内容正文:
第02讲 降次——解一元二次方程
目录
知识点1 降次思想(本章核心) 2
知识点2 直接开平方法 2
知识点3 配方法 2
知识点4 根的判别式 3
知识点5 公式法 3
知识点6 因式分解法 3
知识点7 换元法 3
知识点8 可化为一元二次方程的分式方程 3
知识点9 根与系数的关系(韦达定理) 3
题型1 直接开平方法解一元二次方程 4
题型2 配方法解一元二次方程 8
题型3 配方法的应用 9
题型4 根据判别式判断一元二次方程根的情况 15
题型5 根据一元二次方程根的情况求参数 18
题型6 公式法解一元二次方程 20
题型7 因式分解法解一元二次方程 22
题型8换元法解一元二次方程 24
题型9 解分式方程(化为一元二次方程) 29
题型10 一元二次方程的根与系数的关系 31
1. 知识目标:掌握直接开平方法、配方法、公式法、因式分解法四种基础解方程方法;理解根的判别式、根与系数关系(韦达定理)的定义与适用条件;了解换元法、分式方程化一元二次方程的解题原理。
2. 能力目标:能根据方程形式灵活选择最简解法;熟练配方、套用求根公式、因式分解解方程;会用判别式判断根的情况、反向求参数;掌握配方法、韦达定理的常见应用,能规范求解可化为一元二次方程的分式方程。
3. 素养目标:理解“降次”核心数学思想(二次转一次),培养分类讨论、整体代换、择优解题的思维,提升方程运算与综合应用能力。
知识点1 降次思想(本章核心)
一元二次方程是二次方程,无法直接求解,所有解法的本质都是降次:把二次方程转化为两个一元一次方程,实现“化繁为简、化未知为已知”,是贯穿整章的核心思想。
知识点2 直接开平方法
1. 适用形式:形如或的一元二次方程。
2. 解法原理:利用平方根的定义直接开平方降次。
3. 根的情况:两个不相等实数根;两个相等实数根;无实数根。
知识点3 配方法
1. 定义:通过配方,将一元二次方程化为的完全平方式,再用开平方法解题。
2. 核心口诀:移项、化1、配方、开方、求解。
3. 关键规则:二次项系数化为1后,等式两边同时加上一次项系数一半的平方。
知识点4 根的判别式
对于一元二次方程,定义判别式:。
1. :方程有两个不相等的实数根;
2. :方程有两个相等的实数根;
3. :方程无实数根。
补充:只有当时,判别式规则才成立。
知识点5 公式法
1. 求根公式:由配方法推导得出,当时,。
2. 适用范围:所有有实数根的一元二次方程,是通用万能解法。
知识点6 因式分解法
1. 原理:若,则或,直接降次为一次方程。
2. 常用方法:提公因式法、公式法(平方差、完全平方)、十字相乘法(重点)。
3. 优势:计算量最小、解题最快,是优先选择的简便解法。
知识点7 换元法
针对复杂、重复结构的一元二次方程,将重复整体设为新元,简化为标准一元二次方程求解,解出后再回代求原未知数,属于整体代换思想。
知识点8 可化为一元二次方程的分式方程
1. 解法核心:去分母,两边同乘最简公分母,转化为整式(一元二次)方程求解。
2. 必考步骤:必须检验,排除使分母为0的增根。
知识点9 根与系数的关系(韦达定理)
若一元二次方程的两根为,且,则:
两根和:
两根积:
适用:不解方程,整体求值、判断根的符号、构造方程。
题型1 直接开平方法解一元二次方程
解题技巧:只适配平方式结构,无脑套用开平规则。1. 先整理方程,化为标准形式;2. 右侧为正数,开方取正负两个根;右侧为0,两根相等均为0;右侧为负数,直接判定无实数根;3. 整体加括号开方,展开求解一次方程;4. 无需移项配方,能开方优先开方,最快解题。
易错点:开方遗漏正负号、负数开方未判无解。
【典例1】.解方程:
【答案】,
【分析】利用直接开平方法得出两个一元一次方程,解一元一次方程即可得出答案.
【详解】解:
∴,
则或,
解得:,.
【变式1】.用直接开平方法解下列方程:
(1);
(2);
(3);
(4).
【答案】(1),
(2),
(3),
(4),
【分析】本题考查一元二次方程,解题的关键是熟练运用一元二次方程的解法,本题属于基础题型.
根据直接开平法即可求出答案.
【详解】(1)解:∵,
∴,
∴,
解得,;
(2)解:∵,
∴x2,
∴,
解得,;
(3)解:∵,
∴,
∴,
解得,;
(4)解:∵,
∴,
∴,
解得,.
【变式2】.用直接开平方法解方程:
(1);
(2);
(3);
(4).
【答案】(1),
(2),
(3),
(4),
【分析】本题主要考查解一元二次方程的能力,熟练掌握解一元二次方程的几种常用方法:直接开平方法、因式分解法、公式法、配方法,结合方程的特点选择合适、简便的方法是解题的关键.
(1)利用直接开平方法求解可得;
(2)利用直接开平方法求解可得;
(3)先整理成,再直接开平方可得;
(4)利用直接开平方法求解可得.
【详解】(1)解:∵,
∴,
解得,;
(2)解:∵,
整理得,
∴,
∴,;
(3)解:∵,
∴,
则,
∴,即,;
(4)解:∵.
∴或,
解得,.
【变式3】.解下列方程:
(1);
(2);
(3);
(4).
【答案】(1);
(2);
(3);
(4)或;
【分析】本题考查利用直接开平方法解一元二次方程,核心思路是将方程变形为“平方项等于非负常数”的形式,再根据平方根的定义求解,注意一个正数有两个互为相反数的平方根.
(1)先通过移项将方程化为的形式,再开平方求解;
(2)先将的系数化为1,得到的形式,再开平方求解;
(3)先移项,再将的系数化为1,转化为的形式后开平方求解;
(4)先移项将单独放在一边,得到的形式,再开平方得到两个一元一次方程,分别求解即可.
【详解】(1)解:移项得,即,
开平方得;
(2)解:两边同时除以得,
开平方得;
(3)解:移项得,
将系数化为1,即,
开平方得;
(4)解:移项得,
开平方得,
当时,;当时,;
故方程的解为或.
题型2 配方法解一元二次方程
解题技巧:五步标准解题法,步骤零扣分。1. 移项:常数项移到等式右侧;2. 化1:二次项系数化为1;3. 配方:两边同时加上“一次项系数一半的平方”;4. 整理:左侧写成完全平方式,右侧合并常数;5. 开方求解:根据开平方法求出两根。
核心禁忌:二次项系数不为1时,禁止直接配方。
【典例2】.用配方法解方程 ,变形后的结果正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】按照配方法的步骤,先移项,再配方,将方程左边化为完全平方式,即可得到变形结果.
【详解】解:∵,
∴移项得:,
方程两边同时加上一次项系数一半的平方,得:
,
整理得:.
【变式1】.用配方法将一元二次方程化为的形式为______.
【答案】
【分析】先把方程的常数项移到等号右边,再在等式两边加上一次项系数一半的平方,利用完全平方公式变形,即可得到要求形式的结果.
【详解】解:,
,
,
即.
【变式2】.用配方法解方程:.
【答案】,
【分析】利用配方法解一元二次方程即可.
