内容正文:
2.2.1 一元二次方程的解法 ——配方法(二次项系数为 1)
【学习目标】
1、熟记完全平方式的结构特征,掌握二次项系数为 1 的代数式配方规律;熟练运用配方法解形如的一元二次方程;能判断配方之后方程有无实数根。
2、经历 “构造完全平方式→转化成直接开平方形式→降次解方程” 的探究过程,领会转化这一核心数学思想,规范完整的解题书写步骤。
3、培养代数变形能力、严谨的逻辑推理意识,形成程序化的解题思维。
【学习重点】
掌握配方的规律,能用配方法正确求解二次项系数为 1 的一元二次方程。
【学习难点】
理解等式两边同时加常数的依据;准确把普通一元二次方程转化为的标准形式。
【课前温故・知识链接】
1、直接开平方法适用方程形式:,当时可以开平方求解;,方程无实数根。
2、完全平方公式:
3、思考:再加上多少,可以凑成一个完整的完全平方式?
一、情境导入(教材实景问题)
小区规划一块正方形绿化带,如果边长增加 3m,面积增加 27。设原边长为米,列出方程:
,化简得到:。
观察这个方程:无法直接开平方,也不能因式分解。
设问:能不能人为变形,把左边拼凑成完全平方的样式,再用开平方求解?
引出本节课方法:配方法。
二、合作探究一:探究配方的规律
探究活动 1:填空补全完全平方式
(1)
(2)
(3)
(4)
小组归纳规律:
当二次项系数为 1 时,配方添加的常数项 = 一次项系数一半的平方。
公式总结:
探究活动 2:解方程
思考操作步骤:
1. 移项:把常数项移到等式右侧:
2. 配方:等式两边同时加上(一次项系数一半的平方)
3. 变形为完全平方:
4. 开平方求解:
解得
✅ 配方法定义:
把一元二次方程变形为(为常数)的形式,若,利用平方根的意义开方求解,这种解法叫做配方法。
配方法四步口诀(二次项系数为 1)
一移(常数右移)、二配(两边同加一半平方)、三成方(写成完全平方)、四开方求值。
易错警示(高频错题)
1. 只在方程左边加常数,右侧忘记同步相加,破坏等式性质;
2. 配方时搞错符号,一次项是负数,括号内部符号也要对应为负;
3. 开平方漏掉正负号,只求出一个根。
三、典例精讲(标准答题格式,学生可直接仿写)
例 1:用配方法解方程
解:
移项,得:
两边同时加上:
整理得:
两边开平方:
当时,;
当时,。
例 2:解方程
解:移项:
配方:,即
∵ 任何实数的平方不可能为负数,∴ 此方程无实数根。
例 3:先整理再配方:
解:先展开化简:,即
配方得:,求出两个实数根。
四、分层课堂当堂检测
【基础过关题(全员必做)】
1. 配方填空:
2. 用配方法解方程:
3. 判断:方程有无实数根?说明理由。
【能力提升题(拔高选做)】
1. 用配方法解方程:
2. 代数式,通过配方求它的最小值。
参考答案
探究填空答案
(1) 9,3 (2) 16,4 (3) (4)
当堂检测答案
基础 1:25,5
基础 2:移项,配方,
基础 3:配方,无实数根。
提升 1:
提升 2:原式,最小值为 3。
同步作业
一.选择题(共10小题)
1.用配方法解方程x2+6x﹣2=0时,配方结果正确的是( )
A.(x+3)2=11 B.(x+3)2=7 C.(x+3)2=5 D.(x+6)2=2
2.用配方法解方程x2+10x+9=0,变形后的结果正确的是( )
A.(x+5)2=16 B.(x+5)2=25
C.(x+5)2=﹣9 D.(x+5)2=﹣16
3.将一元二次方程x2﹣8x﹣5=0化成(x+a)2=b(a,b为常数)的形式,则a,b的值分别是( )
A.﹣4,21 B.﹣4,11 C.4,21 D.﹣8,69
