内容正文:
数学活动:探究方程有公共解的条件和神奇的线段分割
第25章 一元二次方程
人教版九年级(上)
1. 通过探究,归纳方程有公共解的条件,理解线段分割的数量关系,尝试尺规作图实现特定分割.
(难点、重点)
2. 经历“猜想一验证一推导”的探究过程,提升逻辑推理与数形结合能力,在互动中感受数学的关联性,激发主动探究的兴趣.
素养目标
如何解决下列两个任务:
任务一:“三个一元二次方程,系数不同却有公共解”背后藏着什么规律?
任务二:线段分三段,既要“最长段=另两段和”,又要满足分式等式,是巧合还是必然?
情境导入
探究点一:探究方程有公共解的条件
活动1:已知 abc≠0,下列方程:
ax² + bx + c = 0, ①
bx² + cx + a = 0, ②
cx² + ax + b = 0. ③
恰有一个公共解.
给出 a,b,c 满足的条件,并求出方程①②③的解.
问题1:要找三个方程的公共解,第一步可以怎么做?
设公共解为 k
新知探究
问题2:将 k 代入三个方程,能得到什么式子?
问题3:如何处理这三个式子,得到 a,b,c 的关系?
ax² + bx + c = 0, ①
bx² + cx + a = 0, ②
cx² + ax + b = 0. ③
ak² + bk + c = 0,
bk² + ck + a = 0,
ck² + ak + b = 0.
新知探究
ak² + bk + c = 0,
bk² + ck + a = 0,
ck² + ak + b = 0.
将三式相加:
(a + b + c)k² + (b + c + a)k + (c + a + b) = 0
提取公因式:
(a + b + c)(k² + k + 1) = 0
分析:k² + k + 1 =
因此必有 a + b + c = 0.
k²+k+1能等于0吗?为什么?
新知探究
ax² + bx + c = 0, ①
bx² + cx + a = 0, ②
cx² + ax + b = 0. ③
当 a + b + c = 0 时,c = -a - b,代入方程①:
ax² + bx - a - b = 0
因式分解:
a(x² - 1) + b(x - 1) = 0
(x - 1) [ a(x + 1) + b] = 0
解得 x = 1 或
验证:将 x = 1 代入方程 ②、③,均满足 a + b + c = 0,因此公共解为 x = 1,条件为a + b + c = 0 (abc≠0).
新知探究
【归纳小结】
多个方程公共解问题的通用思路:
设公共解 → 代入方程 →构造关系式→分析系数条件
新知探究
探究点二:探究方程有公共解的条件
活动2 神奇的线段分割
王芳:李明,我们来做个智力游戏吧. 你能把任意一条线段分成两两不等的三条线段,使其中最长的线段等于另外两条线段的和吗?
依据“线段和差的拼接规则”:若线段总长为
L = a + b + c,当 a = b + c 时,只需在原线段上先截取长为 b 的段,再截取长为 c 的段,剩余部分即为 a (a = L - b - c = b + c ),可实现共线的三段分割.
新知探究
李明:这简单,你来试试这个. 还是把一条线段分成两两不等的三条线段,如果三条线段的长度分别为 a,b,c,且 a > b > c,你能找到合适的 a,b,c,使 a = b + c 和 同时成立吗?
把 a = b + c 代入 ,将 a = b + c 代入分式方程:
c(2b +c) = b² + bc
c² + bc - b² = 0
新知探究
两边除以 b²,
t² + t - 1 = 0
设 (t>1),得
解得
c² + bc - b² = 0
即 c = b,a = b + c = b.
比如取 b = 2,那 c = a = b + c = ,这样就满足条件.
新知探究
1. 作线段 AB (即 b ),过 A 作 AB 的垂线,截取 AE = AB;
2. 连接 BE,以 E 为圆心,AE 为半径画弧,交 BE 于 F;
3. 以 B 为圆心,BF 为半径画弧,交 AB 于 D,此时
BD(即 c ) = AB ;
4. 再以 D 为起点,按比例截取 DC,使 DC(即 a ) = AD,得 到第二个分点 C。
思考:怎么用尺规作出李明提出的问题中线段的两个分点?
C
A
B
E
F
D
新知探究
1.方程公共解问题:设公共解、代入推导,核心是构造系数关系,本题中 a + b + c = 0 ,公共解为 x = 1.
2.线段分割问题:通过代数推导得到黄金分割比例,再用尺规作图实现,体会代数与几何的联系.
3.方法总结:探究数学问题的通用思路—设元、代入、推导、验证、应用.
课堂小结
1. 已知三个一元二次方程:x² + bx + c = 0、bx² + cx + 1 = 0、cx² + x + b = 0 有唯一公共解,且 b = 2,则 c = .
2. 将一条长为 10 cm 的线段分成三段 m,n,p ( p 为最长段),满足 p = m + n 且
n 与 m 的数量关系 .
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