【详解】解:∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,.
【变式3】.(用配方法解方程)
【答案】
,
【详解】解:,
,
,
,
,
,
解得,.
题型3 配方法的应用
解题技巧:不配方程、专配代数式,求最值、判符号。1. 二次式配方:将配成顶点式;2. 最值判断:a>0有最小值n,a<0有最大值n;3. 符号判断:利用完全平方非负性,判断代数式恒正、恒负;4. 参数求解:根据最值、取值范围反向求参数值。
秒杀思路:完全平方永远≥0,是配方应用的核心依据。
【典例3】.将代数式配方后,发现它的最小值为( )
A. B. C. D.0
【答案】A
【分析】利用完全平方公式对二次代数式配方,再根据平方数的非负性即可求出最小值.
【详解】解:∵ ,
又∵ 对任意实数都有,
∴ 当 时,代数式取得最小值,最小值为.
【变式1】.一次数学探究活动中,老师给出了两个二次多项式(其中,均是不为零的常数)及这两个代数式的一些信息,如下表所示:
二次多项式
对二次多项式进行因式分解
对二次多项式使用配方法
(说明:均为常数)
有学生探究得到以下四个结论:①若,则;②,则;③若有且只有一个的值,使代数式的值为0,则;④若,则的值不可能是.其中所有正确结论的序号是_____.
【答案】①④
【分析】本题主要考查配方法的应用、根的判别式及二元一次方程组的解法,熟练掌握配方法的应用、根的判别式及二元一次方程组的解法是解题的关键;由题意易得,然后根据配方法的应用、根的判别式及二元一次方程组的解法可依次排除答案.
【详解】解:∵,
,
,
,
∴,
①∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴;故正确;
②∵,
∴,
解得:,
∴;故错误;
③由题意可知:当时,方程有两个相等的实数根,
∴,
∴,
∴,
∴;故错误;
④当,即,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,所以c的值不可能是,说法正确;
综上所述:正确的结论有①④;
【变式2】.如图,在中,,,,动点P从点A开始沿边AB向点B以的速度移动,动点Q从点B开始沿边BC向点C以的速度移动,如果P,Q两点分别从A,B两点同时出发,设运动时间为xs.
(1)用含x的式子表示:______cm,______,______;
(2)当的面积为时,求运动时间;
(3)四边形APQC的面积能否等于?若能,求出运动的时间;若不能,说明理由.
(4)①阅读材料:求代数式的最小值.解:.因为,所以,所以的最小值是2.
②解决问题:运动时间x为何值时,四边形APQC的面积最小?
【答案】(1);;
(2)或
(3)四边形的面积不能等于,理由见解析
(4)运动时间时,四边形APQC的面积最小
【分析】(1)根据从点开始沿边向点以的速度移动,则,根据,则;根据动点从点开始沿边向点以的速度移动,则;再根据,得,,即可;
(2)根据,求出,即可;
(3)根据,求出;再根据,即可;
(4)将四边形面积变形得,根据即可求解.
【详解】(1)解:∵从点开始沿边向点以的速度移动,
∴,
∵,
∴,
∵动点从点开始沿边向点以的速度移动,
∴,
∵,
∴.
∵,
∴;
(2)解:由(1)得,
∴当的面积为时,
∴,
∴,,
∴当的面积为时,求运动时间为:或.
(3)解:由(1)得,,
当四边形的面积等于,,
∴,(舍),
∵,
∴,
∴四边形的面积不能等于;
(4)解:②,
∵,
∴,
∴运动时间时,四边形APQC的面积最小.
【变式3】.配方法是数学中重要的一种思想方法,这种方法是根据完全平方公式的特征进行代数式的变形,并结合非负数的意义来解决一些问题.我们规定:一个整数能表示成(,是整数)的形式,则称这个数为“和谐数”.例如,是“和谐数”,理由:因为,所以是“和谐数”.
【解决问题】
(1)判断是否为“和谐数”________.(填“是”或“否”)
【探究问题】
(2)若可配方成(,为常数),则的值________.
(3)已知(,是整数,是常数),要使为“和谐数”,试求出符合条件的一个值,并说明理由.
【拓展应用】
(4)已知实数,满足,当为多少时,能取得最小值,并求出最小值.
【答案】(1)是
(2)
(3)符合条件的一个k值为9,理由如下:
对M配方:
,
当时,,
∴,
∵,是整数,
∴和都是整数,
∴M是两个整数的平方和,即M为“和谐数”;
(4)当时,的最小值为
【分析】(1)根据“和谐数”的定义,判断40能否写成两个整数的平方和即可;
(2)利用配方法对代数式变形,对比得到,的值,即可计算;
(3)对M进行配方,将其整理为两个平方和的形式,即可得到符合条件的k值;
(4)先写出的表达式,再利用配方法结合非负数的性质,即可求出最小值.
【详解】(1)解:∵,且6,2都是整数,
∴40是“和谐数”;
(2)解:,
对比得,,
∴;
(3)解: 略
(4)解:,
∵对于任意实数x,都有,
∴当,即时,取得最小值,最小值为.
题型4 根据判别式判断一元二次方程根的情况
解题技巧:定值代入、三步判定。1. 找准a、b、c,带入判别式;2. 精准计算Δ的数值;3. 根据Δ与0的大小关系,直接判定根的三种情况;4. 无需解方程,仅通过参数即可快速判断根的个数。
注意:题目未说明是一元二次方程时,需先讨论a=0(一次方程)和a≠0(二次方程)两种情况。
【典例4】.下列方程中,没有实数根的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】对于一元二次方程,当判别式时,方程没有实数根,计算各选项的判别式即可判断.
【详解】解:对于一元二次方程,判别式为.
选项A:方程为,,
,方程有两个不相等的实数根.
选项B:方程为,,
,方程有两个不相等的实数根.
选项C:方程为,,
,方程有两个不相等的实数根.
选项D:方程为,,
,方程没有实数根.
【变式1】.对于一元二次方程,给出下列说法:
①若方程有两个不相等的实根,则方程必有两个不相等的实根;
②若是方程的一个根,则一定有成立;
③若是一元二次方程的根,则;
④存在实数,使得.
其中正确的是( )
A.只有①③ B.只有①② C.只有①③④ D.①②③④
【答案】C
【分析】根据一元二次方程根与判别式的关系、根的定义及代数变形逐一判断各命题.
【详解】解:①方程有两个不相等的实根,
,
,
则方程的判别式,
方程必有两个不相等的实根,故①正确;
②是方程的一个根,则,
,
若,等式仍然成立,但不一定成立,故②不正确;
③若是一元二次方程的根,
则由求根公式得或,
或,
,故③正确;
④存在实数,使得,
整理得,即,
因为,只需取即可满足,
例如取,,就有,故④正确.
【变式2】.关于的一元二次方程的根的情况是______.
【答案】有两个不相等的实数根
【分析】本题主要考查一元二次方程根的判别式,熟练掌握一元二次方程根的判别式是解题的关键.通过计算一元二次方程根的判别式,判断根的情况即可.
【详解】解:对于一元二次方程,判别式,
由于,
因此,
所以方程有两个不相等的实数根,
故答案为:有两个不相等的实数根.
