内容正文:
第二章 一元二次方程
2.2 一元二次方程的解法
2.2.2 配方法解一元二次方程(二次项系数为1)
学习目标
过程与方法
知识与技能
理解配方法的原理,掌握二次项系数为1的二次三项式的配方方法
会用配方法解二次项系数为1的一元二次方程
能利用配方解决简单的最值问题
经历配方探究的过程,体会转化思想与数形结合思想
02
01
课前自主·知识预习奠基
完全平方公式的概念:
直接开平方法的适用条件:方程左边是完全平方式,右边是非负数
思考:对于 这样的方程,不能直接开平方,能不能把它转化成完全平方式的形式?
温故知新
问:如何解方程 ?
情境导入
可以把 化为 的形式,然后根据平方根的意义求解.
把常数项移到方程的右边,得
根据等式的基本性质,在方程的两边都加上一次项系数 6 的一半的平方,即 32,得 . 整理,得 .
解这个方程,得 .
所以原方程的两个实数根为 .
新知讲解:配方法
一般地,把一元二次方程 进行下列变形:
在上式两边都加上一次项系数 b 一半的平方,得
,
.
当 时,就可以根据平方根的意义求出方程的解,这种解一元二次方程的方法叫做配方法.
新知讲解:配方法步骤(二次项系数为1)
一般步骤 方法 实例
一移 移项 将常数项移到方程的右边,含未知数的项移到方程的左边
三配 配方 方程左、右两边同时加上一次项系数一半的平方,左边配成一个完全平方式,右边化为一个常数 ,
即
四开 开平方 利用平方根的意义直接开平方
五解 得出两个根 移项,合并同类项
用直接开平方法解下列方程:
(1) (2)
例题
例题·解析
(1) 移项,得
配方,得 ,
开平方,得 ,所以原方程的两个实数根为 x1 = 3 ,x2 = 1
(2) 移项,得
配方,得 ,
开平方,得 ,所以原方程的两个实数根为 x1 = ,x2 =
移项要变号,常数项从左边移到右边符号要改变
配方时,等式两边要同时加同一个数,不能只在左边加
一次项系数一半的平方,注意符号:平方后都是正数
开平方后不要漏掉负根
易错提醒
课堂探究·能力合作提升
基础过关练
1. 将代数式 x2 + 6x + 2 化成 (x + p)2 + q 的形式为( )
A. (x − 3)2 + 11 B. (x + 3)2 − 7
C. (x + 3)2 − 11 D. (x + 3)2 + 4
2. 用配方法解方程 x2 − 2x − 2 = 0,配方正确的是( )
A. (x − 1)2 = 1 B. (x − 1)2 = 3
C. (x + 1)2 = 1 D. (x + 1)2 = 3
3. 方程 x2 + 4x + 5 = 0 配方后为(x + 2)2 = 1( )
B
B
×
基础过关练
4. 方程 x2 + 4x − 3 = 0 配方后为 .
5. 二次三项式 x2 − 4x + 5 的最小值为 .
6. 若 x2 − 6x + m 是一个完全平方式,则 m 的值为 .
1
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课后测评·学业效果巩固
1. 用配方法解一元二次方程 ,将它转化为 的形式,则 的值为( )
A. B. C. D. 1
课后测评
C
【解析】∵ ,∴ ,∴ ,∴ ,∴ , ∴ . 故选 C.
2. 欧几里得的《几何原本》中记载了形如 x2 − 2bx + 4c2 = 0(b>2c>0) 的方程的根的图形解法:如图,画 Rt△ABC,使 ∠ACB=90°,AC = 2c,AB = b,以 B 为圆心,BC 长为半径画圆,交射线 AB 于点 D,E,则该方程较大的根是( )
A. CE 的长度 B. CD 的长度
C. DE 的长度 D. AE 的长度
课后测评
D
课后测评
【解析】∵ x2 − 2bx + 4c2 = 0
∴x2 − 2bx = −4c2
∴x2 − 2bx + b2 = b2 − 4c2,即(x − b)2 = b2 − 4c2
∴x − b =±
∴x1 = b + ,x2 = b −
在Rt△ABC中,∠ACB = 90∘,AC = 2c,AB = b
∴BC = =
∴ 方程较大的根为AB + BC = AB + BE = AE的长度,故选 D.
3. 如图,直角三角形的两条直角边长分别为a,b,且a,b恰为一元二次方程x2 − 6x + 4 = 0的两个实数根,则斜边c的长为 .
课后测评
【解析】x2 − 6x + 4 = 0,
∴ (x − 3)2 − 5 = 0,
解得x1 = 3 − ,x2 = 3 +
斜边c = =
4. 用直接开平方法解下列方程:
(1) (2)
课后测评
移项,得 x2 + 4x = 3
配方,得 x2 + 4x + 4 = 3 + 4
即(x + 2)2 = 7
开方,得 x + 2 =±
∴ x1 = − 2,x2 = − − 2
移项,得 x2 − 8x = −13
配方,得 x2 − 8x + 16 = −13 + 16
即(x − 4)2 = 3
开方,得 x − 4 =±
∴ x1 = + 4,x2 = − + 4
5. 根据如图所示的流程图完成下列问题。
(1)若输出结果 C 为 16,则 x 的值为 .
