内容正文:
25.2.3
因式分解法
第二十五章 一元二次方程
学习目标
1
2
会选择合适的方法进行因式分解,并解一元二次方程.
在探究因式分解法解方程的过程中体会转化、降次的数学思想.
01 复习导入:情境创设
挑战一下:快速口算
请直接说出方程的根:x(x - 2) = 0,你是如何快速得出答案的?
01 特征:乘积为零
方程变形为两个整式的乘积等于0的形式,这是使用因式分解法的关键前提,也是将“二次”降为“一次”的基础。
02 理论依据:零值原理
若 ab = 0,则必有 a = 0 或 b = 0(至少其一)。利用这一基本性质,可将复杂的一元二次方程拆解为两个简单的一元一次方程求解
因式分解法解一元二次方程
这是解一元二次方程中最简便、最快捷的方法之一,让我们一起探索如何通过“降次”来解决问题!
1.7.2013
好,我们来挑战一个简单的方程:x乘以(x-2)等于0。大家能立刻说出它的解吗?没错,x=0或者x=2。为什么这么快?因为我们利用了一个非常重要的数学原理:如果两个数的乘积是0,那么其中至少有一个数是0。这个简单的原理,就是我们今天要学习的因式分解法的核心。
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探究与应用
根据物理学规律,如果把一个物体从地面以10 m/s的速度竖直上抛,那么物体经过x s后的离地高度(单位:m)约为10x-5x2.根据上述规律,物体经过多少秒落回地面?(只列出方程,不用求解)
活动1 探究用因式分解法解一元二次方程
问题情境
图25-2-1
解:设物体经过x s落回地面,这时它离地面的高度为
0 m,即10x-5x2=0.
2
合作探究
问题 根据物理学规律,如果把一个物体从地面以10 m/s的速度竖直上抛,那么物体经过x s后的离地高度(单位:m)约为10x−5x2.根据上述规律,物体经过多少秒落回地面?
2
合作探究
分析:设物体经过x s落回地面,这时它离地面的高度为0 m,即
.
将方程的左边分解因式,得 .
所以 .
因此,方程10x−5x2=0的两个根是 .
对于这两个根,x1=0表示物体抛离地面的时刻,即在0 s时
物体被抛出,此刻物体的高度是0 m;而x2=2表示物体在抛离地
面2 s时落回地面.
10x−5x2=0
x(10−5x)=0
如果ab=0,
那么a=0或b=0.
x=0或10−5x=0
x1=0,x2=2
请大家解这个方程.
你认为哪种解法更简单?
02 探究新知:
01 原理:零乘积性质
若两个实数的乘积为 0,则至少其中一个实数为 0。这是解一元二次方程实现“降次”的关键理论依据,也是因式分解法的核心基石。
ab = 0 ⟺ a = 0 或 b = 0
02 因式分解法:化繁为简的求解策略
将一元二次方程通过整理变形,使方程右边为 0,左边分解为两个一次因式的乘积,进而利用“零乘积性质”将其转化为两个一元一次方程求解。
第一步
移项变形
右式化为 0
第二步
因式分解
左式拆乘积
第三步
降次求解
解一次方程
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我们把刚才那个重要的原理正式化,它叫做“零乘积性质”,即如果ab=0,那么a=0或者b=0。基于这个性质,我们得到了解一元二次方程的另一种方法——因式分解法。它的基本思想就是把复杂的二次方程,通过变形和分解,变成两个简单的一次方程来解决。
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02 探究新知:常用因式分解方法回顾
01 提公因式法
ma + mb + mc = m(a + b + c)
核心是从多项式各项中找出公共的因式,这是因式分解最基础、最优先考虑的步骤,如同寻找公约数。
02 平方差公式
a² - b² = (a + b)(a - b)
适用于两项式结构,特征是两项均为平方形式且符号相反。关键在于准确识别公式中的“a”与“b”。
03 完全平方公式
a² ± 2ab + b² = (a ± b)²
针对三项式,首末两项为同号的平方项,中间项是两底数乘积的2倍。是配方法的基础依据。
解题策略:面对方程时,先观察左侧多项式的项数与符号特征。第一步永远优先尝试提取公因式,随后根据剩余部分的结构,判断其是符合平方差形式还是完全平方式,从而选择最匹配的公式进行分解。
1.7.2013
要熟练运用因式分解法,前提是我们要熟练掌握因式分解的技巧。主要有三种:提公因式法,就是找出共同的因子;平方差公式,适用于两个平方项相减的形式;完全平方公式,适用于完全平方式。解题时,我们要先观察方程左边的结构,选择最合适的分解方法。
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2
合作探究
10x−5x2=0
解: x(10−5x)=0,
x=0或10−5x=0,
x1=0,x2=2.
