活动一:想一想 议一议
1. 我们已经学过哪几种解一元二次方程的方法?
2. 用配方法解一般形式的一元二次方程$ax^2+bx+c=0(a≠0)$,并思考转化过程中需要注意些什么。
1. 我们已经学过哪几种解一元二次方程的方法?
2. 用配方法解一般形式的一元二次方程$ax^2+bx+c=0(a≠0)$,并思考转化过程中需要注意些什么。
答案:解:
1. 已学的解一元二次方程的方法有:直接开平方法、配方法、因式分解法。
2. 用配方法求解$ax^2+bx+c=0(a≠0)$的过程如下:
方程两边同除以$a(a≠0)$,得:
$x^2+\frac{b}{a}x+\frac{c}{a}=0$
移项,将常数项移到等号右侧:
$x^2+\frac{b}{a}x=-\frac{c}{a}$
配方,等号两边同时加上一次项系数一半的平方$(\frac{b}{2a})^2$:
$x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2=-\frac{c}{a}+(\frac{b}{2a})^2$
将左侧改写为完全平方式,右侧通分合并:
$(x+\frac{b}{2a})^2=\frac{b^2-4ac}{4a^2}$
因为$a≠0$,所以$4a^2>0$:
当$b^2-4ac>0$时,等号右侧为正,开平方得:
$$x+\frac{b}{2a}=\pm\frac{\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$ 解得:$x_1=\frac{-b+\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$,$x_2=\frac{-b-\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$;当$b^2-4ac=0$时,等号右侧为0,此时: $$x+\frac{b}{2a}=0$
解得:$x_1=x_2=-\frac{b}{2a}$;
当$b^2-4ac<0$时,等号右侧小于0,完全平方式非负,此时方程没有实数根。
转化过程中需要注意:
① 二次项系数化为1时,必须确认$a≠0$,等式两边才能同时除以a;
② 配方操作时,必须在等式两边同时加上一次项系数一半的平方,不能仅在等号左侧添加;
③ 开平方前需要先判断等号右侧代数式的符号,只有非负时才能得到实数根,小于0时方程无实数根。
1. 已学的解一元二次方程的方法有:直接开平方法、配方法、因式分解法。
2. 用配方法求解$ax^2+bx+c=0(a≠0)$的过程如下:
方程两边同除以$a(a≠0)$,得:
$x^2+\frac{b}{a}x+\frac{c}{a}=0$
移项,将常数项移到等号右侧:
$x^2+\frac{b}{a}x=-\frac{c}{a}$
配方,等号两边同时加上一次项系数一半的平方$(\frac{b}{2a})^2$:
$x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2=-\frac{c}{a}+(\frac{b}{2a})^2$
将左侧改写为完全平方式,右侧通分合并:
$(x+\frac{b}{2a})^2=\frac{b^2-4ac}{4a^2}$
因为$a≠0$,所以$4a^2>0$:
当$b^2-4ac>0$时,等号右侧为正,开平方得:
$$x+\frac{b}{2a}=\pm\frac{\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$ 解得:$x_1=\frac{-b+\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$,$x_2=\frac{-b-\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$;当$b^2-4ac=0$时,等号右侧为0,此时: $$x+\frac{b}{2a}=0$
解得:$x_1=x_2=-\frac{b}{2a}$;
当$b^2-4ac<0$时,等号右侧小于0,完全平方式非负,此时方程没有实数根。
转化过程中需要注意:
① 二次项系数化为1时,必须确认$a≠0$,等式两边才能同时除以a;
② 配方操作时,必须在等式两边同时加上一次项系数一半的平方,不能仅在等号左侧添加;
③ 开平方前需要先判断等号右侧代数式的符号,只有非负时才能得到实数根,小于0时方程无实数根。
解析:
【分析】
