到目前为止,我们已经掌握了一元一次方程、二元一次方程组的解法,今天就一起探究一下一元二次方程的解法。
一元二次方程,顾名思义就是只含有一个未知数,且未知数的最高次数为二次的方程。那么任意二元一次方程就可以化为ax²+bx+c=0(a, b, c, 为常数,a≠0)的形式。
那我们目前可以解决那些特殊的一元二次方程呢?比如这个:
x²=5
x=±√5
x=√5或x=-√5
因此x²=a或(x+b)²=a(a≥0)形式的方程是我们目前可以解决的一种一元二次方程。
那么除此之外我们还有什么现成方法呢?请看这个特殊方程:
x(5x-4)=0
x=0,或5x-4=0
x=0,x=4/5
或这个:
(x-2)(x-1) =0
x-2=0,或x-1=0
x=2,或x=1
这种有两个带x的多项式相乘为0的一元一次方程是我们可以解决的,而它们都是可以由特殊的一元二次方程化成。如第一个方程是5x²-4x=0通过因式分解可以得到x(5x-4)=0。
所以在目前我们有两种方法可以解决一些特殊的一元二次方程,那么我们就从这里入手,尽可能把一元二次方程转化为这两种形式,再在其中找到新方法。
比如看到方法一中的(x+a)²就会想到完全平方公式,那么如果一个一元二次方程可以化为x²+2ax+a²=b(b≥0)的形式,那么我们就可以把它变为我们熟悉的(x+a)²=b的形式,再进一步解决。举个例子:
x²+6x+9=16
(x+3)²=16
x+3=±4
x=1,或x=-1
那么再把这个方法进行一个小升级,比如方程中缺少一个平方项,只有“a²+2ab”的情况,我们就可以根据完全平方公式推断出缺失部分并进行计算,如:
x²+8x=9
x²+8x+4²=9+4²
(x+4)²=25
x+4=±5
x=1,或x=-9
但我们可以发现前面的的方法只能解决一部分的一元二次方程,那么有没有可以解决所有一元二次方程的通法呢?
我们联想到一元一次方程的解法:一元一次方程的解析式是ax+b=0(a≠0) ,而这就可以化为x=-b/a。那ax²+bx+c=0(a≠0)是不是也可以化为x=……的形式呢?
ax²+bx+c=0
x²+(b/a)x+c/a=0(同时除以a)
x²+(b/a)x+(b/2a)² - (b/2a)²+c/a=0(配方)
(x+b/2a)²-b²-4ac/4a²=0(化简)
(x+b/2a)²=b²-4ac/4a²(移项)
x+b/2a=±(√b²-4ac)/4a²(化简)
x=-b/2a±(√b²-4ac)/4a²
x=-b±(√b²-4ac)/2a
所以,一个一元二次方程的根即为:x=(-b±√b²-4ac)/2a
最后,解决其他方程问题时我们也会结合图像进行求解,那一元二次方程应该也可以使用数形结合的思想解决的。
比如解决
x²+2x=15可用如下图像:
一方面大正方形面积为(x+1)²,另一方面它又等于15+1,所以就可以知道x=3。
但是这样的几何解法有一个问题,因为线段的长度不能是负数,所以上题按正常结果是等于3或-5。这一点在应用中还要多多谨慎。
那么本次的关于一元二次方程的探究就先到这里,欢迎大家提出更多的方法一起讨论探究。
∪・ω・∪