【变式3】.定义:是一元二次方程的倒方程.则下列四个结论:
①如果是的倒方程的解,则;
②如果,那么这两个方程都有两个不相等的实数根;
③如果一元二次方程无解,则它的倒方程也无解;
④如果一元二次方程有两个不相等的实数根,则它的倒方程也有两个不相等的实数根.其中正确的有_____(填正确的序号).
【答案】
①②③
【分析】本题考查新定义和一元二次方程,根据倒方程的定义,分别验证每个结论的正确性:
①通过代入求解;
②利用判别式即可;
③通过判别式得到,代入倒方程判别式可得;
④举反例说明不成立.
【详解】解:结论①,原方程 的倒方程为 ,
将 代入得 ,
解得 ,
故①正确;
结论②,当 时,
判别式 ,
两个方程均有两个不相等的实数根,
故②正确;
结论③,
原方程无解,
,
即 ,
倒方程判别式 ,
倒方程无解,
故③正确;
结论④,
举反例说明,当 时,原方程为,
若要其有两个不相等的实数根,则其判别式:,
即,
原方程 的倒方程为 ,,,
倒方程为,是一元一次方程,
只有一个根,
故④错误.
故答案为①②③.
题型5 根据一元二次方程根的情况求参数
解题技巧:逆向列不等式,分类讨论求解。1. 先保证(一元二次方程前提);2. 根据题意列对应关系式:两不等根→Δ>0,两相等根→Δ=0,无实根→Δ<0;3. 解不等式或方程求出参数范围;4. 回代校验,舍去不符合题意的参数取值。
必考陷阱:极易遗漏二次项系数a≠0的限制条件。
【典例5】.关于x的一元二次方程有两个不相等的实数根,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】若一元二次方程有两个不相等的实数根,则根的判别式,据此计算即可求出的取值范围.
【详解】解:∵关于的一元二次方程有两个不相等的实数根,
其中,,,
∴,
化简得,
解得.
【变式1】.若关于方程有且只有一个实数根,则实数的值是( )
A.或 B.
C. D.
【答案】D
【分析】本题需分类讨论方程的类型,结合一元一次方程,一元二次方程根的概念求解,注意一元二次方程中两个相等的实数根仍属于两个根。
【详解】∵ 题目未明确方程为一元二次方程,需对二次项系数分类讨论,
当时,原方程化简为,属于一元一次方程,有且只有一个实数根,符合题意,
当时,原方程是一元二次方程,即使判别式,方程也只有两个相等的实数根,并非一个实数根,不符合题意,
∴ 只有满足条件.
【变式2】.对于实数,定义新运算:,例如:.若关于的方程有两个不相等的实数根,则的取值范围是_________.
【答案】
【分析】由新定义运算得出,再根据一元二次方程根的判别式计算即可得出结果.
【详解】解:∵对于实数,定义新运算:,
∴,
∴,
∵关于的方程有两个不相等的实数根,
∴,
解得.
【变式3】.已知关于x的一元二次方程 有两个不相等的实数根,则m的取值范围是___________.
【答案】
【分析】根据题意得,求解即可.
【详解】解:∵关于x的一元二次方程 有两个不相等的实数根,
∴,
整理,得,
解得.
题型6 公式法解一元二次方程
解题技巧:万能通用法,四步规范解题。1. 先把方程化为标准一般形式;2. 准确识别a、b、c的正负与数值;3. 先算Δ,Δ<0直接判定无实数根,无需代入公式;4. Δ≥0后代入求根公式,化简分数、根式得到最终根。
适用场景:无法因式分解、配方繁琐的复杂方程,首选公式法。
【典例6】.对于一元二次方程,根据求根公式为(其中),可以推导两根之差的绝对值的表达式.若有两个实数根,.则能够满足的m的值为( )
A. B.1 C. D.2
【答案】A
【分析】先推导一元二次方程两根之差的绝对值公式,再结合题目条件列出关于的方程,同时根据方程有两个实数根确定判别式的取值范围,求解后得到符合条件的的值.
【详解】解:对于一元二次方程,由求根公式,得
,
∵方程有两个实数根,.
.
由,得
解得,
,符合条件.
【变式1】.用公式法解方程:.
【答案】
,
【分析】找准方程各项系数,正确计算判别式后代入求根公式求解即可;
【详解】解:在中,,,,
∴,
∴代入求根公式得,
∴,.
【变式2】.解方程:.
【答案】
【分析】本题考查了解一元二次方程,熟练掌握该知识点是关键.根据求根公式,代入系数解答即可.
【详解】解:,
方程化为一般式为,
,,,
,
,
解得,.
【变式3】.用公式法解方程:
【答案】,
【分析】根据求根公式,代入系数解答即可.
【详解】解:∵,
在这里,
∴,
解得,.
【点睛】注意:一元二次方程必须要化成一般形式.
题型7 因式分解法解一元二次方程
解题技巧:最简优先法,快速降次。1. 移项:方程右侧化为0,左侧整理为多项式;2. 因式分解:优先提公因式,再用公式法,最后十字相乘;3. 拆分方程:化为“A·B=0”形式;4. 直接令A=0、B=0,解两个一次方程得根。
核心口诀:右化零、左分解、两因式、各求解。
易错点:禁止两边随意约分未知数,容易丢失根。
【典例7】.已知实数a,b满足,则的值为( )
A.5或 B.或2 C.5 D.2
【答案】C
【分析】采用换元法简化原方程,结合平方数的非负性舍去不符合题意的根即可得到结果.
【详解】解:设,
原方程可化为,
整理得,
因式分解得,
解得,(舍去),
∴,
∴.
【变式1】.解下列关于的一元二次方程:
(1);
(2).
【答案】(1),
(2),
【分析】(1)用因式分解法解一元二次方程;
(2)用因式分解法解一元二次方程.
【详解】(1)解:,
移项得:,
提公因式得:,
可得:或,
解得:,;
(2)解:,
分解因式得:,
可得:或,
解得:,.
【变式2】.解方程:
【答案】,
【详解】解:,
移项,得,
提取公因式,得,
则或,
解得,.
【变式3】.解方程:
(1)
(2)
【答案】(1),
(2)
【详解】(1)解:原方程为,
移项得,
提取公因式得,
化简得,
可得或,
解得,;
(2)解:原方程为,
移项得,
因式分解得,
解得.
题型8换元法解一元二次方程
解题技巧:整体代换、化繁为简。1. 观察方程,找出重复出现的整体结构;2. 设新元替换整体,将复杂方程转化为标准一元二次方程;3. 解出新元的取值;4. 回代原整体,求出原未知数所有根;5. 检验取舍不合理根。
适用场景:高次、重复嵌套、结构复杂的特殊方程。
【典例8】.一元二次方程可化为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】本题考查了换元法.
通过变量代换将原方程化为完全平方形式,再比较选项即可.
【详解】解:设,则原方程化为,
∴,
∴,
故原方程可化为.
故选:C.
【变式1】.请阅读下列材料:
解方程.
解法如下:
将视为一个整体,然后设,则,
原方程可化为,解得,.
(1)当时,,解得;
(2)当时,,解得.
综合(1)(2),可得原方程的解为.
请你参考明明同学的思路,解方程.
【答案】,
【分析】设,则原方程化为一元二次方程:,先解出的值,再进一步解出的值.