(2)若输出结果 B 为 −4,则 x 的值为 .
课后测评
4 或 -4
【解析】(1)由题意得 x2 = 16,解得x = ±4。
(2)由题意得 x2 − 4x = −4,∴ x2 −4x + 4 = 0,∴ (x − 2)2 = 0,解得 x1 = x2 = 2
2
6. 已知 S1 = , S2 = 1 + , S3 = 1 + , … , = 1 + ( n ≥ 1,且 n 为正整数)。若 S1 ∙ S2 ∙ S3 ∙ ⋯ ∙ S7 = a,则 a 的值为 .
课后测评
4 + 或 4 −
课后测评
【解析】由题意得:
S1 = ,
S2 = 1 + = 1 + a,
S3 = 1+ = 1 + = ,
S4 = 1 + = ,
S5 = ,
S6 = ,
S7 =
∵ S1 ∙ S2 ∙ S3 ∙ ⋯ ∙ S7 = a,
∴ ∙ (1 + a) ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ = a,
化简得 = a,
整理得 a2 − 8a − 13 = 0,
配方得 (a − 4)2 = 29,
解得 a1 = 4 + ,a2 = 4 −
经检验,a1 = 4 + ,a2 = 4 − 都是原方程的解
课后测评
7. 若m , n为正实数,设 k = mn,若 t 是关于 x 的方程 x2 + 2mx = n2 的一个正实根
(1) 求证:(t + m)2 = m2 + n2
(2) 若 k = ,求 的值。
(3) 用含 k 的代数式表示
课后测评
【解析】(1) ∵ t 是关于 x 的方程 x2 + 2mx = n2 的一个正实根,∴ + 2mt = n2,∴ + 2mt + m2 = n2 + m2,即 ( t + m )2 = m2 + n2
(2) ∵ k = , k = ,∴ m = n,由 (1) 知 (t + m)2 = m2 + n2,∴ ( t + n )2 = ( n )2 + n2,∴ + nt + n2 = n2 + n2,∴ ( )2 + − 1 = 0,∴ ( + )2 = ,解得 = ,∵ n , t均为正实数,∴
(3) ∵ k = ,∴ m = kn,∴ x2 + 2knx = n2,∴ t2 + 2knt = n2,两边同时除以 n2,得:( )2 + 2k⋅ − 1 = 0,∴( + k )2 = k2 + 1,∴ = − k ± 。∵ n , t 均为正实数,∴ = −k +
8. 用配方法解一元二次方程x2 + 2x − 24 = 0(x > 0),配方的过程可以用拼图直观表示。把方程 x2 + 2x = 24,即 x(x + 2) = 24 .配方的过程可以看成将一个长为x + 2,宽为x,面积为 24 的矩形割补成一个正方形,具体如下:
综合与探究·较难
配方的过程:
∵ x( x + 2 ) = 24 , ( 如图 ( 1 ) )
∴ x2 + 2x = 24 , ( 如图 ( 2 )、 ( 3 ) )
∴ x2 + 2x + 12 = 24 + 12,( 如图 ( 4 ) )
∴ (x + 1)2 = 25 . ( 如图 ( 5 ) )
【初步应用】
(1) 如图 (6) 是利用矩形割补对方程 x(x + 3) = 9 配方的结果,则 m = ;由图 (6) 可知方程 x(x + 3) = 9 配方的结果是 .
综合与探究·较难
解:x(x + 3) = 9,x2 + 2× x = 9 ( 如图题 ( 6 ) ),∴ m = ,∴ x2 + 2×x + ( )2 = 9 + ( )2,∴ ( x + )2 =
答案:;(x + )2 =
【综合应用】
(2) 如图 (7),将面积为 8 的正方形剪去一个边长为a的小正方形,类比以上用矩形割补成正方形完成配方的过程,你能猜想这是对哪个一元二次方程进行配方吗?若该方程有正整数解,请求出a的值.
综合与探究·较难
解:这是对方程 x(x + 2a) = 8 − a2 进行配方,由题图 (7) 可得:(x + a)2 = 8,∴ x = ±2 − a .∵ 该方程有正整数解,且 a > 0,∴ 2 − a为正整数,∴ a = 2 − 1 或 2 − 2
【迁移应用】
(3) 现有长为 x + b,宽为 x,面积为 c 的矩形( x > 0 , b > 0 , c > 0 ),请你尝试用四个相同的这样的矩形拼成一个新图形,并利用该图形直观展示如何通过几何方法求一元二次方程 x2 + bx = c 的正数解,画出图形并根据图形推导出求解过程.
综合与探究·较难
解:由题意得x(x + b) = c,∴ x2 + bx = c,四个矩形拼成大正方形,中间形成小正方形。∴ 4x2 + 4bx = 4c,4x2 + 4bx + b2 = 4c + b2,∴ (2x + b)2 = 4c + b2,开方得 2x + b = 4c + b2,∴ x = .
课堂小结
第二章 一元二次方程
2.2 一元二次方程的解法
2.2.2 配方法解一元二次方程(二次项系数为1)
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