 (C)0,–1 (D)0,1
評析:思路:因方程為一元二次方程,所以有兩個實根,用排除法和驗證法可選出正確選項為C,而A、
B兩選項只有一個根。D選項一個數(shù)不是方程的根。另外可以用直接求方程根的方法。
4.(河南省)已知x的二次方程的一個根是–2,那么k=__________。
評析:k=4.將x=-2代入到原方程中去,構(gòu)造成關(guān)于k的一元二次方程,然后求解。
5.(西安市)用直接開平方法解方程(x-3)2=8得方程的根為( )
?。ˋ)x=3+2 (B)x=3-2
?。–)x1=3+2 ,x2=3-2 (D)x1=3+2,x2=3-2
評析:用解方程的方法直接求解即可,也可不計算,利用一元二次方程有解,則必有兩解及8的平方
根,即可選出答案。
課外拓展
一元二次方程
一元二次方程(quadratic equation of one variable)是指含有一個未知數(shù)且未知數(shù)的最高次項是二
次的整式方程。 一般形式為
ax2+bx+c=0, (a≠0)
在公元前兩千年左右,一元二次方程及其解法已出現(xiàn)于古巴比倫人的泥板文書中:求出一個數(shù)使它與它
的倒數(shù)之和等于 一個已給數(shù),即求出這樣的x與,使
x=1, x+ =b,
x2-bx+1=0,
他們做出( )2;再做出 ,然后得出解答:+ 及 - ??梢姲捅葌惾艘阎酪辉?
方程的求根公式。但他們當(dāng)時并不接受 負(fù)數(shù),所以負(fù)根是略而不提的。
埃及的紙草文書中也涉及到最簡單的二次方程,例如:ax2=b。
在公元前4、5世紀(jì)時,我國已掌握了一元二次方程的求根公式。
希臘的丟番圖(246-330)卻只取二次方程的一個正根,即使遇到兩個都是正根的情況,他亦只取其中
之一。
公元628年,從印度的婆羅摩笈多寫成的《婆羅摩修正體系》中,得到二次方程x2+px+q=0的一個求根公
式。
在阿拉伯阿爾.花拉子米的《代數(shù)學(xué)》中討論到方程的解法,解出了一次、二次方程,其中涉及到六種
不同的形式,令 a、b、c為正數(shù),如ax2=bx、ax2=c、 ax2+c=bx、ax2+bx=c、ax2=bx+c 等。把二次方程分成
不同形式作討論,是依照丟番圖的做法。阿爾.花拉子米除了給出二次方程的幾種特殊解法外,還第一 次
給出二次方程的一般解法,承認(rèn)方程有兩個根,并有無理根存在,但卻未有虛根的認(rèn)識。十六世紀(jì)意大利的
數(shù)學(xué)家們?yōu)榱私馊畏匠潭_始應(yīng)用復(fù)數(shù)根。
韋達(1540-1603)除已知一元方程在復(fù)數(shù)范圍內(nèi)恒有解外,還給出根與系數(shù)的關(guān)系。
我國《九章算術(shù).勾股》章中的第二十題是通過求相當(dāng)于 x2+34x-71000=0的正根而解決的。我國數(shù)學(xué)
家還在方程的研究中應(yīng)用了內(nèi)插法。
一元二次方程的判斷式: b^2-4ac>0 方程有兩個不相等的實數(shù)根.
b^2-4ac=0 方程有兩個相等的實數(shù)根.
b^2-4ac<0 方程有兩個共軛的虛數(shù)根(初中可理解為無實數(shù)根).
上述由左邊可推出右邊,反過來也可由右邊推出左邊.
列一元二次方程解題的步驟
(1)分析題意,找到題中未知數(shù)和題給條件的相等關(guān)系;
(2)設(shè)未知數(shù),并用所設(shè)的未知數(shù)的代數(shù)式表示其余的未知數(shù);
(3)找出相等關(guān)系,并用它列出方程;
(4)解方程求出題中未知數(shù)的值;
(5)檢驗所求的答案是否符合題意,并做答.
經(jīng)典例題精講
1.對有關(guān)一元二次方程定義的題目,要充分考慮定義的三個特點,不要忽視二次項系數(shù)不為0.
2.解一元二次方程時,根據(jù)方程特點,靈活選擇解題方法,先考慮能否用直接開平方法和因式分解法,再考慮用公式法.
3.一元二次方程 (a≠0)的根的判別式正反都成立.利用其可以(1)不解方程判定方程根的情況;(2)根據(jù)參系數(shù)的性質(zhì)確定根的范圍;(3)解與根有關(guān)的證明題.