【详解】解:设,则原方程可化为:,
解得:,,
(1)当时,,解得,,
(2)当时,,此方程无实数根,
综合(1)(2),可得原方程的解是:,.
【变式2】.阅读材料,解答问题.
解方程:.
解:把视为一个整体,设,
则原方程化为,
解得,.
或.
,.
以上方法就叫做“换元法”,达到简化或降次的目的,体现了转化的思想.
请仿照材料解下列方程:
(1).
(2).
【答案】(1)
,,,
(2)
,,
【分析】本题考查了换元法解一元二次方程的方法,熟练运用换元法降次是解题的关键.
(1)设,将方程转化为关于的一元二次方程求解,再解关于的方程;
(2)设,将方程转化为关于的一元二次方程求解,再解关于的方程.
【详解】(1)解:设,则原方程化为,
,
或,
或,
或,
原方程的解为,,,;
(2)解:原方程为,
即,
设,则原方程化为,
,
或,
或,
或,
对于,即,
,
,
对于,即,
,
,
原方程的解为,,.
【变式3】.阅读下面的材料:
换元法是数学学习中最常用的一种思想方法,在结构较复杂的数和式的运算中,若把其中某些部分看成一个整体,并用新字母代替(即换元),则能使复杂的问题简单化.
如:解方程,可将方程变形为,设,则,原方程化为,解得,.当时,无意义,舍去;当时,,解得,∴原方程的解为,.
利用以上学习到的方法解决下列问题:
(1)解方程:;
(2)已知实数x、y满足;求的值.
【答案】(1),.
(2)
【分析】本题考查了解一元二次方程,换元法解方程,正确掌握相关性质内容是解题的关键.
(1)理解题意,模仿题干解题方法,进行计算,即可作答.
(2)先整理得,则,再得,解得,,再逐个分析检验,即可作答.
【详解】(1)解:∵,
∴,
设,则,
原方程化为,
∴,
解得,.当时,无意义,舍去;
当时,,解得,
∴原方程的解为,.
(2)解:依题意,,
设,
原方程化为,
∴,
∴,
解得,.
当时,,
∴,
当时,,
∴无意义,舍去;
综上:.
题型9 解分式方程(化为一元二次方程)
解题技巧:去分母化整式,验根必不可少。1. 找最简公分母,方程两边同乘公分母,消去所有分母;2. 整理化简,得到一元二次整式方程;3. 解出整式方程的根;4. 验根:代入最简公分母,分母为0即为增根,舍去;不为0即为有效根。
必考规则:分式方程必须写检验步骤,无检验步骤直接扣分。
【典例9】.用换元法解方程时,设,则原方程可化为关于y的方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】本题考查了解分式方程,换元法的应用,解题的关键是去分母将其化为整式方程.
由题意可得,再去分母可得,即可求解.
【详解】解:设,
则原方程可化为: ,
,
,
故选:A.
【变式1】.解方程:.
【答案】
【详解】解:,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴或,
解得或,
检验,当时,,则是增根,舍去;
当时,,满足方程,
∴原方程的解为.
【变式2】.解分式方程:
(1)
(2)
【答案】(1),,
(2)
【分析】本题考查了解分式方程,解题的关键是熟练掌握解分式方程的步骤.
(1)先去分母,再解一元二次方程,最后检验即可;
(2)先去分母,再解一元一次方程,最后检验即可.
【详解】(1)解:
,
解得,,
经检验,,都是原方程的解,
∴原方程的解为,;
(2)解:
方程两边同乘以,得,
解得,,
经检验,是方程的解,
∴原方程的解为.
【变式3】.解方程:
(1);
(2).
【答案】(1)无解
(2)
【分析】本题考查了解分式方程,解题的关键是将分式方程化为整式方程求解.
(1)先去分母化为一元一次方程,然后解一元一次方程,再检验即可;
(2)先去分母化为一元二次方程,然后解一元二次方程,再检验即可.
【详解】(1)解:
方程两边乘,得
解得
检验:当时,,则是增根,
∴原方程无解.
(2)解:
方程两边乘,得
整理得
解得
经检验,是原方程的根.
∴原方程的解为.
题型10 一元二次方程的根与系数的关系
解题技巧:整体代换、不解方程求值。1. 前提校验:先确认且,保证方程有实数根;2. 套用韦达公式,求出、整体值;3. 代数式变形:将所求式子化为含两根和、两根积的形式(平方和、倒数和、差的平方等);4. 整体代入计算,快速得出结果。
常用变形:、。
【典例10】.已知a,b是一元二次方程的两个实数根,则的值为( )
A. B.3 C. D.
【答案】B
【分析】本题利用一元二次方程根与系数的关系得到两根之和与两根之积,先判断a,b的符号,再化简所求二次根式,最后代入计算即可.
【详解】解:∵,是一元二次方程的两个实数根,
∴由根与系数的关系可得,,
∵,,
∴,,
∴.
【变式1】.已知,是关于的一元二次方程的两个实数根,且,则的取值范围是_____.
【答案】
【分析】先根据一元二次方程有两个实数根,利用根的判别式得到的初步范围,再利用根与系数的关系得到两根之和与两根之积,代入已知不等式求解的范围,最后取交集得到最终结果.
【详解】解:,是关于的一元二次方程的两根
方程的根的判别式
即
解得 ,
由根与系数的关系可得:
,
代入得:
移项,系数化为1得:
,两个不等式解集的交集为.
【变式2】.关于x的一元二次方程.
(1)求证:方程有两个不相等的实数根.
(2)已知方程的两个实数根分别为,,且,求k的值.
【答案】(1)
证明:∵原方程为,
∴
,
∴方程有两个不相等的实数根.
(2)
的值为或
【分析】(1)计算方程的根的判别式,判断判别式的符号即可证明结论;
(2)根据根与系数的关系得到两根和与两根积,结合的条件,得到关于的一元二次方程,求解即可得到的值.
【详解】(1)略
(2)解:∵方程的两个实数根为,
∴,,
∵,
∴,
∴,
∴,
代入得:,
整理得,
解得或.
【变式3】.我们在探究一元二次方程根与系数关系中发现:
关于的一元二次方程的两个根是,,那么可推出,.请运用这一结论,解决下列问题:
【问题提出】
(1)若,是方程的两根,则 , , ;
【问题探究】
(2)如果关于的一元二次方程的两个根是,,那么关于的一元二次方程是否有实数根,如果有实数根,请求出方程的解,如果没有,请说明理由;
【问题解决】
(3)若关于的方程的两根之和是,两根之积是,请求出关于的方程的两根之积的值(用字母,表示).
【答案】(1),,
(2)有实数根,方程的解为,
(3)
【分析】(1)利用题干给出的一元二次方程根与系数关系求解即可;
(2)设,则关于的方程可化为,再利用题干给出的一元二次方程根与系数关系求解即可;
(3)设原方程两根为,得到,设关于的方程两根为,令,得到,进而进行求解即可.
【详解】(1)解:∵,是方程的两根,,,.
∴根据根与系数关系,得
∴;
(2)解:设,则关于的方程可化为,
∵方程两根为,
∴,
当时,,
解得,
当时,,
解得,
∴该方程有实数根,根为,.
(3)解:设原方程两根为,
由题意,得,
设关于的方程两根为,令,
变形得,则
两根之积:
∴两根之积为.