4.若方程x2﹣8x+m=0可以通过配方写成(x﹣n)2=6的形式,那么x2+8x+m=5可以配成( )
A.(x﹣n+5)2=1 B.(x+n)2=1
C.(x﹣n+5)2=11 D.(x+n)2=11
5.一元二次方程式x2﹣8x=48可表示成(x﹣a)2=48+b的形式,其中a、b为整数,求a+b之值为何( )
A.20 B.12 C.﹣12 D.﹣20
6.若一元二次方程式4x2+12x﹣1147=0的两根为a、b,且a>b,则3a+b之值为何?( )
A.22 B.28 C.34 D.40
7.将代数式x2﹣10x+5配方后,发现它的最小值为( )
A.﹣30 B.﹣20 C.﹣5 D.0
8.《代数学》中记载,形如x2+10x=39的方程,求正数解的几何方法是:“如图1,先构造一个面积为x2的正方形,再以正方形的边长为一边向外构造四个面积为x的矩形,得到大正方形的面积为39+25=64,则该方程的正数解为8﹣5=3.”小聪按此方法解关于x的方程x2+6x+m=0时,构造出如图2所示的图形,已知阴影部分的面积为36,则该方程的正数解为( )
A.6 B.33 C.32 D.3
9.用配方法解一元二次方程x2﹣2x﹣2024=0,将它转化为(x+a)2=b的形式,则ab的值为( )
A.﹣2024 B.2024 C.﹣1 D.1
10.设a、b是两个整数,若定义一种运算“△”,a△b=a2+b2+ab,则方程(x+2)△x=1的实数根是( )
A.x1=x2=1 B.x1=0,x2=1
C.x1=x2=﹣1 D.x1=1,x2=﹣2
二.填空题(共5小题)
11.用配方法将方程x2+6x﹣5=0化成(x+3)2=n的形式,则n的值为 .
12.将一元二次方程x2﹣3x+1=0变形为(x+h)2=k的形式为 .
13.用配方法解方程x2﹣4x﹣1=0配方后得到方程 .
14.小明设计了一个魔术盒,当任意实数对(a,b)进入其中,会得到一个新的实数a2﹣2b+3.若将实数(x,﹣2x)放入其中,得到﹣1,则x= .
15.一元二次方程x2﹣4x+4=0的解是 .
三.解答题(共3小题)
16.用配方法解下列方程
(1)3x2﹣4x﹣2=0;
(2)6x2﹣2x﹣1=0;
(3)2x2+1=3x;
(4)(x﹣3)(2x+1)=﹣5.
17.小明在解方程x2﹣2x﹣1=0时出现了错误,其解答过程如下:
x2﹣2x=﹣1 (第一步)
x2﹣2x+1=﹣1+1 (第二步)
(x﹣1)2=0 (第三步)
x1=x2=1 (第四步)
(1)小明解答过程是从第 步开始出错的,其错误原因是 ;
(2)请写出此题正确的解答过程.
18.观察下列方程及其解的特征:
(1)x2的解为x1=x2=1;
(2)x的解为x1=2,x2;
(3)x的解为x1=3,x2;
…
解答下列问题:
(1)请猜想:方程x的解为 ;
(2)请猜想:关于x的方程x 的解为x1=a,x2(a≠0);
(3)下面以解方程x为例,验证(1)中猜想结论的正确性.
解:原方程可化为5x2﹣26x=﹣5.
(下面请大家用配方法写出解此方程的详细过程)
参考答案与试题解析
一.选择题(共10小题)
1.【解答】解:x2+6x﹣2=0,
整理得:x2+6x=2,
配方得:x2+6x+9=2+9,
即(x+3)2=11,
故选:A.
2.【解答】解:原方程移项得:x2+10x=﹣9,
方程两边同时加上一次项系数一半的平方52=25,得:
x2+10x+25=﹣9+25,
整理得:(x+5)2=16.
故选:A.
3.【解答】解:∵x2﹣8x﹣5=0,
∴x2﹣8x=5,
则x2﹣8x+16=5+16,即(x﹣4)2=21,
∴a=﹣4,b=21,
故选:A.
