一元二次方程的解法

【学习目标】1．理解配方法的意义，会用直接开平方法、因式分解法、公式法、配方法解简单的数字系数的一元二次方程． 2．理解一元二次方程解法的基本思想及其与一元一次方程的联系，体会两者之间相互比较和转化的思想方法． 3．会根据具体问题中的数量关系列出一元二次方程并求解，能根据问题的实际意义，检验所得的结果是否合理． 【基础知识精讲】 1．一元二次方程的解法(1)直接开平方法：根据平方根的意义，用此法可解出形如a x 2=(a ≥0)，b )a x (2=-(b ≥0)类的一元二次方程．a x 2=，则a x ±=；b )a x (2=-，b a x ±=-，b a x +=．对有些一元二次方程，本身不是上述两种形式，但可以化为a x 2=或b )a x (2=-的形式，也可以用此法解．(2)因式分解法：当一元二次方程的一边为零，而另一边易分解成两个一次因式的积时，就可用此法来解．要清楚使乘积ab ＝0的条件是a ＝0或b ＝0，使方程x(x －3)＝0的条件是x ＝0或x －3＝0．x 的两个值都可以使方程成立，所以方程x(x －3)＝0有两个根，而不是一个根．(3)配方法：任何一个形如bx x 2+的二次式，都可以通过加一次项系数一半的平方的方法配成一个二项式的完全平方，把方程归结为能用直接开平方法来解的方程．如解07x 6x 2=++时，可把方程化为7x 6x 2-=+，22226726x 6x⎪⎭⎫⎝⎛+-=⎪⎭⎫⎝⎛++，即2)3x (2=+，从而得解．注意(1)“方程两边各加上一次项系数一半平方”的前提是方程的二次项系数是1．(2)解一元二次方程时，一般不用此法，掌握这种配方法是重点．(3)公式法：一元二次方程0c bx ax 2=++(a ≠0)的根是由方程的系数a 、b 、c 确定的．在0ac 4b 2≥-的前提下，a 2ac4bb x 2-±-=．用公式法解一元二次方程的一般步骤：①先把方程化为一般形式，即0c bx ax 2=++(a ≠0)的形式；②正确地确定方程各项的系数a 、b 、c 的值(要注意它们的符号)；③计算0ac 4b 2<-时，方程没有实数根，就不必解了(因负数开平方无意义)； ④将a 、b 、c 的值代入求根公式，求出方程的两个根．说明：象直接开平方法、因式分解法只是适宜于特殊形式的方程，而公式法则是最普遍，最适用的方法．解题时要根据方程的特征灵活选用方法．2．一元二次方程根的判别式一元二次方程的根有三种情况：①有两个不相等的实数根；②有两个相等的实数根；③没有实数根．而根的情况，由ac 4b 2-的值来确定．因此ac 4b 2-=∆叫做一元二次方程0c bx ax 2=++的根的判别式．△>0⇔方程有两个不相等的实数根．△＝0⇔方程有两个相等的实数根．△<0⇔方程没有实数根． 判别式的应用(1)不解方程判定方程根的情况；(2)根据参数系数的性质确定根的范围；(3)解与根有关的证明题． 3．韦达定理及其应用定理：如果方程0c bx ax 2=++(a ≠0)的两个根是21x x ，，那么a c x x ab x x 2121=⋅-=+，．应用：(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； (4)已知两数和与积求两数．4．一元二次方程的应用(1)面积问题；(2)数字问题；(3)平均增长率问题．步骤：①分析题意，找到题中未知数和题给条件的相等关系(包括隐含的)；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检验所求是否符合题意，并做答． 注意：列一元二次方程应用题是一元一次方程解应用题的拓展，解题的方法是相同的，但因一元二次方程有两解，要检验方程的解是否符合题意及实际问题的意义． 【经典例题精讲】例1 解方程025x 2=-．解：025x 2=-， 25x 2=，25x ±=，x ＝±5．∴5x 5x 21-==，． 例2 解方程2)3x (2=+．分析：如果把x ＋3看作一个整体。