1.若关于的一元二次方程有两个不等的实数根,则实数的值可以为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由一元二次方程根的情况与判别式关系列出不等式求解即可.
【详解】解:关于的一元二次方程有两个不等的实数根,
,解得,
观察四个选项,只有.
2.下列一元二次方程没有实数根的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】对于一元二次方程,若判别式,则方程没有实数根,计算各选项的判别式即可得到结果.
【详解】解:A选项、,
,方程有两个不相等的实数根,不符合题意;
B选项、,
,
,方程有两个不相等的实数根,不符合题意;
C选项、,
,方程没有实数根,符合题意;
D选项、,
,方程有两个相等的实数根,不符合题意.
3.关于的方程有一个小于的非负数解,那么的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】先对一元二次方程因式分解得到两个根,再根据“有一个小于1的非负数解”的条件列出不等式组,求解即可得到的取值范围.
【详解】解:∵,
∴,
∴或,
解得,
∵关于的方程有一个小于的非负数解,且,即不是非负数,
∴
解得.
4.关于一元二次方程的根的情况,下列说法正确的是( )
A.只有一个实数根 B.没有实数根
C.有两个不相等的实数根 D.有两个相等的实数根
【答案】C
【分析】本题考查一元二次方程根的判别式,只需计算根的判别式的值与0的大小关系即可判断方程根的情况.
【详解】解:对于一元二次方程
可得 ,,,
,
∴ 方程有两个不相等的实数根
5.若关于x的方程有两个实数根,则k的取值范围是( )
A. B.且 C. D.
【答案】B
【分析】根据一元二次方程需满足二次项系数不为0,且判别式大于等于0,据此列不等式组求解即可.
【详解】解:∵方程有两个实数根
∴,解得且.
综上,的取值范围是且.
6.当时,关于x的方程的根的情况是( )
A.有两个相等的实数根 B.有两个不相等的实数根
C.没有实数根 D.只有一个实数根
【答案】C
【分析】将原方程整理为一元二次方程的一般形式,利用一元二次方程根的判别式判断根的情况,根据的条件推导判别式的符号即可得到结论.
【详解】解:,
整理得,,
∴,
又∵,
∴,即,
∴原方程没有实数根.
7.“转化”是一种重要的数学思想,下列选项中用到转化思想的是( )
①
②
③
一元二次方程
↓
或一元一次方程
④
多项式多项式
单项式多项式
单项式单项式
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
【答案】C
【分析】转化思想是指在研究和解决有关数学问题时,将未知的、陌生的、复杂的问题通过演绎归纳转化为已知的、熟悉的、简单的问题.①属于分类讨论思想;②将平行四边形转化为长方形;③将一元二次方程转化为一元一次方程;④将多项式乘多项式转化为单项式乘多项式.
【详解】解:①将三角形分为锐角、直角、钝角三角形,这是分类讨论思想,不是转化思想;
②利用割补法将平行四边形转化为长方形,从而推导面积公式,用到了转化思想;
③解一元二次方程时,通过因式分解将其转化为两个一元一次方程,用到了转化思想;
④多项式乘多项式通过分配律转化为单项式乘多项式,再转化为单项式乘单项式,用到了转化思想.
综上所述,用到转化思想的是②③④.
8.已知整式,其中,为正整数,,…,,为整数,且,,下列说法:
①满足条件的单项式有3个;
②当时,满足条件的整式有19个;
③满足条件的二次二项式有16个;
④当且时,满足方程有实数解,这样的有15个.
其中正确的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【分析】根据题目给出的条件,逐个验证四个说法的正确性,按分类讨论计算各类整式的个数,即可得到结果.
【详解】解:验证①:∵是单项式,
∴仅非零,其余系数均为;
∴对,时,,不满足,
∴仅,,此时,为正整数,故,共个,
即满足条件的单项式有3个,①说法正确;
验证②:由,且,
故所有,即,条件变为,,
当时,,,此时,,,
若,则由可得,解得,满足条件的整数有4个;
若,则由可得,解得,满足条件的整数有3个;
若,则由可得,解得,满足条件的整数有3个;
即当时,满足条件的整式有个;
同理当时,满足条件的整式有个;
当时,满足条件的整式有个;
故总共有,②错误;
验证③:∵二次二项式,
∴,,恰好两个非零系数,则、中有一个为零,
若,则,矛盾,不合题意;
若,则,,设,则,
当时,,符合条件的共个;
当时,,,由可得,所有组合都符合,共个;
总共有个,③正确;
验证④:∵,,,
∴,
∵方程有实数解,
∴方程有实根,
∴判别式,
当时,,无实根,共个;
当,,令,,,由可得,,
∵,
∴,
代入整理得,
当,时,由和解得,符合条件的有个;
当,时,由和解得,符合条件的有个;
当,时,由和解得,符合条件的有个;
当,时,由和解得,符合条件的有个;
当,时,由和解得,符合条件的有个;
当,时,由解得,与矛盾;
当,时,由解得,与矛盾;
∴符合条件的共,故④错误.
综上,正确的说法共个.
9.若,该方程的解为______.
【答案】
,
【详解】解:
或
∴,.
10.已知直角两条边长分别是方程的两根,则的周长为__________.
【答案】或24
【分析】本题考查解一元二次方程和直角三角形的性质综合,先利用配方法解一元二次方程,得到两根,再进行分类讨论,利用勾股定理计算出另一边,即可求解.
【详解】解:解方程,
整理可得,
即,解得,,
当两个根是两条直角边时,斜边长为,
∴此时的周长为;
当两个根是直角边和斜边时,另一条直角边为,
∴此时的周长为.
11.将代数式配方后,发现它的最小值为______________________
【答案】
【分析】用配方法对二次代数式变形,根据完全平方式的非负性即可求出代数式的最小值.
【详解】解:对进行配方,
,
,
因此该代数式的最小值为.
12.把关于的一元二次方程与称为“同构二次方程”.比如与就是“同构二次方程”.已知两个关于的一元二次方程与是“同构二次方程”,则___________.
【答案】
【分析】根据“同构二次方程”的定义,两个方程除完全平方式前的系数不同外其他对应部分相同,由第一个方程可得,因此第二个方程可整理为,通过比较两个方程展开式的对应系数相等建立方程组求解,再计算的值.
【详解】解:∵与是“同构二次方程”,
故方程可化为方程,
,
,
,
解得:,
.
13.方程的根是__________.
【答案】,
【详解】解∶∵,
∴或,
解得,.
14.解一元二次方程:
(1);
(2).
【答案】(1)或
(2)或
【分析】(1)利用直接开平方法求解,即对等式两边开平方得到两个一元一次方程,分别求解;
(2)利用配方法求解,先配方凑完全平方式,再开平方转化为一次方程求解.
【详解】(1)解:,
,
或;
解得:或;
(2),
,
,
,
,
所以或,
解得:或.
15.解下列方程:
(1);
(2).(用公式法)
【答案】(1)
(2),
【详解】(1)解:去分母得,
解得,
经检验,是原方程的解;
(2)解:∵,,,,
∴,
解得,.
16.已知关于x的方程
(1)当方程的一个根为2时,求c的值.
(2)若方程的两根之积为3,求方程的根.
【答案】(1)
(2),
【分析】(1)将方程的根代入原方程即可求解;
(2)根据根与系数的关系,即可求出c,再利用因式分解法即可求解.