第1问属于基础知识回顾,只需梳理已学的一元二次方程解法即可作答。第2问考察配方法的规范应用,解题思路围绕配方法“化完全平方式”的核心展开:第一步先将二次项系数化为1,需注意a≠0的前提;第二步移项将常数项移到等号右侧;第三步给等式两边同时加一次项系数一半的平方,保证等式仍然成立;第四步将左侧整理为完全平方式,右侧合并同类项;最后根据平方根的性质,只有等号右侧的代数式非负时才能开平方得到实数根,否则方程无实数根,推导时需时刻注意每一步的限制条件。
【解析】
1. 已学的解一元二次方程的方法有:直接开平方法、配方法、因式分解法。
2. 用配方法求解$ax^2+bx+c=0(a≠0)$的过程如下:
因为$a≠0$,方程两边同除以$a$,得:
$x^2+\frac{b}{a}x+\frac{c}{a}=0$
移项,将常数项移到等号右侧:
$x^2+\frac{b}{a}x=-\frac{c}{a}$
配方,等号两边同时加上一次项系数一半的平方$(\frac{b}{2a})^2$:
$x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2=-\frac{c}{a}+(\frac{b}{2a})^2$
将左侧改写为完全平方式,右侧通分合并:
$(x+\frac{b}{2a})^2=\frac{b^2-4ac}{4a^2}$
因为$a≠0$,所以$4a^2>0$,接下来分情况讨论:
当$b^2-4ac>0$时,等号右侧为正数,开平方得:
$x+\frac{b}{2a}=\pm\frac{\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$
解得:$x_1=\frac{-b+\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$,$x_2=\frac{-b-\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$;
当$b^2-4ac=0$时,等号右侧为0,此时:
$x+\frac{b}{2a}=0$
解得:$x_1=x_2=-\frac{b}{2a}$;
当$b^2-4ac<0$时,等号右侧小于0,而完全平方式的值非负,此时方程没有实数根。
转化过程中需要注意:
① 二次项系数化为1时,必须确认$a≠0$,等式两边才能同时除以a;
② 配方操作时,必须在等式两边同时加上一次项系数一半的平方,不能仅在等号左侧添加;
③ 开平方前需要先判断等号右侧代数式的符号,只有非负时才能得到实数根,小于0时方程无实数根。
【答案】
1. 直接开平方法、配方法、因式分解法;
2. 配方法求解过程:先将二次项系数化为1,移项后配方得到完全平方式,再根据右侧代数式的符号判断实根情况;注意事项见上述解析内容。
【知识点】
一元二次方程解法;配方法;实根判定
【点评】
本题侧重基础方法的梳理与推导,既考察了对已学解方程方法的识记,又通过配方法推导一元二次方程一般式的过程,强化了配方法的操作规范与注意事项,是推导一元二次方程求根公式的核心基础。
【难度系数】
0.85
第1问属于基础知识回顾,只需梳理已学的一元二次方程解法即可作答。第2问考察配方法的规范应用,解题思路围绕配方法“化完全平方式”的核心展开:第一步先将二次项系数化为1,需注意a≠0的前提;第二步移项将常数项移到等号右侧;第三步给等式两边同时加一次项系数一半的平方,保证等式仍然成立;第四步将左侧整理为完全平方式,右侧合并同类项;最后根据平方根的性质,只有等号右侧的代数式非负时才能开平方得到实数根,否则方程无实数根,推导时需时刻注意每一步的限制条件。
【解析】
1. 已学的解一元二次方程的方法有:直接开平方法、配方法、因式分解法。
2. 用配方法求解$ax^2+bx+c=0(a≠0)$的过程如下:
因为$a≠0$,方程两边同除以$a$,得:
$x^2+\frac{b}{a}x+\frac{c}{a}=0$
移项,将常数项移到等号右侧:
$x^2+\frac{b}{a}x=-\frac{c}{a}$
配方,等号两边同时加上一次项系数一半的平方$(\frac{b}{2a})^2$:
$x^2+\frac{b}{a}x+(\frac{b}{2a})^2=-\frac{c}{a}+(\frac{b}{2a})^2$
将左侧改写为完全平方式,右侧通分合并:
$(x+\frac{b}{2a})^2=\frac{b^2-4ac}{4a^2}$
因为$a≠0$,所以$4a^2>0$,接下来分情况讨论:
当$b^2-4ac>0$时,等号右侧为正数,开平方得:
$x+\frac{b}{2a}=\pm\frac{\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$