解：2)3x (2=+， 23x ±=+，23x 23x -=+=+，或，∴23x 23x 21--=+-=，．例3 解方程081)2x (42=--．解：081)2x (42=--整理，81)2x (42=-，481)2x (2=-， 292x ±=-，∴25x 213x 21-==，． 注意：对可用直接开平方法来解的一元二次方程，一定注意方程有两个解；若a x 2=，则a x ±=；若b )a x (2=-，则a b x +±=．例4 解方程02x 3x 2=+-． 解法一：02x 3x 2=+-，(x －2)(x －1)＝0，x －2＝0，x －1＝0， ∴2x 1x 21==，．解法二：∵a ＝1，b ＝－3，c ＝2，∴01214)3(ac 4b22>=⨯⨯--=-， ∴213x ±=． ∴1x 2x 21==，．注意：用公式法解方程时，要正确地确定方程各项的系数a 、b 、c 的值，先计算“△”的值，若△<0，则方程无解，就不必解了． 例5 解关于x 的方程n)n m 2x 3(m x22=-+--．解：把原方程左边展开，整理，得)n mn m2(mx 3x222=--+-．∵a ＝1，b ＝－3m ，22n m n m 2c --=，∴)n mn m 2(14)m 3(ac 4b2222--⨯⨯--=-22n 4m n 4m++=0)n 2m (2≥+=．∴2)n 2m (m 3x 2++=2)n 2m (m 3+±=．∴n m x n m 2x 21-=+=，．注意：解字母系数的一元二次方程与解数字系数的一元二次方程一样，都要先把方程化为一般形式，确定a 、b 、c 和ac 4b 2-的值，然后求解．但解字母系数方程时要注意：(1)哪个字母代表未知数，也就是关于哪个未知数的方程；(2)不要把一元二次方程一般形式中的a 、b 、c 与方程中字母系数的a 、b 、c 相混淆；(3)在ac 4b 2-开平方时，可能会出现两种情况，但根号前有正负号，已包括了这两种可能，因此，)n 2m ()n 2m (2+±=+±．例6 用配方法解方程x 73x 22=+．解：x 73x22=+，23x 27x2=+-，0234747x 27x22=+⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛+-2，162547x 2=⎪⎭⎫ ⎝⎛-， ∴4547x ±=-．∴21x 3x 21==，．注意：用配方法解一元二次方程，要把二次项系数化为1，方程左边只有二次项，一次项，右边为常数项，然后方程两边都加上一次项系数一半的平方，左边就配成了一个二项式的完全平方． 例7 不解方程，判别下列方程的根的情况： (1)04x 3x 22=-+；(2)y249y162=+；(3)x 7)1x(52=-+．分析：要判定上述方程的根的情况，只要看根的判别式ac 4b 2-=∆的值的符号就可以了． 解：(1)∵a ＝2，b ＝3，c ＝－4，∴41)4(243ac 4b22>=-⨯⨯-=-．∴方程有两个不相等的实数根．(2)∵a ＝16，b ＝－24，c ＝9，∴09164)24(ac 4b 22=⨯⨯--=-．∴方程有两个相等的实数解．(3)将方程化为一般形式0x 75x 52=-+，05x 7x52=+-．∵a ＝4，b ＝－7，c ＝5， ∴554)7(ac 4b 22⨯⨯--=- ＝49－100＝－51<0．∴方程无实数解．注意：对有些方程要先将其整理成一般形式，再正确确定a 、b 、c 的符号．例8 已知方程06kx x 52=-+的一个根是2，求另一根及k 的值．分析：根据韦达定理a cx x a bx x 2121=⋅-=+，易得另一根和k 的值．再是根据方程解的意义可知x ＝2时方程成立，即把x ＝2代入原方程，先求出k 值，再求出方程的另一根．但方法不如第一种．解：设另一根为2x ，则56x 25k x 222-=⋅-=+，，∴53x 2-=，k ＝－7．即方程的另一根为53-，k 的值为－7．注意：一元二次方程的两根之和为a b-，两根之积为a c．例9 利用根与系数的关系，求一元二次方程01x 3x22=-+两根的(1)平方和；(2)倒数和． 分析：已知21x x 23x x 2121-=⋅-=+，．要求(1)2221x x +，(2)21x 1x 1+，关键是把2221x x +、21x 1x 1+转化为含有2121x x x x ⋅+、的式子．因为两数和的平方，等于两数的平方和加上这两数积的2倍，即ab2ba)b a (222++=+，所以ab2)b a (ba222-+=+，由此可求出(1)．同样，可用两数和与积表示两数的倒数和． 解：(1)∵21x x 23x x 2121-=⋅-=+，，∴212212221x x 2)x x (x x -+=+⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛-=212232149+=413=；(2)211221x x x x x 1x 1+=+2123--=＝3．