【详解】(1)解:将方程的根代入原方程:,解得;
(2)设方程的两根为,,若方程的两根之积为3,
则,解得,
即:,
解得,.
17.【阅读材料】配方法是一种重要的解决问题的数学方法,不仅可以将一个看似不能分解的多项式分解因式,还能解决一些求代数式的最大值、最小值的问题.
例如:分解因式.又如,求代数式的最小值,我们可以通过配方得到:.因为,所以,则,当时,有最小值,最小值是.
根据阅读材料用配方法解决下列问题:
(1)分解因式:;
(2)当为何值时,多项式有最大值?并求出这个最大值.
(3)若多项式与一个单项式的和能通过配方法因式分解,请直接写出满足条件的所有单项式.
【答案】(1)
(2)当时,最大值为7.
(3)、、.
【分析】(1)仿照材料,利用配方法计算即可得出结果;
(2)将所求式子变形为,结合得出,从而即可得出结果;
(3)利用配方法,分情况讨论即可得出结果.
【详解】(1)解:
;
(2)解:
,
,
,
当时,,取得最大值为7.
(3)解:当,需要加单项式;
当,需要加单项式;
当,需要加单项式.
所以满足条件的单项式为:、、.
18.已知关于的一元二次方程()有两个非零实数根,且其中一个根为另一个根的倒数,则称这样的一元二次方程为“逆根方程”.
(1)一元二次方程是“逆根方程”吗?请说明理由.
(2)若一元二次方程是“逆根方程”,求此方程的两个根.
【答案】(1)
是,理由如下:
解:
解得,
两个根均为非零实数,且其中是的倒数,符合“逆根方程”的定义
一元二次方程是“逆根方程”;
(2)
方程的两个根为和
【分析】(1)先求解给定的一元二次方程,得到两个根后,根据“逆根方程”的定义判断即可;
(2)根据“逆根方程”的定义得到两根乘积为1,利用根与系数的关系求出的值,再代入原方程求解即可得到两个根.
【详解】(1)略
(2)解:设方程的两个根为
该方程是“逆根方程”
由一元二次方程根与系数的关系得
,
解得
将代入原方程得:
整理得
由求根公式得
方程的两个根为和.
19.已知为方程的两个实数根.
(1)若,,则___________,___________;
(2)若,,求的值;
(3)求证:分解因式的结果可以是.
【答案】(1)0,
(2)
(3)证明:为方程的两个实数根,
,
,
,
即分解因式的结果可以是.
【分析】(1)利用因式分解法得到,据此求解即可;
(2)原方程可化为,利用根与系数的关系求解即可;
(3)利用根与系数的关系求解即可.
【详解】(1)解:若,
∴原方程可化为,即,
∴,,
∵,
∴,
∴;
(2)解:,,
原方程可化为.
,
.
为方程的两个实数根,
,
;
(3)略
20.【阅读与探索】
弗朗索瓦·韦达(,)是16世纪法国数学家,他是第一个有意识地和系统地使用字母表示数的人,并且对数学符号进行了很多改进,被誉为“代数学之父”.他深入研究了一元二次方程的根与系数之间的关系.对于一般形式的一元二次方程,如果方程的两根为、,则,.特别地,当二次项系数时,方程可化为,此时根与系数的关系式变得更加简洁:,.这种关系以他的姓氏命名为“韦达定理”也被称为“根与系数的关系”.
根据以上材料回答以下问题:
(1)两个数的和为8,积为9.75,求这两个数.在解决这个问题时,可以这样思考:
设这两个数为、,则,.由此可根据韦达定理,构造一个以、为根的一元二次方程,此方程(一般式)为___________.
(2)解(1)中所列方程;
(3)设实数、、满足,求的取值范围.
【答案】(1)
(2),
(3)
【分析】(1)根据根与系数的关系即可写出方程;
(2)利用因式分解法即可求解;
(3)由条件可得,可看作是一元二次方程的两个根,再根据一元二次方程的判别式即可求解.
【详解】(1)解:由题意可知,一元二次方程的根与系数的关系式为:,,
∵,,
∴,,
∴一元二次方程为.
(2)解:,
∴,
∴,
∴,.
(3)解:∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,可看作一元二次方程的两个根,
∴,
∴,
令,
当时,,
∴,
解得,,
∴的解集为,即的取值范围.
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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第02讲 降次——解一元二次方程
目录
知识点1 降次思想(本章核心) 2
知识点2 直接开平方法 2
知识点3 配方法 2
知识点4 根的判别式 3
知识点5 公式法 3
知识点6 因式分解法 3
知识点7 换元法 3
知识点8 可化为一元二次方程的分式方程 3
知识点9 根与系数的关系(韦达定理) 3
题型1 直接开平方法解一元二次方程 4
题型2 配方法解一元二次方程 5
题型3 配方法的应用 5
题型4 根据判别式判断一元二次方程根的情况 7
题型5 根据一元二次方程根的情况求参数 7
题型6 公式法解一元二次方程 8
题型7 因式分解法解一元二次方程 8
题型8换元法解一元二次方程 9
题型9 解分式方程(化为一元二次方程) 10
题型10 一元二次方程的根与系数的关系 11
1. 知识目标:掌握直接开平方法、配方法、公式法、因式分解法四种基础解方程方法;理解根的判别式、根与系数关系(韦达定理)的定义与适用条件;了解换元法、分式方程化一元二次方程的解题原理。
2. 能力目标:能根据方程形式灵活选择最简解法;熟练配方、套用求根公式、因式分解解方程;会用判别式判断根的情况、反向求参数;掌握配方法、韦达定理的常见应用,能规范求解可化为一元二次方程的分式方程。
3. 素养目标:理解“降次”核心数学思想(二次转一次),培养分类讨论、整体代换、择优解题的思维,提升方程运算与综合应用能力。
知识点1 降次思想(本章核心)
一元二次方程是二次方程,无法直接求解,所有解法的本质都是降次:把二次方程转化为两个一元一次方程,实现“化繁为简、化未知为已知”,是贯穿整章的核心思想。
知识点2 直接开平方法
1. 适用形式:形如或的一元二次方程。
2. 解法原理:利用平方根的定义直接开平方降次。
3. 根的情况:两个不相等实数根;两个相等实数根;无实数根。
知识点3 配方法
1. 定义:通过配方,将一元二次方程化为的完全平方式,再用开平方法解题。
2. 核心口诀:移项、化1、配方、开方、求解。
3. 关键规则:二次项系数化为1后,等式两边同时加上一次项系数一半的平方。
知识点4 根的判别式
对于一元二次方程,定义判别式:。
1. :方程有两个不相等的实数根;
2. :方程有两个相等的实数根;
3. :方程无实数根。
补充:只有当时,判别式规则才成立。
知识点5 公式法
1. 求根公式:由配方法推导得出,当时,。
2. 适用范围:所有有实数根的一元二次方程,是通用万能解法。
知识点6 因式分解法
1. 原理:若,则或,直接降次为一次方程。
2. 常用方法:提公因式法、公式法(平方差、完全平方)、十字相乘法(重点)。
3. 优势:计算量最小、解题最快,是优先选择的简便解法。
知识点7 换元法
针对复杂、重复结构的一元二次方程,将重复整体设为新元,简化为标准一元二次方程求解,解出后再回代求原未知数,属于整体代换思想。
知识点8 可化为一元二次方程的分式方程
1. 解法核心:去分母,两边同乘最简公分母,转化为整式(一元二次)方程求解。
2. 必考步骤:必须检验,排除使分母为0的增根。
知识点9 根与系数的关系(韦达定理)
若一元二次方程的两根为,且,则:
两根和:
两根积:
适用:不解方程,整体求值、判断根的符号、构造方程。
题型1 直接开平方法解一元二次方程
解题技巧:只适配平方式结构,无脑套用开平规则。1. 先整理方程,化为标准形式;2. 右侧为正数,开方取正负两个根;右侧为0,两根相等均为0;右侧为负数,直接判定无实数根;3. 整体加括号开方,展开求解一次方程;4. 无需移项配方,能开方优先开方,最快解题。
易错点:开方遗漏正负号、负数开方未判无解。
【典例1】.解方程:
【变式1】.用直接开平方法解下列方程:
(1);
(2);
(3);
(4).
