一元二次方程

目录

定义

一般形式

一般解法

判别方法

列一元二次方程解题的步骤

经典例题精讲

韦达定理

[编辑本段] 定义

　　在一个等式中，只含有一个未知数，且未知数的最高次数是2的整式方程叫做一元二次方程。
　　一元二次方程有三个特点：(1)只含有一个未知数；(2)未知数的最高次数是2；(3)是整式方程．要判断一个方程是否为一元二次方程，先看它是否为整式方程，若是，再对它进行整理．如果能整理为 ax^2+bx+c=0(a≠0)的形式，则这个方程就为一元二次方程．

[编辑本段] 一般形式

　　ax^2+bx+c=0（a、b、c是实数a≠0)
　　x^2+2x+1=0

[编辑本段] 一般解法

　　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.开方法（可解部分一元二次方程）一元二次方程的解法实在不行(你买个卡西欧的fx-500或991的计算器 有解方程的，不过要一般形式)
　　一、知识要点：
　　一元二次方程和一元一次方程都是整式方程，它是初中数学的一个重点内容，也是今后学习数学的基
　　础，应引起同学们的重视。
　　一元二次方程的一般形式为：ax2+bx+c=0, (a≠0)，它是只含一个未知数，并且未知数的最高次数是2
　　的整式方程。
　　解一元二次方程的基本思想方法是通过“降次”将它化为两个一元一次方程。一元二次方程有四种解
　　法：1、直接开平方法；2、配方法；3、公式法；4、因式分解法。
　　二、方法、例题精讲：
　　1、直接开平方法：
　　直接开平方法就是用直接开平方求解一元二次方程的方法。用直接开平方法解形如(x-m)2=n (n≥0)的
　　方程，其解为x=m± .
　　例1．解方程（1）(3x+1)2=7 （2）9x2-24x+16=11
　　分析：（1）此方程显然用直接开平方法好做，（2）方程左边是完全平方式(3x-4)2，右边=11>0，所以
　　此方程也可用直接开平方法解。
　　（1）解：(3x+1)2=7
　　∴(3x+1)2=7
　　∴3x+1=±√7(注意不要丢解)
　　∴x= ...
　　∴原方程的解为x1=...,x2= ...
　　（2）解： 9x2-24x+16=11
　　∴(3x-4)2=11
　　∴3x-4=±√11
　　∴x= ...
　　∴原方程的解为x1=...,x2= ...
　　2．配方法：用配方法解方程ax2+bx+c=0 (a≠0)
　　先将固定数c移到方程右边：ax2+bx=-c
　　将二次项系数化为1：x2+x=-
　　方程两边分别加上一次项系数的一半的平方：x2+x+( )2=- +( )2
　　方程左边成为一个完全平方式：(x+ )2=
　　当b2-4ac≥0时，x+ =±
　　∴x=...(这就是求根公式)
　　例2．用配方法解方程 3x2-4x-2=0
　　解：将常数项移到方程右边 3x2-4x=2
　　将二次项系数化为1：x2-x=
　　方程两边都加上一次项系数一半的平方：x2-x+( )2= +( )2
　　配方：(x-)2=
　　直接开平方得：x-=±
　　∴x=
　　∴原方程的解为x1=,x2= .
　　3．公式法：把一元二次方程化成ax^2+bx+c的一般形式，然后把各项系数a, b, c的值代入求根公式就可得到方程的根。
　　当b^2-4ac>0时，求根公式为x1=-b+√(b^2-4ac)/2a,x2==-b-√(b^2-4ac)/2a（两个不相等的实数根）
　　当b^2-4ac=0时，求根公式为x1=x2=-b/2a（两个相等的实数根）
　　当b^2-4ac<0时，求根公式为x1=-b+√(4ac-b^2)i,x2=-b-√(4ac-b^2)i（两个共轭的虚数根）（初中理解为无实数根）
　　例3．用公式法解方程 2x2-8x=-5
　　解：将方程化为一般形式：2x2-8x+5=0
　　∴a=2, b=-8, c=5
　　b^2-4ac=(-8)2-4×2×5=64-40=24>0
　　∴x= = =
　　∴原方程的解为x1=,x2= .
　　4．因式分解法：把方程变形为一边是零，把另一边的二次三项式分解成两个一次因式的积的形式，让
　　两个一次因式分别等于零，得到两个一元一次方程，解这两个一元一次方程所得到的根，就是原方程的两个
　　根。这种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 (选学） (4)x2-2( + )x+4=0 （选学）
　　(1)解：(x+3)(x-6)=-8 化简整理得
　　x2-3x-10=0 (方程左边为二次三项式，右边为零)
　　(x-5)(x+2)=0 (方程左边分解因式)
　　∴x-5=0或x+2=0 (转化成两个一元一次方程)
　　∴x1=5,x2=-2是原方程的解。
　　(2)解：2x2+3x=0
　　x(2x+3)=0 (用提公因式法将方程左边分解因式)
　　∴x=0或2x+3=0 (转化成两个一元一次方程)
　　∴x1=0，x2=-是原方程的解。
　　注意：有些同学做这种题目时容易丢掉x=0这个解，应记住一元二次方程有两个解。
　　(3)解：6x2+5x-50=0