4.一元二次方程根與系數(shù)的應(yīng)用很多:(1)已知方程的一根,不解方程求另一根及參數(shù)系數(shù);(2)已知方程,求含有兩根對稱式的代數(shù)式的值及有關(guān)未知數(shù)系數(shù);(3)已知方程兩根,求作以方程兩根或其代數(shù)式為根的一元二次方程.
韋達(Vieta's ,F(xiàn)rancois,seigneurdeLa Bigotiere)1540年出生于法國普瓦捷,1603年12月13日卒于巴黎。早年在普法捷學(xué)習(xí)法律,后任律師,1567年成為議會的議員。在對西班牙的戰(zhàn)爭中曾為政府破譯敵軍的密碼,贏得很高聲譽。法國十六世紀(jì)最有影響的數(shù)學(xué)家之一。第一個引進系統(tǒng)的代數(shù)符號,并對方程論做了改進。
他1540年生于法國的普瓦圖。1603年12月13日卒于巴黎。年青時學(xué)習(xí)法律當(dāng)過律師,后從事政治活動,當(dāng)過議會的議員,在對西班牙的戰(zhàn)爭中曾為政府破譯敵軍的密碼。韋達還致力于數(shù)學(xué)研究,第一個有意識地和系統(tǒng)地使用字母來表示已知數(shù)、未知數(shù)及其乘冪,帶來了代數(shù)學(xué)理論研究的重大進步。韋達討論了方程根的各種有理變換,發(fā)現(xiàn)了方程根與系數(shù)之間的關(guān)系(所以人們把敘述一元二次方程根與系數(shù)關(guān)系的結(jié)論稱為“韋達定理”)。
韋達定理實質(zhì)上就是一元二次方程中的根與系數(shù)關(guān)系
韋達定理(Viete's Theorem)的內(nèi)容
一元二次方程ax^2+bx+c=0 (a≠0 且△=b^2-4ac≥0)中
設(shè)兩個根為X1和X2
則X1+X2= -b/a
X1*X2=c/a
韋達定理的推廣
韋達定理在更高次方程中也是可以使用的。一般的,對一個一元n次方程∑AiX^i=0
它的根記作X1,X2…,Xn
我們有
∑Xi=(-1)^1*A(n-1)/A(n)
∑XiXj=(-1)^2*A(n-2)/A(n)
…
ΠXi=(-1)^n*A(0)/A(n)
其中∑是求和,Π是求積。
如果一元二次方程
在復(fù)數(shù)集中的根是,那么
法國數(shù)學(xué)家韋達最早發(fā)現(xiàn)代數(shù)方程的根與系數(shù)之間有這種關(guān)系,因此,人們把這個關(guān)系稱為韋達定理。歷史是有趣的,韋達的16世紀(jì)就得出這個定理,證明這個定理要依靠代數(shù)基本定理,而代數(shù)基本定理卻是在1799年才由高斯作出第一個實質(zhì)性的論性。
由代數(shù)基本定理可推得:任何一元 n 次方程
在復(fù)數(shù)集中必有根。因此,該方程的左端可以在復(fù)數(shù)范圍內(nèi)分解成一次因式的乘積:
其中是該方程的個根。兩端比較系數(shù)即得韋達定理。
韋達定理在方程論中有著廣泛的應(yīng)用。
韋達定理的證明
設(shè)x1,x2是一元二次方程ax^2+bx+c=0的兩個解。
有:a(x-x1)(x-x2)=0
所以 ax^2-a(x1+x2)x+ax1x2=0
通過對比系數(shù)可得:
-a(x1+x2)=b ax1x2=c
所以 x1+x2=-b/a x1x2=c/a
韋達定理推廣的證明
設(shè)x1,x2,……,xn是一元n次方程∑AiX^i=0的n個解。
則有:An(x-x1)(x-x2)……(x-xn)=0
所以:An(x-x1)(x-x2)……(x-xn)=∑AiX^i?。ㄔ诖蜷_(x-x1)(x-x2)……(x-xn)時最好用乘法原理)
通過系數(shù)對比可得:
A(n-1)=-An(∑xi)
A(n-2)=An(∑xixj)
…
A0==(-1)^n*An*ΠXi
所以:∑Xi=(-1)^1*A(n-1)/A(n)
∑XiXj=(-1)^2*A(n-2)/A(n)
…
ΠXi=(-1)^n*A(0)/A(n)
其中∑是求和,Π是求積。