注意：利用两根的和与积可求两根的平方和、倒数和，其关键是把平方和、倒数和变成两根的和与积，其变形的方法主要运用乘法公式．例10 已知方程0m x 4x 22=++的两根平方和是34，求m 的值．分析：已知34x x 2m x x 2x x 22212121=+=⋅-=+，，，求m 就要在上面三个式子中设法用222121x x x x ++和来表示21x x ，m 便可求出．解：设方程的两根为21x x 、，则2m x x 2x x 2121=⋅-=+，．∵212212221x x 2)x x (x x -+=+，∴)x x ()x x (x x 2222122121+-+=34)2(2--=＝－30．∵2mx x 21=， ∴m ＝－30．注意：解此题的关键是把式子2221x x +变成含2121x x x x 、+的式子，从而求得m 的值．例11 求一个一元二次方程，使它的两个根是2、10．分析：因为任何一元二次方程都可化为0q px x2=++的形式．如设其根为21x x 、，根据根与系数的关系，得q x x p x x 2121=⋅-=+，．将p 、q的值代入方程0q px x 2=++中，即得所求方程x x x )x x (x21212=⋅++-．解：设所求的方程为q px x2=++．∵2＋10＝－p ，2×10＝q ， ∴p ＝－12，q ＝20．∴所求的方程为020x 12x 2=+-．注意：以21x x 、为根的一元二次方程不止一个，但一般只写出比较简单的一个．例12 已知两个数的和等于8，积等于9，求这两个数．分析：把这两个数看作某个二次项系数为1的一元二次方程的两个根，则这个方程的一次项系数就应该是－8，常数项应该是9，有了这个方程，再求出它的根，即是这两个数．解：设这两个数为21x x 、，以这两个数为根的一元二次方程为0q px x2=++．∵q x x p 8x x 2121=⋅-==+，，∴方程为09x 8x 2=+-．解这个方程得74x 74x 21-=+=，，∴这两个数为7474-+和．例13 如图22-2-1，在长为32m ，宽为20m 的长方形地面上，修筑两条同样宽而且互相垂直的道路，余下的部分作为绿化用草地，要使草地的面积为2m 540，那么道路的宽度应是多少？分析：设道路的宽度为x m ，则两条道路的面积和为2x x 20x 32-+．题中的等量关系为：草地面积＋道路面积＝长方形面积．解：设道路的宽度为x m ，则2032x x 20x 325402⨯=-++．0100x 52x2=+-，(x －2)(x －50)＝0， x －2＝0，x －50＝0，∴50x 2x 21==，．∵x ＝50不合题意， ∴取x ＝2．答：道路的宽度为2m ．注意：两条道路重合了一部分，重合的面积为2x ．因此计算两条道路的面积和时应减去重合面积2x ．例14 某钢铁厂去年1月份钢的产量为5000吨，3月份上升到7200吨，求这两个月平均每月增长的百分率是多少？分析：设平均每月增长的百分率为x ，则增长一次后的产量为5000(1＋x)，增长两次后的产量是2)x 1(5000+，…．增长n 次后的产量b 是n)x 1(5000b +=．这就是重要的增长率公式．解：设平均每月增长的百分率为x ．则7200)x 1(50002=+，2536)x 1(2=+，56x 1±=+，∴22x 20x 21.，.-==(不合题意，舍去)． 答：平均每月增长的百分率是20%． 注意：解方程时，由1＋x 的值求x ，并舍去负值． 【中考考点】一元二次方程是初中代数的重要内容，因此，它是历年来各地中考的必考内容．可单独命题，也常与函数、四边形、圆等知识点综合在一起考查．例15 已知方程组⎩⎨⎧=+=++-②① 01y -x 022a y x 的两个解为⎩⎨⎧==⎩⎨⎧==2211y y x x y y x x 和，且21x x 、是两个不相等的实数，若11a 6a 8x x 3x x 2212221--=-+，(1)求a 的值；(2)不解方程组判断方程组的两个解能否都为正数，为什么？分析：21x x 、是方程组中x 的两个解，故应首先消去y ，得到关于x 的方程．再根据根的判别式及根与系数的关系可得解．解：(1)由②得y ＝x ＋1，代入①整理， 得01a x x 2=++-．