思考 解方程10x−5x2=0时,二次方程是如何降为一次的?
降次
在上述解法中,由10x−5x2=0到x=0或10−5x=0的过程,不是用开平方降次,而是先分解因式,使方程化为两个一次式的乘积等于0的形式,再使这两个一次式分别等于0,从而实现降次.这种解一元二次方程的方法叫作因式分解法.
2
合作探究
思考 归纳因式分解法解一元二次方程的步骤:
一移 将方程化为等号一边为0的形式;
二分 将方程左边因式分解;
三化 至少有一个因式为零,得到两个一元一次方程;
四解 两个一元一次方程的解就是原方程的解.
10x−5x2=0
解: x(10−5x)=0,
x=0或10−5x=0,
x1=0,x2=2.
(1)你能根据“如果ab=0,那么a=0,或b=0”解这个方程吗?
引发思考
解:(1)将方程的左边分解因式,得x(10-5x)=0.
∴x=0,或10-5x=0.
因此,方程10x-5x2=0的两个根是x1=0,x2=2.
(2)解方程时,二次方程是如何降为一次的?
解: (2)先分解因式,使方程化为两个一次式的乘积等于0的形式,再使这两个一次式分别等于0,从而实现降次.
03 典例精讲:基础典例2 (公式整理型)
解方程: 5x² - 2x - = x² - 2x +
01 移项变零
将所有项移至左侧,右侧化为0,注意移项变号:
5x² - 2x - - x² + 2x - = 0
02 合并同类项
合并同类项化简,一次项抵消,得到标准式:
4x² - 1 = 0 (即 (2x)² - 1² = 0)
03 平方差分解
套用公式 a² - b² = (a+b)(a-b) 因式分解:
(2x + 1)(2x - 1) = 0
04 降次解根
由“积为0则因子为0”,分别求解得:
x₁ = - ,x₂ =
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第二个例子稍微复杂一些,因为两边都有未知数。我们首先要做的就是移项,把所有项都移到左边,让右边变成0。移项后,我们发现-2x和+2x抵消了,剩下的正好是一个平方差的形式。利用平方差公式分解后,再求解就非常简单了。
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03 典例精讲:拔高典例3 (整体思想)
题目:解方程(x - 4)² = (5 - 2x)²
易错陷阱警示:切勿直接对等式两边同时开方,这样会忽略平方根的“正负双重性”,导致只得到 x-4=5-2x这一个解,从而漏掉负根的情况,造成答案不完整。
01 移项构造形式
将方程右边整体移至左边,构造平方差公式 a² - b² = 0的标准形式:
(x - 4)² - (5 - 2x)² = 0
02 整体思想分解
将 x-4和 5-2x看作整体,套用 a² - b² = =(a+b)(a-b)\) 公式:
(-x + 1)(3x - 9) = 0
03 降次求解得根
令每个因式分别为0,解两个一元一次方程,最终得到两个根:
x₁ = 1,x₂ = 3
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接下来是一个拔高题,也是一个非常经典的易错题。看到两边都是平方,很多同学会直接开方,这样就会漏掉一个根。正确的做法是移项,把它变成平方差的形式。把(x-4)和(5-2x)分别看作一个整体,利用平方差公式分解,这样才能求出所有的解。
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2
合作探究
思考 学习了配方法、公式法、因式分解法等求解一元二次方程的方法后,你能说说它们各自的特点吗?
解法 降次方法 变形结果 方程的根 适用范围
配方法
公式法
因式分解法
x=
先配方
再开方
(x+n)2=p
(p≥0)
x=−n±
所有一元二次方程
直接代入求根公式
(x−a)(x−b)=0
因式分解
ax2+bx+c=0
(Δ≥0)
x1=a,x2=b
所有一元二次方程
部分一元二次方程
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典例分析
例4 解下列方程:
(1)x(x−2)+x−2=0; (2)5x2−2x− =x2−2x+·
解:(1)左边分解因式,得
(x−2)(x+1)=0.
于是 x−2=0或x+1=0,
即 x1=2,x2=−1.
解:(2)移项、合并同类项,得
4x2−1=0.
左边分解因式,得 (2x+1)(2x−1)=0.
于是 2x+1=0或2x−1=0,
即 x1=− ,x2=.
(教材补充例题)用因式分解法解下列方程:
(1)x2=3x;
理解应用
例 1
解:(1)移项,得x2-3x=0.