解得:$x_1=\frac{-b+\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$,$x_2=\frac{-b-\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$;
当$b^2-4ac=0$时,等号右侧为0,此时:
$x+\frac{b}{2a}=0$
解得:$x_1=x_2=-\frac{b}{2a}$;
当$b^2-4ac<0$时,等号右侧小于0,而完全平方式的值非负,此时方程没有实数根。
转化过程中需要注意:
① 二次项系数化为1时,必须确认$a≠0$,等式两边才能同时除以a;
② 配方操作时,必须在等式两边同时加上一次项系数一半的平方,不能仅在等号左侧添加;
③ 开平方前需要先判断等号右侧代数式的符号,只有非负时才能得到实数根,小于0时方程无实数根。
【答案】
1. 直接开平方法、配方法、因式分解法;
2. 配方法求解过程:先将二次项系数化为1,移项后配方得到完全平方式,再根据右侧代数式的符号判断实根情况;注意事项见上述解析内容。
【知识点】
一元二次方程解法;配方法;实根判定
【点评】
本题侧重基础方法的梳理与推导,既考察了对已学解方程方法的识记,又通过配方法推导一元二次方程一般式的过程,强化了配方法的操作规范与注意事项,是推导一元二次方程求根公式的核心基础。
【难度系数】
0.85
用公式法解下列方程:
(1) $x^2 + 3x + 1 = 0$;
(2) $x^2 + 2x - 2 = 0$;
(3) $-2x^2 + x + 1 = 0$;
(4) $3x^2 + 4x = 2$。
(1) $x^2 + 3x + 1 = 0$;
(2) $x^2 + 2x - 2 = 0$;
(3) $-2x^2 + x + 1 = 0$;
(4) $3x^2 + 4x = 2$。
答案:(1) $x_1=\frac{-3+\sqrt{5}}{2},x_2=\frac{-3-\sqrt{5}}{2}$
(2) $x_1=-1+\sqrt{3},x_2=-1-\sqrt{3}$
(3) $x_1=1,x_2=-\frac{1}{2}$
(4) $x_1=\frac{-2+\sqrt{10}}{3},x_2=\frac{-2-\sqrt{10}}{3}$
(2) $x_1=-1+\sqrt{3},x_2=-1-\sqrt{3}$
(3) $x_1=1,x_2=-\frac{1}{2}$
(4) $x_1=\frac{-2+\sqrt{10}}{3},x_2=\frac{-2-\sqrt{10}}{3}$
解析:
【分析】
用公式法解一元二次方程,首先要将方程整理为$ax^2+bx+c=0$($a≠0$)的一般形式,再准确确定系数$a$、$b$、$c$的取值,接着计算判别式$\Delta = b^2-4ac$判断根的情况:若$\Delta<0$,方程无实数根;若$\Delta≥0$,代入求根公式$x=\frac{-b\pm\sqrt{\Delta}}{2a}$计算即可,最后将结果化为最简形式。
【解析】
(1) 方程$x^2 + 3x + 1 = 0$为一般形式,其中$a=1$,$b=3$,$c=1$,
判别式$\Delta = 3^2 - 4×1×1 = 5>0$,
代入求根公式得:$x=\frac{-3\pm\sqrt{5}}{2×1}$,
即$x_1=\frac{-3+\sqrt{5}}{2},x_2=\frac{-3-\sqrt{5}}{2}$。
(2) 方程$x^2 + 2x - 2 = 0$为一般形式,其中$a=1$,$b=2$,$c=-2$,
判别式$\Delta = 2^2 - 4×1×(-2) = 12>0$,
代入求根公式得:$x=\frac{-2\pm\sqrt{12}}{2×1}=\frac{-2\pm2\sqrt{3}}{2}=-1\pm\sqrt{3}$,
即$x_1=-1+\sqrt{3},x_2=-1-\sqrt{3}$。
(3) 方程$-2x^2 + x + 1 = 0$为一般形式,其中$a=-2$,$b=1$,$c=1$,
判别式$\Delta = 1^2 - 4×(-2)×1 = 9>0$,
代入求根公式得:$x=\frac{-1\pm\sqrt{9}}{2×(-2)}=\frac{-1\pm3}{-4}$,
取加号时:$x=\frac{-1+3}{-4}=-\frac{1}{2}$,取减号时:$x=\frac{-1-3}{-4}=1$,
即$x_1=1,x_2=-\frac{1}{2}$。
(4) 先移项整理为一般形式:$3x^2 + 4x - 2 = 0$,其中$a=3$,$b=4$,$c=-2$,