　　(2x-5)(3x+10)=0 (十字相乘分解因式时要特别注意符号不要出错)
　　∴2x-5=0或3x+10=0
　　∴x1=, x2=- 是原方程的解。
　　(4)解：x2-2(+ )x+4 =0 （∵4 可分解为2 ·2 ，∴此题可用因式分解法）
　　(x-2)(x-2 )=0
　　∴x1=2 ,x2=2是原方程的解。
　　小结：
　　一般解一元二次方程，最常用的方法还是因式分解法，在应用因式分解法时，一般要先将方程写成一般
　　形式，同时应使二次项系数化为正数。
　　直接开平方法是最基本的方法。
　　公式法和配方法是最重要的方法。公式法适用于任何一元二次方程（有人称之为万能法），在使用公式
　　法时，一定要把原方程化成一般形式，以便确定系数，而且在用公式前应先计算判别式的值，以便判断方程
　　是否有解。
　　配方法是推导公式的工具，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，配方法在学习其他数学知识时有广泛的应用，是初中要求掌握的三种重要的数学方
　　法之一，一定要掌握好。（三种重要的数学方法：换元法，配方法，待定系数法）。
　　例5．用适当的方法解下列方程。(选学）
　　（1）4(x+2)2-9(x-3)2=0 （2）x2+(2-)x+ -3=0
　　（3） x2-2 x=- （4）4x2-4mx-10x+m2+5m+6=0
　　分析：（1）首先应观察题目有无特点，不要盲目地先做乘法运算。观察后发现，方程左边可用平方差
　　公式分解因式，化成两个一次因式的乘积。
　　（2）可用十字相乘法将方程左边因式分解。
　　（3）化成一般形式后利用公式法解。
　　（4）把方程变形为 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
　　（2）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=
　　（4）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。 (选学）
　　分析：此方程如果先做乘方，乘法，合并同类项化成一般形式后再做将会比较繁琐，仔细观察题目，我
　　们发现如果把x+1和x-4分别看作一个整体，则方程左边可用十字相乘法分解因式（实际上是运用换元的方
　　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．用配方法解关于x的一元二次方程x2+px+q=0
　　解：x2+px+q=0可变形为
　　x2+px=-q (常数项移到方程右边)
　　x2+px+( )2=-q+()2 (方程两边都加上一次项系数一半的平方)
　　(x+)2= (配方)
　　当p2-4q≥0时，≥0（必须对p2-4q进行分类讨论）
　　∴x=- ±=
　　∴x1= ,x2=
　　当p2-4q<0时，<0此时原方程无实根。
　　说明：本题是含有字母系数的方程，题目中对p, q没有附加条件，因此在解题过程中应随时注意对字母
　　取值的要求，必要时进行分类讨论。
　　练习：
　　（一）用适当的方法解下列方程：
　　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
　　（二）解下列关于x的方程
　　1.x2-ax+-b2=0 2. x2-( + )ax+ a2=0
　　练习参考答案：
　　（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看作一个整体，将方程左边分解因式）
　　[(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。
　　（二）1．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。
　　测试(有答案在下面)
　　选择题
　　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．多项式a2+4a-10的值等于11，则a的值为（ ）。
　　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中的二次项系数，一次项系数和常数项之和等于零，那么方程必有一个
　　根是（ ）。
　　A、0 B、1 C、-1 D、±1
　　4． 一元二次方程ax2+bx+c=0有一个根是零的条件为（ ）。
　　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的两个根是（ ）。
　　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、无实根
　　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左边配成一个完全平方式后，所得的方程是（ ）。
　　A、(x-)2= B、(x- )2=-
　　C、(x- )2= D、以上答案都不对
　　9． 已知一元二次方程x2-2x-m=0，用配方法解该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