∵方程有两个不相等的实数根， ∴0)1a (4)1(2>+--=∆，43a -<．又∵1a x x 1x x 2121+=⋅=+，， 代入11a 6a 8x x 3x x 2212221--=-+， 得11a 6a8x x 5)x x (221221--=-+．整理，得07a a 82=--．解得87a 1a 21-==，．而43a -<， ∴87a -=．(2)∵811a x x 01x x 2121>=+=⋅>=+，，∴0x 0x 21>>，．且01x y 01x y 2211>+=>+=，， ∴存在方程组的两个解都是正数．注意：数学的转化思想，本题就是将方程组的问题转化为一元二次方程的问题．例16已知一元二次方程06x 3x 22=--有两个实数根21x x 、，直线l 经过点A(21x x +，0)，B(0，21x x )，则直线l 的解析式为( )A ．y ＝2x －3B ．y ＝2x ＋3C ．y ＝－2x ＋3D ．y ＝－2x －3分析：本题重点考查一元二次方程根与系数的关系以及用待定系数法求直线的解析式，先求21x x +与21x x ⋅的值，再求直线解析式．解：∵3x x 23x x 2121-=⋅=+，，∴⎪⎭⎫ ⎝⎛0 23A ，，B(0，－3)． 将A 、B 代入y ＝kx ＋b 中，得⎪⎩⎪⎨⎧+=-+=b 03bk 230， ∴⎩⎨⎧-==3b 2k ．∴直线l 的解析式为y ＝2x －3． 【常见错误分析】例17 已知关于x 的方程0m x )1m 2(mx 2=++-有两个实数根，则m 的取值范围是__________．错解：要使方程有两个实数根△≥0，∴0m m 4)]1m 2([2≥⋅-+-，4m ＋1≥0，41m -≥．∴m 的取值范围是41m -≥．误区分析：要保证方程为一元二次方程，即要考虑二次项系数m ≠0，而上述解法只考虑△≥0，而忽视了m ≠0．正解：要使方程有两个实数根，需满足⎩⎨⎧≥∆≠00m ， ∴0m m 4)]1m 2([2≥⋅-+-=∆，4m ＋1≥0，41m -≥． ∴m 的取值范围是41m -≥，且m ≠0．例18 如果方程0q px x 2=+-的两个根和2和－3，求p ，q ．错解：根据根与系数的关系2＋(－3)＝－p ，2×(－3)＝q ，故p ＝1，q ＝－6．误区分析：若方程0c bx x 2=++的两根为21x x ，，根据根与系数的关系b x x 21-=+，而题中2＋(－3)应为－(－p)，因题中的b 为－p ，－b 就为－(－p)．错解原因是将两根之和等于b 了．正解：根据根与系数的关系2＋(－3)＝－(－p)，2×(－3)＝q ， ∴p ＝－1，q ＝－6．【学习方法指导】本节知识是初中数学的重要内容，也是以后进一步学习和研究函数及四边形、圆的基础，要熟练掌握好．要重视一元二次方程四种解法的探索过程．其中的配方法虽然在解方程中很少直接用，但配方、比较、转化等思想方法，及其所渗透的思维多向性都有助于我们思维能力的培养，不能因为解方程很少用而忽视它．一、填空题1．方程3)5x (2=+的解是_____________．2．已知方程02x 7ax 2=-+的一个根是－2，那么a 的值是_____________，方程的另一根是_____________．3．如果5x 2x 41x 222--+与互为相反数，则x 的值为_____________．4．已知5和2分别是方程0n m x x 2=++的两个根，则mn 的值是_____________．5．方程02x 3x 42=+-的根的判别式△＝_____________，它的根的情况是_____________． 6．已知方程01m x x 22=++的判别式的值是16，则m ＝_____________．7．方程1k x )6k (x92=+++-有两个相等的实数根，则k ＝_____________．8．如果关于x 的方程0c x 5x 2=++没有实数根，则c 的取值范围是_____________．9．长方形的长比宽多2cm ，面积为2cm 48，则它的周长是_____________．10．某小商店今年一月营业额为5000元，三月份上升到7200元，平均每月增长的百分率为_____________． 二、选择题11．方程0x x 2=+的解是( )A ．x ＝±B ．x ＝0C ．1x 0x 21-==，D ．x ＝112．