【变式2】.用直接开平方法解方程:
(1);
(2);
(3);
(4).
【变式3】.解下列方程:
(1);
(2);
(3);
(4).
题型2 配方法解一元二次方程
解题技巧:五步标准解题法,步骤零扣分。1. 移项:常数项移到等式右侧;2. 化1:二次项系数化为1;3. 配方:两边同时加上“一次项系数一半的平方”;4. 整理:左侧写成完全平方式,右侧合并常数;5. 开方求解:根据开平方法求出两根。
核心禁忌:二次项系数不为1时,禁止直接配方。
【典例2】.用配方法解方程 ,变形后的结果正确的是( )
A. B. C. D.
【变式1】.用配方法将一元二次方程化为的形式为______.
【变式2】.用配方法解方程:.
【变式3】.(用配方法解方程)
题型3 配方法的应用
解题技巧:不配方程、专配代数式,求最值、判符号。1. 二次式配方:将配成顶点式;2. 最值判断:a>0有最小值n,a<0有最大值n;3. 符号判断:利用完全平方非负性,判断代数式恒正、恒负;4. 参数求解:根据最值、取值范围反向求参数值。
秒杀思路:完全平方永远≥0,是配方应用的核心依据。
【典例3】.将代数式配方后,发现它的最小值为( )
A. B. C. D.0
【变式1】.一次数学探究活动中,老师给出了两个二次多项式(其中,均是不为零的常数)及这两个代数式的一些信息,如下表所示:
二次多项式
对二次多项式进行因式分解
对二次多项式使用配方法
(说明:均为常数)
有学生探究得到以下四个结论:①若,则;②,则;③若有且只有一个的值,使代数式的值为0,则;④若,则的值不可能是.其中所有正确结论的序号是_____.
【变式2】.如图,在中,,,,动点P从点A开始沿边AB向点B以的速度移动,动点Q从点B开始沿边BC向点C以的速度移动,如果P,Q两点分别从A,B两点同时出发,设运动时间为xs.
(1)用含x的式子表示:______cm,______,______;
(2)当的面积为时,求运动时间;
(3)四边形APQC的面积能否等于?若能,求出运动的时间;若不能,说明理由.
(4)①阅读材料:求代数式的最小值.解:.因为,所以,所以的最小值是2.
②解决问题:运动时间x为何值时,四边形APQC的面积最小?
【变式3】.配方法是数学中重要的一种思想方法,这种方法是根据完全平方公式的特征进行代数式的变形,并结合非负数的意义来解决一些问题.我们规定:一个整数能表示成(,是整数)的形式,则称这个数为“和谐数”.例如,是“和谐数”,理由:因为,所以是“和谐数”.
【解决问题】
(1)判断是否为“和谐数”________.(填“是”或“否”)
【探究问题】
(2)若可配方成(,为常数),则的值________.
(3)已知(,是整数,是常数),要使为“和谐数”,试求出符合条件的一个值,并说明理由.
【拓展应用】
(4)已知实数,满足,当为多少时,能取得最小值,并求出最小值.
题型4 根据判别式判断一元二次方程根的情况
解题技巧:定值代入、三步判定。1. 找准a、b、c,带入判别式;2. 精准计算Δ的数值;3. 根据Δ与0的大小关系,直接判定根的三种情况;4. 无需解方程,仅通过参数即可快速判断根的个数。
注意:题目未说明是一元二次方程时,需先讨论a=0(一次方程)和a≠0(二次方程)两种情况。
【典例4】.下列方程中,没有实数根的是( )
A. B. C. D.
【变式1】.对于一元二次方程,给出下列说法:
①若方程有两个不相等的实根,则方程必有两个不相等的实根;
②若是方程的一个根,则一定有成立;
③若是一元二次方程的根,则;
④存在实数,使得.
其中正确的是( )
A.只有①③ B.只有①② C.只有①③④ D.①②③④
【变式2】.关于的一元二次方程的根的情况是______.
【变式3】.定义:是一元二次方程的倒方程.则下列四个结论:
①如果是的倒方程的解,则;
②如果,那么这两个方程都有两个不相等的实数根;
③如果一元二次方程无解,则它的倒方程也无解;
④如果一元二次方程有两个不相等的实数根,则它的倒方程也有两个不相等的实数根.其中正确的有_____(填正确的序号).
题型5 根据一元二次方程根的情况求参数
解题技巧:逆向列不等式,分类讨论求解。1. 先保证(一元二次方程前提);2. 根据题意列对应关系式:两不等根→Δ>0,两相等根→Δ=0,无实根→Δ<0;3. 解不等式或方程求出参数范围;4. 回代校验,舍去不符合题意的参数取值。
必考陷阱:极易遗漏二次项系数a≠0的限制条件。
【典例5】.关于x的一元二次方程有两个不相等的实数根,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式1】.若关于方程有且只有一个实数根,则实数的值是( )
A.或 B.
C. D.
【变式2】.对于实数,定义新运算:,例如:.若关于的方程有两个不相等的实数根,则的取值范围是_________.
【变式3】.已知关于x的一元二次方程 有两个不相等的实数根,则m的取值范围是___________.
题型6 公式法解一元二次方程
解题技巧:万能通用法,四步规范解题。1. 先把方程化为标准一般形式;2. 准确识别a、b、c的正负与数值;3. 先算Δ,Δ<0直接判定无实数根,无需代入公式;4. Δ≥0后代入求根公式,化简分数、根式得到最终根。
适用场景:无法因式分解、配方繁琐的复杂方程,首选公式法。
【典例6】.对于一元二次方程,根据求根公式为(其中),可以推导两根之差的绝对值的表达式.若有两个实数根,.则能够满足的m的值为( )
A. B.1 C. D.2
【变式1】.用公式法解方程:.
【变式2】.解方程:.
【变式3】.用公式法解方程:
题型7 因式分解法解一元二次方程
解题技巧:最简优先法,快速降次。1. 移项:方程右侧化为0,左侧整理为多项式;2. 因式分解:优先提公因式,再用公式法,最后十字相乘;3. 拆分方程:化为“A·B=0”形式;4. 直接令A=0、B=0,解两个一次方程得根。
核心口诀:右化零、左分解、两因式、各求解。
易错点:禁止两边随意约分未知数,容易丢失根。
【典例7】.已知实数a,b满足,则的值为( )
A.5或 B.或2 C.5 D.2
【变式1】.解下列关于的一元二次方程:
(1);
(2).
