一元二次方程的解法詳細(xì)解析
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(gè)重點(diǎn)內(nèi)容,也是學(xué)生今后學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)。在沒講一元二次方程的解法之前,先說明一下它與一元一次方程區(qū)別。根據(jù)定義可知,只含有一個(gè)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,一般式為:。
一元二次方程有三個(gè)特點(diǎn):(1)只含有一個(gè)未知數(shù);(2)未知數(shù)的最高次數(shù)是2;(3)是整式方程。因此判斷一個(gè)方程是否為一元二次方程,要先看它是否為整式方程,若是,再對(duì)它進(jìn)行整理,如能整理為的形式,那么這個(gè)方程就是一元二次方程。
下面再講一元二次方程的解法。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(gè)一元一次方程。一元二次方程的基本解法有四種:1、直接開平方法;2、配方法;3、公式法;4、因式分解法。如下表:
方法
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適合方程類型
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注意事項(xiàng)
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直接開平方法
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≥0時(shí)有解, <0時(shí)無解。
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配方法
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二次項(xiàng)系數(shù)若不為1,必須先把系數(shù)化為1,再進(jìn)行配方。
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公式法
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≥0時(shí),方程有解; <0時(shí),方程無解。先化為一般形式再用公式。
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因式分解法
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方程的一邊為0,另一邊分解成兩個(gè)一次因式的積。
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方程的一邊必須是0,另一邊可用任何方法分解因式。
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【舉例解析】
例1:已知,解關(guān)于的方程。
分析:注意滿足的的值將使原方程成為哪一類方程。
解:由得:或,
當(dāng)時(shí),原方程為,即,解得.
當(dāng)時(shí),原方程為,即,
解得,.
說明:由本題可見,只有項(xiàng)系數(shù)不為0,且為最高次項(xiàng)時(shí),方程才是一元二次方程,
才能使用一元二次方程的解法,題中對(duì)一元二次方程的描述是不完整的,應(yīng)該說明最高次項(xiàng)系數(shù)不為0。
通常用一般形式描述的一元二次方程更為簡(jiǎn)明,即形如的方程叫作關(guān)于的一元二次方程。
若本題不給出條件,就必須在整理后對(duì)項(xiàng)的字母系數(shù)分情況進(jìn)行討論。
例2:用開平方法解下面的一元二次方程。
(1); (2)
(3); (4)
分析: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的方程,
其解為。通過觀察不難發(fā)現(xiàn)第(1)、(2)兩小題中的方程顯然用直接開平方法好做;
第(3)題因方程左邊可變?yōu)橥耆椒绞?sub style="margin: 0px; padding: 0px;">,右邊的121>0,所以此方程也可用直接開平方法解;
第(4)小題,方程左邊可利用平方差公式,然后把常數(shù)移到右邊,即可利用直接開平方法進(jìn)行解答了。
解:(1)
∴(注意不要丟解)
由得,
由得,
∴原方程的解為:,
(2)
由得,
由得
∴原方程的解為:,
(3)
∴
∴
∴,
∴原方程的解為:,
(4)
∴,即
∴,
∴,
∴原方程的解為:,
變?yōu)?sub style="margin: 0px; padding: 0px;">的形式。第(1)題可變?yōu)?sub style="margin: 0px; padding: 0px;">,然后在方程兩邊同時(shí)加上一次項(xiàng)系數(shù)的一半的平方,
即:,方程左邊構(gòu)成一個(gè)完全平方式,右邊是一個(gè)不小于0的常數(shù),即:,
接下去即可利用直接開平方法解答了。第(2)題在配方時(shí)應(yīng)特別注意在方程兩邊同時(shí)加上一次項(xiàng)系數(shù)的一半的平方。
解:(1)
二次項(xiàng)系數(shù)化為1,移常數(shù)項(xiàng)得:,
配方得:,即
直接開平方得:
∴,
∴原方程的解為:,
(2)
二次項(xiàng)系數(shù)化為1,移常數(shù)項(xiàng)得:
方程兩邊都加上一次項(xiàng)系數(shù)一半的平方得:
即
直接開平方得:
∴,
∴原方程的解為:,
說明:配方是一種基本的變形,解題中雖不常用,但作為一種基本方法要熟練掌握。
配方時(shí)應(yīng)按下面的步驟進(jìn)行:先把二次項(xiàng)系數(shù)化為1,并把常數(shù)項(xiàng)移到一邊;
再在方程兩邊同時(shí)加上一次項(xiàng)系數(shù)一半的平方。最后變?yōu)橥耆椒绞嚼弥苯娱_平方法即可完成解題任務(wù)。
例4:用公式法解下列方程。
(1);(2)
分析:用公式法就是指利用求根公式,使用時(shí)應(yīng)先把一元二次方程化成一般形式,
然后計(jì)算判別式的值,當(dāng)≥0時(shí),把各項(xiàng)系數(shù)的值代入求根公式即可得到方程的根。
但要注意當(dāng)<0時(shí),方程無解。第(1)小題應(yīng)先移項(xiàng)化為一般式,再計(jì)算出判別式的值,
判斷解的情況之后,方可確定是否可直接代入求根公式;第(2)小題為了避免分?jǐn)?shù)運(yùn)算的繁瑣
可變形為,求出判別式的值后,再確定是否可代入求根公式求解。
解:(1),
化為一般式:
求出判別式的值:>0
代入求根公式:,
∴,
(2)
化為一般式:
求出判別式的值:>0
∴
∴,
說明:公式法可以用于解任何一元二次方程,在找不到簡(jiǎn)單方法時(shí),即考慮化為一般形式后使用公式法。
但在應(yīng)用時(shí)要先明確公式中字母在題中所表示的量,再求出判別式的值,解得的根要進(jìn)行化簡(jiǎn)。
例5:用分解因式法解下列方程。
(1);(2)
分析:分解因式法是把方程變形為一邊是零,把另一邊的二次三項(xiàng)式分解成兩個(gè)一次因式的積的形式,
讓兩個(gè)一次因式分別等于零,得到兩個(gè)一元一次方程,解這兩個(gè)一元一次方程所得到的根,
就是原方程的兩個(gè)根。第(1)題已經(jīng)是一般式,可直接對(duì)左邊分解因式;
第(2)題必須先化簡(jiǎn)變?yōu)橐话闶胶笤龠M(jìn)行分解因式。
左邊分解成兩個(gè)因式的積得:
于是可得:,
∴,
(2)
化簡(jiǎn)變?yōu)橐话闶降茫?sub style="margin: 0px; padding: 0px;">
左邊分解成兩個(gè)因式的積得:
于是可得:,
∴,
說明:使用分解因式法時(shí),方程的一邊一定要化為0,這樣才能達(dá)到降次的目的。
把方程一邊化為0,把另一邊分解因式的方法可以用于解今后遇到的各類方程。因?yàn)檫@是把方程降次的重要手段之一。
從上述例題來看,解一元二次方程的基本思路是向一元一次方程轉(zhuǎn)化,
轉(zhuǎn)化的方法主要為開平方法和使方程一邊為0,把方程另一邊分解因式,配方,或利用求根公式法
另外,在解一元二次方程時(shí),要先觀察方程是否可以應(yīng)用開平方、分解因式等簡(jiǎn)單方法,找不到簡(jiǎn)單方法時(shí),
即考慮化為一般形式后使用公式法。
例6:選用恰當(dāng)?shù)姆椒ń庀铝蟹匠獭?
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