关于x 的一元二次方程01x 6kx2=+-有两个不相等的实数根，则k 的取值范围是( )A ．k>9B ．k<9C ．k ≤9，且k ≠0D ．k<9，且k ≠013．把方程084x 8x 2=--化成n )m x (2=+的形式得( ) A ．100)4x (2=- B ．100)16x (2=- C ．84)4x (2=-D ．84)16x (2=-14．用下列哪种方法解方程4x 2)2x (32-=-比较简便( )A ．直接开平方法B ．配方法C ．公式法D ．因式分解法 15．已知方程(x ＋y)(1－x －y)＋6＝0，那么x ＋y 的值是( ) A ．2 B ．3 C ．－2或3 D ．－3或2 16．下列关于x 的方程中，没有实数根的是( )A ．02x 4x 32=-+B ．x 65x 22=+C ．02x 62x 32=+-D ．01m x x 22=-+ 17．已知方程0q px x 22=++的两根之和为4，两根之积为－3，则p 和q 的值为( )A ．p ＝8，q ＝－6B ．p ＝－4，q ＝－3C ．p ＝－3，q ＝4D ．p ＝－8，q ＝－618．若53+-是方程04kx x 2=++的一个根，则另一根和k 的值为( )A ．53x --=，k ＝－6B ．53x --=，k ＝6C ．53x +=，k ＝－6D ．53x -=，k ＝619．两根均为负数的一元二次方程是( )A ．05x 12x 72=+-B ．05x 13x 62=-- C ．05x 21x 42=++ D ．08x 15x 22=-+20．以3和－2为根的一元二次方程是( )A ．06x x 2=-+B ．06x x 2=++C ．06x x 2=--D ． 06x x 2=+-三、解答题21．用适当的方法解关于x 的方程(1)12)1x 2(4)1x 2(2=---；(2)6)1x ()3x 2(22=--+；(3)x 4)3x )(3x (=+-；(4)027)1x 4(2=--．22．已知7x y 3x 2x y 221+=--=，，当x 为何值时，0y y 221=+？23．已知方程0b ax x 2=++的一个解是2，余下的解是正数，而且也是方程52x 3)4x (2+=+的解，求a 和b 的值．24．试说明不论k 为任何实数，关于x 的方程3k )3x )(1x (2-=+-一定有两个不相等实数根．25．若方程01x )3m 2(x m 22=+--的两个实数根的倒数和是S ，求S 的取值范围．26．已知Rt △ABC 中，∠C ＝90°，斜边长为5，两直角边的长分别是关于x 的方程0)1m (4x )1m 2(x 2=-+--的两个根，求m 的值．27．某商场今年一月份销售额100万元，二月份销售额下降10%，进入3月份该商场采取措施，改革营销策略，使日销售额大幅上升，四月份的销售额达到129.6万元，求三、四月份平均每月销售额增长的百分率．28．若关于x 的方程0m 3x )5m (x 22=---的两个根21x x 、满足43xx 21=，求m 的值．参考答案一、1．35x 35x 21--=+-=， 2．4，413．1或32- 4．－70 5．－23，无实数根6．62m ±= 7．0或24 8．425c >9．28cm 10．20%二、11．C 12．D 13．A 14．D 15．C 16．B17．D 18．B 19．C 20．C 三、21． (1)用因式分解法21x 27x 21-==，；(2)先整理后用公式法3437x 3437x 21--=+-=，；(3)先整理后用公式法72x 72x 21-=+=，；(4)用直接开平方法4133x 4133x 21+-=+=，．22．x ＝1或21． 23．a ＝－6，b ＝8．24解：3k )3x )(1x (2-=+-，整理得0kx 2x22=-+．∵0k44k42222>+=+=∆，∴不论k 为任何实数，方程一定有两个不相等实数根．25．23S -≤，且S ≠－3． 26．m ＝4． 27．解：设增长的百分率为x ，则6129)x 1%)(101(1002.=+-⨯．22x 20x 21.，.-==(不合题意舍去)．∴增长的百分率为20%．28．解：提示：解⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=-=⋅-=+43x x m 3x x 5m x x 2122121，解得m ＝10，或310m =．。