左边分解因式,得x(x-3)=0.
于是x=0,或x-3=0,
即x1=0,x2=3.
(2)x2-2x+1=0;
(3)4x2-9=0.
解: (2)左边分解因式,得(x-1)2=0.
于是x-1=0,即x1=x2=1.
解: (3)左边分解因式,得(2x+3)(2x-3)=0.
于是2x+3=0,或2x-3=0,
即x1=-,x2=.
04 课堂练习:【基础巩固·必做】
运用因式分解法快速求解下列一元二次方程,注重解题步骤的规范性与完整性。
01
x² + x = 0
思路:提取公因式 x,将方程化为乘积形式求解
02
x² - 2x = 0
思路:提取公因式 x,注意保留根式的准确性
03
3x² - 6x = -3
思路:先移项化为一般式,再利用完全平方公式因式分解
04
4x² - 81 = 0
思路:识别平方差形式,利用 a² - b² = (a+b)(a-b)
05
3x(2x + 1) = 4x + 2
思路:先整理右边项,再提取公因式 (2x + 1)
06
(x - 1)² = 2(x - 1)
思路:移项后提取公因式 (x - 1),切记不可直接约去
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理论学习完了,现在是练习时间。我们先从基础题开始,这六道题都是对今天所学方法的直接应用,请大家动手算一算,巩固一下基本步骤。
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04 课堂练习:【能力提升·必做】
01
因式分解法解方程
求解方程:2 = - 9
思考:观察等式两边的结构特征,右边是否可以利用平方差公式进行因式分解?这能帮助我们避免复杂的展开计算。
02
方程根的定义与应用
已知方程 + (m-2)x - 2m = 0 的一个根为 0,求 m的值及方程的另一个根。
思考:方程的根满足方程本身,这是解决此类参数问题的核心依据。
核心策略:解决含参方程问题,“代入法”是最直接的钥匙;面对复杂的一元二次方程,先观察是否可因式分解,这是快速解题的捷径。
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基础题完成得不错!接下来是两道能力提升题,它们稍微复杂一些,需要先进行一些变形或利用方程根的性质。大家思考一下,看看如何运用今天学的知识来解决它们。
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巩固练习
1. 直接说出下列方程的根.
(1) x(x+2)=0;
(1) x1=0,x2=−2;
(2) (x−2)(x+1)=0;
(2) x1=2,x2=−1 ;
(3) (3y+6)(2y−4)=0;
(3) y1=−2,y2=2;
(4) (x−5)2=0.
(4) x1=x2=5.
2. 小明同学解方程:2(x−2)=(x−2)2的过程如下:
小明:两边同除以(x−2),得2=x−2, 第一步
则x=4. 第二步
你认为小明的解法是否正确?若不正确,从第____步开始出现错误;并写出你的解答过程.
4
巩固练习
(x−2)可能为0,等式两边不能同时除以值可能为0的式子,直接除以(x−2)会漏掉x=2这个根.
解:小明的解法不正确,从第一步开始出错.
正确解答过程如下:
2(x−2)=(x−2)2,
移项,得 2(x−2)−(x−2)2=0,
提取公因式,得 (x−2)(2−x+2)=0,
整理得 (x−2)(4−x)=0,
则 x−2=0 或 4−x=0,
解得 x1=2,x2=4.
4
巩固练习
学 步骤
用因式分解法解一元二次方程的一般步骤
(1)将方程的右边化为0;
(2)将方程的左边化为两个一次式相乘;
(3)使两个一次式分别等于0,得到两个一元一次方程;
(4)解这两个一元一次方程,它们的解就是原方程的解.
变式 解下列方程:
(1)(x+2)2=3x+6; (2)x2-1=2(x+1).
解:(1)移项,得(x+2)2-3x-6=0.
左边分解因式,得(x+2)(x-1)=0.
于是x+2=0,或x-1=0,
即x1=-2,x2=1.
解: (2)移项,得x2-1-2(x+1)=0.
左边分解因式,得(x+1)(x-3)=0.
于是x+1=0,或x-3=0,
即x1=-1,x2=3.
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课堂小结
一元二次方程
概念
相关概念
解法
应用
只含有一个未知数,且含有未知数的式子都是整式,未知数的最高次数是2的方程.
使一元二次方程左右两边相等的未知数的值,就是这个一元二次方程的解,一元二次方程的解也叫作一元二次方程的根.
直接开平方法
降次
配方法
转化
公式法
应用
因式分解法
记 重点
课堂小结与检测
| 认知逻辑 |
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