一元二次方程的解法有直接開平方法、配方法、公式法以及因式分解法等。我們?cè)诮庖辉畏匠虝r(shí),需要先仔細(xì)觀察方程,然后根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特征,選擇最合適的解題路徑,最終快速、準(zhǔn)確地求解。
結(jié)構(gòu)一:(x+a)2=b型
(x+a)2=b是一元二次方程的一種特殊形式,這種形式的方程結(jié)構(gòu)是:左邊是一個(gè)完全平方項(xiàng),右邊是一個(gè)常數(shù)項(xiàng)。解這種形式的方程可以直接利用開平方法,也可以移項(xiàng)后用因式分解法。如果左邊不具有這種結(jié)構(gòu)特征,我們可以利用等式性質(zhì),對(duì)方程進(jìn)行變形,使其左邊變?yōu)橥耆椒绞?,從而解決問題。
例1 若關(guān)于x的一元二次方程x2+6x+c=0配方后得到方程(x+3)2=2c,則c的值為( )。
A.-3 B.0 C.3 D.9
【解析】移項(xiàng),得x2+6x=-c。兩邊同時(shí)加上一次項(xiàng)系數(shù)一半的平方,得x2+6x+9=-c+9,即(x+3)2=-c+9。又因?yàn)椋▁+3)2=2c,所以2c=-c+9。解得c=3。故選C。
例2 解方程:(x-1)2=9(2x+5)2。
【解析】本題等式左右兩邊都是完全平方式,符合直接開平方的結(jié)構(gòu)特征。直接開平方,得x-1=±3(2x+5),即x-1=3(2x+5)或x-1=-3(2x+5)。解得x1=[-165],x2=-2。當(dāng)然本題也可以移項(xiàng)后利用因式分解法來求解,同學(xué)們可以試一試。
觀察(x+a)2=b,進(jìn)一步思考發(fā)現(xiàn):(1)當(dāng)b>0時(shí),方程有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根;當(dāng)b=0時(shí),方程有兩個(gè)相等的實(shí)數(shù)根;當(dāng)b<0時(shí),方程無實(shí)數(shù)根。(2)(x+a)2具有非負(fù)性,利用這個(gè)結(jié)構(gòu)的式子還可以解決一些最值問題。
結(jié)構(gòu)二:ax2+bx=0型
這個(gè)結(jié)構(gòu)的特殊性在于只有二次項(xiàng)和一次項(xiàng),常數(shù)項(xiàng)為0。解這種結(jié)構(gòu)特征的方程,通常左邊提取公因式,再根據(jù)(ax+b)x=0,得ax+b=0或x=0(轉(zhuǎn)化為兩個(gè)一元一次方程),進(jìn)而求得方程的解。當(dāng)然,這里的x也可以是含未知數(shù)的代數(shù)式,這個(gè)時(shí)候我們就需要用整體思想來思考。
例3 解方程:(x-3)2=2x-6。
【解析】因?yàn)橛疫吙梢苑纸鉃?(x-3),所以我們可以把x-3視為整體,看作未知數(shù)。移項(xiàng),原方程轉(zhuǎn)化為(x-3)2-2(x-3)=0。這樣,此方程就轉(zhuǎn)化為形如ax2+bx=0的結(jié)構(gòu)特征。提取公因式,得(x-3)(x-3-2)=0。所以x-3=0或x-5=0。解得x1=3,x2=5。
例4 小明在解一元二次方程時(shí),是這樣做的:
解方程:x2-6x+5=0。
解:x2-5x-x+5=0。(第1步)
x2-5x=x-5。(第2步)
(x-5)x=x-5。(第3步)
∴x-5=0。(第4步)
∴x=5。(第5步)
(1)小明的解法從第 步到第 步開始出現(xiàn)錯(cuò)誤;
(2)請(qǐng)給出正確的解答。
【解析】本題根據(jù)方程的結(jié)構(gòu)特征,給出了一個(gè)新的解題方法,即拆項(xiàng)后再因式分解。不過,小明在從第3步到第4步的變形中,誤用了等式的性質(zhì),從而導(dǎo)致方程丟根。正確的解答應(yīng)該是:移項(xiàng),提取公因式,從而得到(x-5)(x-1)=0,即x-5=0或x-1=0。所以x1=5,x2=1。
結(jié)構(gòu)三:ax2+bx+c=0型
ax2+bx+c=0(a、b、c是常數(shù),a≠0)是一元二次方程的一般形式,是一元二次方程的常態(tài)結(jié)構(gòu)。通過觀察,我們可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)a、b、c確定時(shí),方程的根就隨之確定。當(dāng)b2-4ac≥0時(shí),方程的兩個(gè)根為x=[-b±b2-4ac2a],進(jìn)而發(fā)現(xiàn)根與系數(shù)的關(guān)系x1+x2=[-ba],x1x2=[ca]。 公式法是解一元二次方程的通用方法,但不一定是解方程最簡便的方法,我們還要仔細(xì)觀察、分析系數(shù)a、b、c之間的關(guān)系,再靈活解方程。
例5 解方程:2023x2+2025x+2=0。
【解析】本題中a、b、c的系數(shù)較大,若使用公式法求解,不僅計(jì)算量大,還很容易算錯(cuò)。仔細(xì)觀察a、b、c三個(gè)數(shù)存在2023-2025+2=0的關(guān)系,顯然令x=-1時(shí),能使得這個(gè)關(guān)系成立。所以此方程必有一個(gè)根為-1。再根據(jù)根與系數(shù)的關(guān)系,得x1x2=[22023]。所以x1=-1,x2=[-22023]。
選擇恰當(dāng)?shù)姆椒ń庖辉畏匠蹋P(guān)鍵在于敏銳地捕捉此方程的結(jié)構(gòu)特征,在厘清結(jié)構(gòu)特征基礎(chǔ)上選擇對(duì)應(yīng)的方法。雖然直接開平方法和因式分解法是解一元二次方程最便捷的方法,但此類方程必須滿足一定的結(jié)構(gòu)特征。當(dāng)方程沒有什么顯著特征時(shí),一般還是使用公式法。而當(dāng)方程更復(fù)雜的時(shí)候,我們應(yīng)先將其整理成一般式,再選擇適當(dāng)?shù)姆椒▉斫狻?/p>
(作者單位:南京師范大學(xué)附屬中學(xué)宿遷分校學(xué)院路校區(qū))