4.【解答】解:∵x2﹣8x+m=0,
∴x2﹣8x=﹣m,
∴x2﹣8x+16=﹣m+16,
∴(x﹣4)2=﹣m+16,
依题意有n=4,﹣m+16=6,
∴n=4,m=10,
∴x2+8x+m=5是x2+8x+5=0,
∴x2+8x+16=﹣5+16,
∴(x+4)2=11,
即(x+n)2=11.
故选:D.
5.【解答】解:x2﹣8x=48,
x2﹣8x+16=48+16,
(x﹣4)2=48+16,
a=4,b=16,
a+b=20.
故选:A.
6.【解答】解:4x2+12x﹣1147=0,
移项得:4x2+12x=1147,
4x2+12x+9=1147+9,
即(2x+3)2=1156,
2x+3=34,2x+3=﹣34,
解得:x,x,
∵一元二次方程式4x2+12x﹣1147=0的两根为a、b,且a>b,
∴a,b,
∴3a+b=3()=28,
故选:B.
7.【解答】解:x2﹣10x+5=x2﹣10x+25﹣20=(x﹣5)2﹣20,
当x=5时,代数式的最小值为﹣20,
故选:B.
8.【解答】解:x2+6x+m=0,
x2+6x=﹣m,
∵阴影部分的面积为36,
∴x2+6x=36,
设4a=6,
则a,
同理:先构造一个面积为x2的正方形,再以正方形的边长为一边向外构造四个面积为x的矩形,得到大正方形的面积为36+()2×4=36+9=45,则该方程的正数解为3=33.
故选:B.
9.【解答】解:原方程移项得:x2﹣2x=2024,
∴(x﹣1)2=2025,
∴a=﹣1,b=2025,
∴ab=(﹣1)2025=﹣1;
故选:C.
10.【解答】解:∵a△b=a2+b2+ab,
∴(x+2)△x=(x+2)2+x2+x(x+2)=1,
整理得:x2+2x+1=0,即(x+1)2=0,
解得:x1=x2=﹣1.
故选:C.
二.填空题(共5小题)
11.【解答】解:x2+6x﹣5=0,
移项得:x2+6x=5,
配方得:x2+6x+9=5+9,
即(x+3)2=14,
故答案为:14.
12.【解答】解:x2﹣3x+1=0,
x2﹣3x=﹣1,
x2﹣3x+()2=﹣1+()2,
(x)2,
故答案为:(x)2.
13.【解答】解:把方程x2﹣4x﹣1=0的常数项移到等号的右边,得到x2﹣4x=1
方程两边同时加上一次项系数一半的平方,得到x2﹣4x+4=1+4
配方得(x﹣2)2=5.
14.【解答】解:根据题意得x2﹣2•(﹣2x)+3=﹣1,
整理得x2+4x+4=0,
(x+2)2=0,
所以x1=x2=﹣2.
故答案为﹣2.
15.【解答】解:x2﹣4x+4=0,
(x﹣2)2=0,
x﹣2=0,
x=2,
即x1=x2=2,
故答案为:x1=x2=2.
三.解答题(共3小题)
16.【解答】解:(1)原方程可化为x2x,
∴x2x,即(x)2,
∴x±,
∴x1,x2;
(2)原方程可化为x2x,
∴x2x,即(x)2,
∴x±,
∴x1,x2;
(3)原方程可化为x2x,
∴x2x,即(x)2,
∴x±,
∴x1=1,x2;
(4)原方程可化为x2x=﹣1,
∴x2x,即(x)2,
∴x±,
∴x1=2,x2.
17.【解答】解:(1)小明解答过程是从第一步开始出错的,因为把方程两边都加上1时,方程右边为1.
故答案为一;不符合等式性质1;
(2)x2﹣2x=1,
x2﹣2x+1=2,
(x﹣1)2=2,
x﹣1=±,
所以x1=1,x2=1.
18.【解答】解:(1)x1=5,;
(2)(或);
(3)方程二次项系数化为1,
得.
配方得,
,即,
开方得,
,
解得x1=5,.
经检验,x1=5,都是原方程的解
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