一元二次方程概念性知识一命速通

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文化水平:初二。
文章是一元二次方程概念性知识速通版。请不要盲目模仿文章中的格式。

定义

一个正方形的面积是\(5\),请列方程求出边长。

我国两年内总人口从\(139538\)万人增长到\(141177\)万人,请列方程求出年平均增长率。

在循环赛中,\(x\)个球队总计赛\(36\)场,求\(x\)。

以上这些实际问题分别列方程为:

\x\^2=5 \\

\1395380000(1+x)\^2=1411770000 \\

\\\frac {x(x-1)} 2=36 \\

这些方程都有一个共同点:展开后,\(x\)的最高次为\(2\)。

我们定义,只含有一个未知数,并且未知数的最高次数是2的方程叫做一元二次方程(quadratic equation with one unknown)。

一元二次方程的一般形式是\(ax^2+bx+c=0(a\neq 0)\)。其中,\(ax^2\)、\(bx\)和\(c\)分别叫做二次项、一次项和常数项,\(a\)、\(b\)分别叫做二次项系数、一次项系数。

一元二次方程的解应该写成\(x_1=a, x_2=b\)的形式。

一元二次方程的解法

一元二次方程我哪会解啊。我只会解一元一次方程。

直接开平方法

解方程:

\x\^2=9 \\

Hmm...我希望把一元二次方程转化为 一元一次方程,那我就利用算术平方根 进行降次。

\x=±\\sqrt 9=±3 \\

\x_1=3, x_2=-3 \\

简单😎。那么类比我们可以通过直接开方解出以下类型的方程:

\x\^2=k \\

\x\^2+h=k \\

\(x+h)\^2=k \\

\(x+h)\^2+p=k \\

练习

用直接开平方法解以下方程:

\(1)x\^2=9 \\

\(2)x\^2+1=\\frac {13} 4 \\

\(3)(x+2)\^2=5 \\

\(4)x\^2+8=\\frac {31}{4} \\

配方法

解方程:

\x\^2-4x+3=0 \\

啊,直接开平方法这不炸了吗,连开方都开不了。

那就配出【一个】平方。

\x\^2-4x+4=1 \\

\(x-2)\^2=1 \\

然后利用直接开平方法即可。

\x-2=±1 \\

\x_1=3, x_2=1 \\

这是二次项系数为\(1\)的配方法,那如果二次项系数不为\(1\)呢?

\2x\^2+x-3=0 \\

没事,让我们转化一下。

\x\^2+\\frac 1 2x-\\frac 3 2=0 \\

\x\^2+2\\cdot \\frac 1 4x+\\frac 1 {16}=\\frac {25}{16} \\

\(x+\\frac 1 4)\^2=\\frac {25}{16} \\

\x+\\frac 1 4=±\\frac 5 4 \\

\x_1=1, x_2=-\\frac 3 2 \\

练习

用配方法解以下方程:

\(1)x\^2 + 5x + 6 = 0 \\

\(2)x\^2 - \\frac 3 2x - 1 = 0 \\

\(3)2x\^2+ 12x - 14 = 0 \\

\(4)3x\^2 - 9x + 6 = 0 \\

公式法

有的同学说,主播主播,这个配方法还是太吃操作了,还十分的繁琐。有没有什么简单(无脑)又强势(迪奥)的方法推荐一下呢?

有的兄弟,有的。让我们把配方法里面的数字用字母表示,然后推算一遍。

\ax\^2+bx+c=0 \\

\x\^2+\\frac b ax+\\frac c a=0 \\

\x\^2+2\\cdot \\frac b {2a}x+\\frac {b\^2}{4a\^2}=\\frac {b\^2}{4a\^2}-\\frac c a \\

\(x+\\frac b {2a})\^2=\\frac {b\^2-4ac} {4a\^2} \\

\x+\\frac b {2a}=\\frac {±\\sqrt {b\^2-4ac}} {2a} \\

\x_1=\\frac {-b+\\sqrt {b\^2-4ac}} {2a}, x_2=\\frac {-b-\\sqrt {b\^2-4ac}} {2a} \\

有的同学要叫起来了。

是求根公式------最纯粹的力量 。这种方法被称作公式法。

从求根公式中,你可以看出一元二次方程根的个数和什么有关吗?

你发现,根号下的\(b^2-4ac\)是重点。当它大于\(0\)时,\(x_1\)和\(x_2\)是两个不相等的实数;当它等于\(0\)时,\(x_1\)和\(x_2\)是两个相等的实数;当它小于\(0\)时,\(x_1\)和\(x_2\)均不是实数。

因此,我们容易得出:

\(b^2-4ac\) 解的情况
\(>0\) 有两个不相等的实数根
\(=0\) 有两个相等的实数根
\(<0\) 没有实数根

这个时候有的同学又要叫起来了。

我们定义,\(b^2-4ac\)是一元二次方程的根的判别式,记为\(\Delta\)。

备注:在新版教材里,不强调\(\Delta\)。

练习

1. 用公式法解以下方程:

\(1)x\^2+4x-5=0 \\

\(2)3x\^2-x-2=0 \\

\(3)-2x\^2+2\\sqrt 2x+1=0 \\

2. 不解方程,判别方程根的情况:

\(1)x\^2+3x-1=0 \\

\(2)2y\^2-3y+4=0 \\

\(3)x\^2+5=2\\sqrt 5x \\

因式分解法

解方程:

\x\^2-x=0 \\

左边因式分解:

\x(x-1)=0 \\

可得两个一次方程:

\x=0\\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ (1)\\ \\ \\ x-1=0\\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ (2) \\

解得:

\x_1=0, x_2=1 \\

因式分解法 ,无师自通。

仅适用于左边可以因式分解的一元二次方程。

练习

用因式分解法解以下方程:

\(1)x\^2+6x=0 \\

\(2)9t\^2-(t-1)\^2=0 \\

\(3)25x\^2-5x+\\frac 1 4=0 \\

\(4)(x+1)\^2+8x+24=0 \\

备注:在实际应用中,没有要求一定要用哪种方法解方程,你可以选择合适的方法解方程。常用的顺序是:

因式分解法→公式法→配方法(被世界遗忘)

直接开平方法只在特殊情况下能用。

一元二次方程的根与系数的关系(韦达定理)

尝试环节略。

经过尝试,我们惊奇的发现对于一元二次方程\(ax^2+bx+c=0\),若有两个实数根\(x_1, x_2\),则两根的和似乎都等于\(-\frac b a\),两根的积都等于\(\frac ca\)。

能否进行验证呢?很简单,掏出我们最纯粹的力量。

\已知对于方程ax\^2+bx+c=0(\\Delta \\geq0), \\

\其两根分别为x_1=\\frac {-b+\\sqrt {b\^2-4ac}} {2a}, x_2=\\frac {-b-\\sqrt {b\^2-4ac}} {2a} \\

\x_1+x_2=\\frac {-b+\\sqrt {b\^2-4ac}-b-\\sqrt {b\^2-4ac}} {2a}=-\\frac b a \\

\x_1x_2=\\frac {(-b)\^2-(\\sqrt {b\^2-4ac})\^2} {4a\^2}=\\frac {b\^2-b\^2+4ac} {4a\^2}=\\frac c a \\

证毕。

这个结论在求两根和/积或者反推方程式时十分好用。

速通完成!

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