内容正文:
2.2.2一元二次方程解法-配方法导学案
一、学习目标
1、理解配方法的原理,掌握二次项系数为 1 和不为 1 的一元二次方程的配方方法,会用配方法解一元二次方程。
2、规范配方法的解题步骤,能将一般的一元二次方程转化为的形式,体会转化的数学思想。
3、能利用配方法解决最值、参数范围、代数式符号判断、三角形形状判断等拓展问题,体会配方法的广泛应用价值。
二、学习重难点
重点:用配方法解一元二次方程的基本步骤,二次项系数为 1 和不为 1 的方程的配方操作。
难点:二次项系数不为 1 时的系数化 1 操作,以及配方法在拓展问题中的应用,利用完全平方式的非负性解决综合问题。
三、新课引入
我们上节课学习了直接开平方法,它可以解形如的方程,那如果我们遇到像这样的方程,它不是完全平方式,我们能不能把它转化为我们学过的直接开平方法的形式呢?
我们可以把左边的式子配成完全平方式:
这样,原来的方程就变成了,就可以用直接开平方法求解了!这种通过配成完全平方式来解方程的方法,就是我们本节课要学习的配方法。
四、知识点梳理
知识点 1:配方法的定义
通过恒等变形,将一元二次方程的左边配成一个完全平方式,右边化为一个常数,从而将方程转化为的形式,再用直接开平方法求解,这种方法叫做配方法。
知识点 2:配方法解一元二次方程的步骤
对于一元二次方程,配方法的步骤如下:
1、移项:将常数项移到方程的右侧,将含未知数的项留在左侧;
2、系数化为 1:方程两边同时除以二次项系数,将二次项系数化为 1;
3、配方:方程两边同时加上一次项系数一半的平方,将左侧配成完全平方式,右侧合并为常数;
4、开平方求解:若右侧的常数,则用直接开平方法求解;若,则方程无实数根。
知识点 3:配方法的拓展应用
配方法不仅可以用来解一元二次方程,还是一种非常重要的代数变形方法,它的核心是利用完全平方式的非负性,可以解决很多拓展问题:
求代数式的最大值或最小值;
判断代数式的符号(证明恒正 / 恒负);
利用非负性求未知数的值;
判断三角形的形状;
在实数范围内分解因式;
求参数的取值范围。
五、典例精讲
题型 1:二次项系数为 1 的配方法解方程
例 1解方程:
题型 2:二次项系数不为 1 的配方法解方程
例 2解方程:
题型 3:配方变形,求的值
例 3把方程化成的形式,求的值。
题型 4:配方法求代数式的最值
例 4求代数式的最小值。
题型 5:配方法证明代数式的符号
例 5求证:代数式的值恒为正数。
题型 6:配方法判断三角形的形状
例 6已知是的三边长,且满足,试判断的形状。
题型 7:配方法求参数的取值范围
例 7无论为何值,多项式的值都为负数,求常数的取值范围。
六、分层巩固练习
基础过关
1、用配方法解方程:
2、用配方法解方程:
3、将配方成的形式,则,。
4、用配方法解方程:
5、代数式的最小值是 。
中等提升
6、用配方法解方程:
7、用配方法解方程:
8、用配方法分解因式:。
9、用配方法解方程:
10、用配方法解方程:
11、若代数式的最小值是 1,求的值。
12、试说明:无论取何值,代数式的值恒为正数。
13、已知,求的值。
14、用配方法求代数式的最大值。
提优拓展
15、(2025・江苏南京・阶段练习)已知实数满足,求的值。
16、已知是三角形的三边长,且满足,试判断这个三角形的形状。
17、已知关于的方程有实数根,用配方法求的取值范围。
七、课堂总结
本节课我们学习了一元二次方程的第二种解法 —— 配方法,核心要点如下:
1、核心原理:配方法的本质是通过恒等变形,将一般的一元二次方程转化为我们已经学过的直接开平方法的形式,实现了化归转化,这是我们解决数学问题的重要思想。
2、解题步骤:要牢记 “移项→系数化 1→配方→开平方” 的步骤,其中配方的关键是 “两边同时加上一次项系数一半的平方”,这一步是配方法的核心。
3、拓展应用:配方法不仅仅是解方程的方法,它更是一种重要的代数变形工具,利用完全平方式的非负性,我们可以解决最值、参数范围、三角形形状判断等很多问题,这也是我们后续学习二次函数的重要基础。
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一、典例精讲
例 1
解析:移项:将常数项移到右侧,得
配方:两边同时加上一次项系数一半的平方,即,得:
整理为完全平方式:
开平方求解:,解得
例 2
解析:
系数化为 1:两边同时除以 2,得
移项:
配方:两边同时加上,得:
整理:
开平方:,解得
例 3
解析:
移项:
配方:两边同时加上,得
整理:
因此。
例 4
解析:
对代数式进行配方:
=2(x2+2x)+5
=2(x2+2x+1-1)+5
=2(x+1)2-2+5
=2(x+1)2+3
因为,所以,
当时,代数式取得最小值 3。
例 5
解析:
对代数式配方:
=4(x2-2x)+9
=4(x2-2x+1-1)+9
=4(x-1)2-4+9
=4(x-1)2+5
因为,所以,因此无论 x 取何值,代数式的值恒为正数。
例 6
解析:对等式进行配方:
(+)++)=0
因为平方数非负,所以,即,因此,所以是等腰三角形。
例 7
解析:
对多项式配方:
要让多项式的值恒为负数,那么它的最大值必须小于 0,而,所以多项式的最大值为,因此:
二、练习答案与解析
基础过关
1、答案:
解析:移项得,配方得,开平方得,解得 x=3 或 x=-1。
2、答案:
解析:移项得,配方得,开平方得,解得 x=1 或 x=-5。
3、答案:
解析:配方得,即,所以 m=-4,n=15。
4、答案:
解析:移项得,配方得,开平方解得 x=2±√5。
5、答案:2
解析:配方得,最小值为 2。
中等提升
6、答案:
解析:系数化为 1 得,配方得,开平方解得 x=1±。
7、答案:
解析:系数化为 1 得,配方得,开平方解得 x=1±。
8、答案:
解析:配方得。
9、答案:
解析:系数化为 1 得,配方得,开平方解得 x= 或 x=-2。
10、答案:
解析:系数化为 1 得,配方得,开平方解得 x=2 或 x=。
11、答案:10
解析:配方得,最小值为 m-9=1,所以 m=10。
12、答案:
解析:配方得,因为,所以原式≥1>0,因此恒为正数。
13、答案:7
解析:配方得,所以 a=3,b=4,a+b=7。
14、答案:10
解析:配方得,最大值为 10,当 x=3 时取得。
提优拓展
15、答案:1
解析:配方得,所以 x=-1,y=2,因此=
16、答案:等腰三角形
解析:三个式子相加,配方得 (a-3)2+(b-2)2+(c-2)2=0$,所以 a=3,b=2,c=2,因此 b=c,是等腰三角形。
17、答案:
解析:配方得,要让方程有实根,那么 4-4m≥0,所以 m≤0。
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