判别式$\Delta = 4^2 - 4×3×(-2) = 40>0$,
代入求根公式得:$x=\frac{-4\pm\sqrt{40}}{2×3}=\frac{-4\pm2\sqrt{10}}{6}=\frac{-2\pm\sqrt{10}}{3}$,
即$x_1=\frac{-2+\sqrt{10}}{3},x_2=\frac{-2-\sqrt{10}}{3}$。
【答案】
(1) $x_1=\frac{-3+\sqrt{5}}{2},x_2=\frac{-3-\sqrt{5}}{2}$
(2) $x_1=-1+\sqrt{3},x_2=-1-\sqrt{3}$
(3) $x_1=1,x_2=-\frac{1}{2}$
(4) $x_1=\frac{-2+\sqrt{10}}{3},x_2=\frac{-2-\sqrt{10}}{3}$
【知识点】
公式法解一元二次方程、一元二次方程判别式、二次根式化简
【点评】
本题是公式法解一元二次方程的基础训练题,解题核心是掌握公式法的标准步骤,需注意先将方程化为一般形式,准确识别$a$、$b$、$c$的符号,计算过程中要保证判别式运算正确,最终结果要化为最简。
【难度系数】
0.8
用公式法解一元二次方程,首先要将方程整理为$ax^2+bx+c=0$($a≠0$)的一般形式,再准确确定系数$a$、$b$、$c$的取值,接着计算判别式$\Delta = b^2-4ac$判断根的情况:若$\Delta<0$,方程无实数根;若$\Delta≥0$,代入求根公式$x=\frac{-b\pm\sqrt{\Delta}}{2a}$计算即可,最后将结果化为最简形式。
【解析】
(1) 方程$x^2 + 3x + 1 = 0$为一般形式,其中$a=1$,$b=3$,$c=1$,
判别式$\Delta = 3^2 - 4×1×1 = 5>0$,
代入求根公式得:$x=\frac{-3\pm\sqrt{5}}{2×1}$,
即$x_1=\frac{-3+\sqrt{5}}{2},x_2=\frac{-3-\sqrt{5}}{2}$。
(2) 方程$x^2 + 2x - 2 = 0$为一般形式,其中$a=1$,$b=2$,$c=-2$,
判别式$\Delta = 2^2 - 4×1×(-2) = 12>0$,
代入求根公式得:$x=\frac{-2\pm\sqrt{12}}{2×1}=\frac{-2\pm2\sqrt{3}}{2}=-1\pm\sqrt{3}$,
即$x_1=-1+\sqrt{3},x_2=-1-\sqrt{3}$。
(3) 方程$-2x^2 + x + 1 = 0$为一般形式,其中$a=-2$,$b=1$,$c=1$,
判别式$\Delta = 1^2 - 4×(-2)×1 = 9>0$,
代入求根公式得:$x=\frac{-1\pm\sqrt{9}}{2×(-2)}=\frac{-1\pm3}{-4}$,
取加号时:$x=\frac{-1+3}{-4}=-\frac{1}{2}$,取减号时:$x=\frac{-1-3}{-4}=1$,
即$x_1=1,x_2=-\frac{1}{2}$。
(4) 先移项整理为一般形式:$3x^2 + 4x - 2 = 0$,其中$a=3$,$b=4$,$c=-2$,
判别式$\Delta = 4^2 - 4×3×(-2) = 40>0$,
代入求根公式得:$x=\frac{-4\pm\sqrt{40}}{2×3}=\frac{-4\pm2\sqrt{10}}{6}=\frac{-2\pm\sqrt{10}}{3}$,
即$x_1=\frac{-2+\sqrt{10}}{3},x_2=\frac{-2-\sqrt{10}}{3}$。
【答案】
(1) $x_1=\frac{-3+\sqrt{5}}{2},x_2=\frac{-3-\sqrt{5}}{2}$
(2) $x_1=-1+\sqrt{3},x_2=-1-\sqrt{3}$
(3) $x_1=1,x_2=-\frac{1}{2}$
(4) $x_1=\frac{-2+\sqrt{10}}{3},x_2=\frac{-2-\sqrt{10}}{3}$
【知识点】
公式法解一元二次方程、一元二次方程判别式、二次根式化简
【点评】
本题是公式法解一元二次方程的基础训练题,解题核心是掌握公式法的标准步骤,需注意先将方程化为一般形式,准确识别$a$、$b$、$c$的符号,计算过程中要保证判别式运算正确,最终结果要化为最简。
【难度系数】
0.8
1. 填空题:
(1) 一元二次方程 $x^2 - 2\sqrt{2}x = -1$ 化成一般形式为 ______,其中 $a = \_\_\_\_\_\_$,$b = \_\_\_\_\_\_$,$c = \_\_\_\_\_\_$,$b^2 - 4ac = \_\_\_\_\_\_$;