　　答案与解析
　　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：移项得：(x-5)2=0，则x1=x2=5,
　　注意：方程两边不要轻易除以一个整式，另外一元二次方程有实数根，一定是两个。
　　2．分析：依题意得：a2+4a-10=11, 解得 a=3或a=-7.
　　3．分析：依题意：有a+b+c=0, 方程左侧为a+b+c, 且具仅有x=1时， ax2+bx+c=a+b+c，意味着当x=1
　　时，方程成立，则必有根为x=1。
　　4．分析：一元二次方程 ax2+bx+c=0若有一个根为零，
　　则ax2+bx+c必存在因式x，则有且仅有c=0时，存在公因式x，所以 c=0.
　　另外，还可以将x=0代入，得c=0，更简单！
　　5．分析：原方程变为 x2-3x-10=0,
　　则(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，则原方程无实根。
　　7．分析：2x2=0.15
　　x2=
　　x=±
　　注意根式的化简，并注意直接开平方时，不要丢根。
　　8．分析：两边乘以3得：x2-3x-12=0，然后按照一次项系数配方，x2-3x+(-)2=12+(- )2，
　　整理为：(x-)2=
　　方程可以利用等式性质变形，并且 x2-bx配方时，配方项为一次项系数-b的一半的平方。
　　9．分析：x2-2x=m, 则 x2-2x+1=m+1
　　则(x-1)2=m+1.
　　中考解析
　　考题评析
　　1．（甘肃省）方程的根是（ ）
　　（A） （B） （C） 或 （D） 或
　　评析：因一元二次方程有两个根，所以用排除法，排除A、B选项，再用验证法在C、D选项中选出正确
　　选项。也可以用因式分解的方法解此方程求出结果对照选项也可以。选项A、B是只考虑了一方面忘记了一元
　　二次方程是两个根，所以是错误的，而选项D中x=－1，不能使方程左右相等，所以也是错误的。正确选项为
　　C。
　　另外常有同学在方程的两边同时除以一个整式，使得方程丢根，这种错误要避免。
　　2．（吉林省）一元二次方程的根是__________。
　　评析：思路，根据方程的特点运用因式分解法，或公式法求解即可。
　　3．（辽宁省）方程的根为（ ）
　　（A）0 （B）–1 （C）0，–1 （D）0，1
　　评析：思路：因方程为一元二次方程，所以有两个实根，用排除法和验证法可选出正确选项为C，而A、
　　B两选项只有一个根。D选项一个数不是方程的根。另外可以用直接求方程根的方法。
　　4．（河南省）已知x的二次方程的一个根是–2，那么k=__________。
　　评析：k=4.将x=-2代入到原方程中去，构造成关于k的一元二次方程，然后求解。
　　5．（西安市）用直接开平方法解方程(x-3)2=8得方程的根为（ ）
　　（A）x=3+2 （B）x=3-2
　　（C）x1=3+2 ,x2=3-2 （D）x1=3+2,x2=3-2
　　评析：用解方程的方法直接求解即可，也可不计算，利用一元二次方程有解，则必有两解及8的平方
　　根，即可选出答案。
　　课外拓展
　　一元二次方程
　　一元二次方程（quadratic equation of one variable）是指含有一个未知数且未知数的最高次项是二
　　次的整式方程。 一般形式为
　　ax2+bx+c=0, (a≠0)
　　在公元前两千年左右，一元二次方程及其解法已出现于古巴比伦人的泥板文书中：求出一个数使它与它
　　的倒数之和等于 一个已给数，即求出这样的x与，使
　　x=1, x+ =b,
　　x2-bx+1=0,
　　他们做出( )2；再做出 ，然后得出解答：+ 及 - 。可见巴比伦人已知道一元二次
　　方程的求根公式。但他们当时并不接受 负数，所以负根是略而不提的。
　　埃及的纸草文书中也涉及到最简单的二次方程，例如：ax2=b。
　　在公元前4、5世纪时，我国已掌握了一元二次方程的求根公式。
　　希腊的丢番图（246-330）却只取二次方程的一个正根，即使遇到两个都是正根的情况，他亦只取其中
　　之一。
　　公元628年，从印度的婆罗摩笈多写成的《婆罗摩修正体系》中，得到二次方程x2+px+q=0的一个求根公
　　式。
　　在阿拉伯阿尔．花拉子米的《代数学》中讨论到方程的解法，解出了一次、二次方程，其中涉及到六种
　　不同的形式，令 a、b、c为正数，如ax2=bx、ax2=c、 ax2+c=bx、ax2+bx=c、ax2=bx+c 等。把二次方程分成
　　不同形式作讨论，是依照丢番图的做法。阿尔．花拉子米除了给出二次方程的几种特殊解法外，还第一 次
　　给出二次方程的一般解法，承认方程有两个根，并有无理根存在，但却未有虚根的认识。十六世纪意大利的
　　数学家们为了解三次方程而开始应用复数根。
　　韦达（1540-1603）除已知一元方程在复数范围内恒有解外，还给出根与系数的关系。
　　我国《九章算术．勾股》章中的第二十题是通过求相当于 x2+34x-71000=0的正根而解决的。我国数学
　　家还在方程的研究中应用了内插法。