【变式2】.解方程:
【变式3】.解方程:
(1)
(2)
题型8换元法解一元二次方程
解题技巧:整体代换、化繁为简。1. 观察方程,找出重复出现的整体结构;2. 设新元替换整体,将复杂方程转化为标准一元二次方程;3. 解出新元的取值;4. 回代原整体,求出原未知数所有根;5. 检验取舍不合理根。
适用场景:高次、重复嵌套、结构复杂的特殊方程。
【典例8】.一元二次方程可化为( )
A. B. C. D.
【变式1】.请阅读下列材料:
解方程.
解法如下:
将视为一个整体,然后设,则,
原方程可化为,解得,.
(1)当时,,解得;
(2)当时,,解得.
综合(1)(2),可得原方程的解为.
请你参考明明同学的思路,解方程.
【变式2】.阅读材料,解答问题.
解方程:.
解:把视为一个整体,设,
则原方程化为,
解得,.
或.
,.
以上方法就叫做“换元法”,达到简化或降次的目的,体现了转化的思想.
请仿照材料解下列方程:
(1).
(2).
【变式3】.阅读下面的材料:
换元法是数学学习中最常用的一种思想方法,在结构较复杂的数和式的运算中,若把其中某些部分看成一个整体,并用新字母代替(即换元),则能使复杂的问题简单化.
如:解方程,可将方程变形为,设,则,原方程化为,解得,.当时,无意义,舍去;当时,,解得,∴原方程的解为,.
利用以上学习到的方法解决下列问题:
(1)解方程:;
(2)已知实数x、y满足;求的值.
题型9 解分式方程(化为一元二次方程)
解题技巧:去分母化整式,验根必不可少。1. 找最简公分母,方程两边同乘公分母,消去所有分母;2. 整理化简,得到一元二次整式方程;3. 解出整式方程的根;4. 验根:代入最简公分母,分母为0即为增根,舍去;不为0即为有效根。
必考规则:分式方程必须写检验步骤,无检验步骤直接扣分。
【典例9】.用换元法解方程时,设,则原方程可化为关于y的方程是( )
A. B.
C. D.
【变式1】.解方程:.
【变式2】.解分式方程:
(1)
(2)
【变式3】.解方程:
(1);
(2).
题型10 一元二次方程的根与系数的关系
解题技巧:整体代换、不解方程求值。1. 前提校验:先确认且,保证方程有实数根;2. 套用韦达公式,求出、整体值;3. 代数式变形:将所求式子化为含两根和、两根积的形式(平方和、倒数和、差的平方等);4. 整体代入计算,快速得出结果。
常用变形:、。
【典例10】.已知a,b是一元二次方程的两个实数根,则的值为( )
A. B.3 C. D.
【变式1】.已知,是关于的一元二次方程的两个实数根,且,则的取值范围是_____.
【变式2】.关于x的一元二次方程.
(1)求证:方程有两个不相等的实数根.
(2)已知方程的两个实数根分别为,,且,求k的值.
【变式3】.我们在探究一元二次方程根与系数关系中发现:
关于的一元二次方程的两个根是,,那么可推出,.请运用这一结论,解决下列问题:
【问题提出】
(1)若,是方程的两根,则 , , ;
【问题探究】
(2)如果关于的一元二次方程的两个根是,,那么关于的一元二次方程是否有实数根,如果有实数根,请求出方程的解,如果没有,请说明理由;
【问题解决】
(3)若关于的方程的两根之和是,两根之积是,请求出关于的方程的两根之积的值(用字母,表示).
1.若关于的一元二次方程有两个不等的实数根,则实数的值可以为( )
A. B. C. D.
2.下列一元二次方程没有实数根的是( )
A. B.
C. D.
3.关于的方程有一个小于的非负数解,那么的取值范围是( )
A. B.
C. D.
4.关于一元二次方程的根的情况,下列说法正确的是( )
A.只有一个实数根 B.没有实数根
C.有两个不相等的实数根 D.有两个相等的实数根
5.若关于x的方程有两个实数根,则k的取值范围是( )
A. B.且 C. D.
6.当时,关于x的方程的根的情况是( )
A.有两个相等的实数根 B.有两个不相等的实数根
C.没有实数根 D.只有一个实数根
7.“转化”是一种重要的数学思想,下列选项中用到转化思想的是( )
①
②
③
一元二次方程
↓
或一元一次方程
④
多项式多项式
单项式多项式
单项式单项式
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
8.已知整式,其中,为正整数,,…,,为整数,且,,下列说法:
①满足条件的单项式有3个;
②当时,满足条件的整式有19个;
③满足条件的二次二项式有16个;
④当且时,满足方程有实数解,这样的有15个.
其中正确的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
9.若,该方程的解为______.
10.已知直角两条边长分别是方程的两根,则的周长为__________.
11.将代数式配方后,发现它的最小值为______________________
12.把关于的一元二次方程与称为“同构二次方程”.比如与就是“同构二次方程”.已知两个关于的一元二次方程与是“同构二次方程”,则___________.
13.方程的根是__________.
14.解一元二次方程:
(1);
(2).
15.解下列方程:
(1);
(2).(用公式法)
16.已知关于x的方程
(1)当方程的一个根为2时,求c的值.
(2)若方程的两根之积为3,求方程的根.
17.【阅读材料】配方法是一种重要的解决问题的数学方法,不仅可以将一个看似不能分解的多项式分解因式,还能解决一些求代数式的最大值、最小值的问题.
例如:分解因式.又如,求代数式的最小值,我们可以通过配方得到:.因为,所以,则,当时,有最小值,最小值是.
根据阅读材料用配方法解决下列问题:
(1)分解因式:;
(2)当为何值时,多项式有最大值?并求出这个最大值.
(3)若多项式与一个单项式的和能通过配方法因式分解,请直接写出满足条件的所有单项式.
18.已知关于的一元二次方程()有两个非零实数根,且其中一个根为另一个根的倒数,则称这样的一元二次方程为“逆根方程”.
(1)一元二次方程是“逆根方程”吗?请说明理由.
(2)若一元二次方程是“逆根方程”,求此方程的两个根.
19.已知为方程的两个实数根.
(1)若,,则___________,___________;
(2)若,,求的值;
(3)求证:分解因式的结果可以是.
20.【阅读与探索】
弗朗索瓦·韦达(,)是16世纪法国数学家,他是第一个有意识地和系统地使用字母表示数的人,并且对数学符号进行了很多改进,被誉为“代数学之父”.他深入研究了一元二次方程的根与系数之间的关系.对于一般形式的一元二次方程,如果方程的两根为、,则,.特别地,当二次项系数时,方程可化为,此时根与系数的关系式变得更加简洁:,.这种关系以他的姓氏命名为“韦达定理”也被称为“根与系数的关系”.
根据以上材料回答以下问题:
(1)两个数的和为8,积为9.75,求这两个数.在解决这个问题时,可以这样思考:
设这两个数为、,则,.由此可根据韦达定理,构造一个以、为根的一元二次方程,此方程(一般式)为___________.
(2)解(1)中所列方程;
(3)设实数、、满足,求的取值范围.
试卷第1页,共3页
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