(2) 若 $x=1$ 为关于 $x$ 的一元二次方程 $x^2 + mx - 3m^2 = 0$ 的一个根,则 $m$ 的值为 ______。
(1) 一元二次方程 $x^2 - 2\sqrt{2}x = -1$ 化成一般形式为 ______,其中 $a = \_\_\_\_\_\_$,$b = \_\_\_\_\_\_$,$c = \_\_\_\_\_\_$,$b^2 - 4ac = \_\_\_\_\_\_$;
(2) 若 $x=1$ 为关于 $x$ 的一元二次方程 $x^2 + mx - 3m^2 = 0$ 的一个根,则 $m$ 的值为 ______。
答案:(1) $x^2-2\sqrt{2}x+1=0,1,-2\sqrt{2},1,4$ (2) $\frac{1\pm\sqrt{13}}{6}$
解析:
【分析】
(1) 解决第一问首先要明确一元二次方程的一般形式为$ax^2+bx+c=0$($a≠0$),只需将原方程右边的项移到左边,合并同类项后就能得到一般形式,再对应找出二次项系数$a$、一次项系数$b$、常数项$c$,最后代入判别式公式$b^2-4ac$计算即可。
(2) 解决第二问要用到方程根的定义:方程的根代入原方程等式成立。将$x=1$代入给定的一元二次方程,就能得到关于$m$的一元二次方程,解这个方程即可求出$m$的值。
【解析】
(1) 对原方程$x^2 - 2\sqrt{2}x = -1$移项,将右边的$-1$移到左边,得:
$x^2 - 2\sqrt{2}x + 1 = 0$,即为方程的一般形式。
对比一般形式$ax^2+bx+c=0$,可得二次项系数$a=1$,一次项系数$b=-2\sqrt{2}$,常数项$c=1$。
代入判别式计算:$b^2-4ac=(-2\sqrt{2})^2 - 4×1×1 = 8 - 4 = 4$。
(2) 把$x=1$代入方程$x^2 + mx - 3m^2 = 0$,得:
$1^2 + m×1 - 3m^2 = 0$,整理得$3m^2 - m - 1 = 0$。
根据求根公式,$m=\frac{-(-1)\pm\sqrt{(-1)^2 - 4×3×(-1)}}{2×3}=\frac{1\pm\sqrt{13}}{6}$。
【答案】
(1) $x^2-2\sqrt{2}x+1=0,1,-2\sqrt{2},1,4$;(2) $\frac{1\pm\sqrt{13}}{6}$
【知识点】
一元二次方程基本概念,方程根的定义,一元二次方程求解
【点评】
本题属于基础题,主要考查一元二次方程的核心基础知识点,第一问侧重对概念的识记和直接应用,第二问侧重根的定义的理解和简单计算,掌握基础知识点即可顺利解题。
【难度系数】
0.85
(1) 解决第一问首先要明确一元二次方程的一般形式为$ax^2+bx+c=0$($a≠0$),只需将原方程右边的项移到左边,合并同类项后就能得到一般形式,再对应找出二次项系数$a$、一次项系数$b$、常数项$c$,最后代入判别式公式$b^2-4ac$计算即可。
(2) 解决第二问要用到方程根的定义:方程的根代入原方程等式成立。将$x=1$代入给定的一元二次方程,就能得到关于$m$的一元二次方程,解这个方程即可求出$m$的值。
【解析】
(1) 对原方程$x^2 - 2\sqrt{2}x = -1$移项,将右边的$-1$移到左边,得:
$x^2 - 2\sqrt{2}x + 1 = 0$,即为方程的一般形式。
对比一般形式$ax^2+bx+c=0$,可得二次项系数$a=1$,一次项系数$b=-2\sqrt{2}$,常数项$c=1$。
代入判别式计算:$b^2-4ac=(-2\sqrt{2})^2 - 4×1×1 = 8 - 4 = 4$。
(2) 把$x=1$代入方程$x^2 + mx - 3m^2 = 0$,得:
$1^2 + m×1 - 3m^2 = 0$,整理得$3m^2 - m - 1 = 0$。
根据求根公式,$m=\frac{-(-1)\pm\sqrt{(-1)^2 - 4×3×(-1)}}{2×3}=\frac{1\pm\sqrt{13}}{6}$。
【答案】
(1) $x^2-2\sqrt{2}x+1=0,1,-2\sqrt{2},1,4$;(2) $\frac{1\pm\sqrt{13}}{6}$
【知识点】
一元二次方程基本概念,方程根的定义,一元二次方程求解
【点评】
本题属于基础题,主要考查一元二次方程的核心基础知识点,第一问侧重对概念的识记和直接应用,第二问侧重根的定义的理解和简单计算,掌握基础知识点即可顺利解题。
【难度系数】
0.85