[编辑本段] 判别方法

　　一元二次方程的判断式：
　　b^2-4ac>0 方程有两个不相等的实数根．
　　b^2-4ac＝0 方程有两个相等的实数根．
　　b^2-4ac<0 方程有两个共轭的虚数根（初中可理解为无实数根）．
　　上述由左边可推出右边，反过来也可由右边推出左边．

[编辑本段] 列一元二次方程解题的步骤

　　(1)分析题意，找到题中未知数和题给条件的相等关系；
　　(2)设未知数，并用所设的未知数的代数式表示其余的未知数；
　　(3)找出相等关系，并用它列出方程；
　　(4)解方程求出题中未知数的值；
　　(5)检验所求的答案是否符合题意，并做答．

[编辑本段] 经典例题精讲

　　1．对有关一元二次方程定义的题目，要充分考虑定义的三个特点，不要忽视二次项系数不为0．
　　2．解一元二次方程时，根据方程特点，灵活选择解题方法，先考虑能否用直接开平方法和因式分解法，再考虑用公式法．
　　3．一元二次方程 (a≠0)的根的判别式正反都成立．利用其可以(1)不解方程判定方程根的情况；(2)根据参系数的性质确定根的范围；(3)解与根有关的证明题．
　　4．一元二次方程根与系数的应用很多：(1)已知方程的一根，不解方程求另一根及参数系数；(2)已知方程，求含有两根对称式的代数式的值及有关未知数系数；(3)已知方程两根，求作以方程两根或其代数式为根的一元二次方程．

[编辑本段] 韦达定理

　　韦达（Vieta's ，Francois，seigneurdeLa Bigotiere）1540年出生于法国普瓦捷,1603年12月13日卒于巴黎。早年在普法捷学习法律，后任律师，1567年成为议会的议员。在对西班牙的战争中曾为政府破译敌军的密码，赢得很高声誉。法国十六世纪最有影响的数学家之一。第一个引进系统的代数符号，并对方程论做了改进。
　　他1540年生于法国的普瓦图。1603年12月13日卒于巴黎。年青时学习法律当过律师，后从事政治活动，当过议会的议员，在对西班牙的战争中曾为政府破译敌军的密码。韦达还致力于数学研究，第一个有意识地和系统地使用字母来表示已知数、未知数及其乘幂，带来了代数学理论研究的重大进步。韦达讨论了方程根的各种有理变换，发现了方程根与系数之间的关系（所以人们把叙述一元二次方程根与系数关系的结论称为“韦达定理”）。
　　韦达定理实质上就是一元二次方程中的根与系数关系
　　韦达定理(Viete's Theorem）的内容
　　一元二次方程ax^2+bx+c=0 (a≠0 且△=b^2-4ac≥0)中
　　设两个根为X1和X2
　　则X1+X2= -b/a
　　X1*X2=c/a
　　韦达定理的推广
　　韦达定理在更高次方程中也是可以使用的。一般的，对一个一元n次方程∑AiX^i=0
　　它的根记作X1,X2…,Xn
　　我们有
　　∑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是求积。
　　如果一元二次方程
　　在复数集中的根是，那么
　　法国数学家韦达最早发现代数方程的根与系数之间有这种关系，因此，人们把这个关系称为韦达定理。历史是有趣的，韦达的16世纪就得出这个定理，证明这个定理要依靠代数基本定理，而代数基本定理却是在1799年才由高斯作出第一个实质性的论性。
　　由代数基本定理可推得：任何一元 n 次方程
　　在复数集中必有根。因此，该方程的左端可以在复数范围内分解成一次因式的乘积：
　　其中是该方程的个根。两端比较系数即得韦达定理。
　　韦达定理在方程论中有着广泛的应用。
　　韦达定理的证明
　　设x1，x2是一元二次方程ax^2+bx+c=0的两个解。
　　有:a(x-x1)(x-x2)=0
　　所以　ax^2-a(x1+x2)x+ax1x2=0
　　通过对比系数可得：
　　-a(x1+x2)=b ax1x2=c
　　所以　x1+x2=-b/a x1x2=c/a
　　韦达定理推广的证明
　　设x1，x2，……，xn是一元n次方程∑AiX^i=0的n个解。
　　则有：An(x-x1)(x-x2)……(x-xn)=0
　　所以：An(x-x1)(x-x2)……(x-xn)=∑AiX^i　（在打开(x-x1)(x-x2)……(x-xn)时最好用乘法原理）
　　通过系数对比可得：
　　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是求积。