内容正文:
第二十五章 · 一元二次方程
2.降次——解一元二次方程
第2课时 公式法
人教版数学九年级上册
1.7.2013
同学们好!今天我们将继续学习解一元二次方程的方法。上节课我们学习了配方法,虽然它很强大,但步骤有些繁琐。这节课,我们将学习一种更通用、更快捷的方法——公式法。它将使解一元二次方程变得像做算术题一样简单。让我们一起揭开求根公式的神秘面纱吧!
‹#›
1. 理解并掌握一元二次方程的求根公式,能熟练运用公式法解一元二次方程。【重点】。
2. 理解根的判别式的意义,能根据判别式判断方程根的情况。【重点】。
3. 通过从特殊到一般的方法推导,感受数学方法的规律性,养成严谨规范的运算书写习惯。【难点】。
教学目标
01复习回顾——配方法
什么是配方法?
将一个式子或一个式子的某一部分通过恒等变形,化为完全平方式或几个完全平方式的和。
解题步骤
1. 移项
将常数项移到方程右边。
2. 化1
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。
4. 变形
左边写成完全平方形式,右边合并同类项。
5. 求解
非负数直接开方;负数则方程无实数根。
快速练习
用配方法解方程:
移项,得
配方,得
开方,得
所以:
1.7.2013
在学习新知识之前,我们先来回顾一下上节课学习的配方法。谁能告诉我,什么是配方法?用配方法解方程的步骤又是什么?非常好!那我们来快速练习一下,用配方法解这个方程 x² + 6x - 7 = 0。大家做得都很快,看来配方法掌握得不错。今天我们要学习的公式法,其实就是配方法的一般化结果。
‹#›
02 探究新知——一元二次方程的通用解法
我们已经学会了用配方法解具体的一元二次方程。但是,对于一般形式的一元二次方程, 是否也能用配方法求出它的解呢?
核心问题
能否用配方法推导出一元二次方程的通用解法?
1.7.2013
我们已经能用配方法解像 x² + 6x - 7 = 0 这样的具体方程了。那大家有没有想过,对于任意一个一元二次方程 ax² + bx + c = 0,我们能不能也用配方法推导出一个通用的求解公式呢?这就是我们这节课要探究的核心问题。
‹#›
目标
将常数项移到方程右边。
方程
移项
将常数项从方程左边移至右边,完成公式推导的第一步。
02 探究新知——一元二次方程的通用解法
公式推导(第一步:移项)
1.7.2013
好,让我们开始推导。我们从一元二次方程的一般形式 ax² + bx + c = 0 出发。第一步,移项,把常数项c移到等号右边,得到 ax² + bx = -c。这一步的依据是什么?没错,是等式的基本性质1。
‹#›
公式推导(第二步:化1)
目标
将二次项系数化为1, 为配方做准备。
方程:
两边同时除以 ,得:
重点提示
为什么可以两边同时除以 ?
因为
这是一元二次方程的定义要求。
02 探究新知——一元二次方程的通用解法
1.7.2013
第二步,化1。为了方便配方,我们需要把二次项系数变成1。怎么做呢?方程两边同时除以a,得到 x² + (b/a)x = -c/a。这里为什么可以除以a呢?因为a是二次项系数,根据一元二次方程的定义,a不能为0。
‹#›
公式推导(第三步:配方)
目标:
在方程两边加上一次项系数一半的平方,构成完全平方式。
配方:
重点提示
配方的关键是:方程两边同时加上
" 一次项系数一半的平方"。
02 探究新知——一元二次方程的通用解法
1.7.2013
第三步,配方。这是最关键的一步。我们的目标是把左边变成完全平方式。根据配方法的口诀,我们需要在方程两边同时加上一次项系数一半的平方。这里的一次项系数是b/a,它的一半是b/(2a),平方就是b²/(4a²)。所以,我们在方程两边同时加上b²/(4a²)。
大家看左边的推导过程,从原始方程出发,经过三个关键步骤,最终得到了一个新的方程。而这个新方程的左边,就已经具备了完全平方式的形式。
请大家务必记住右边的这句话:配方的关键,就是找到并加上这个"一次项系数一半的平方"。
‹#›
公式推导(第四步:变形)
目标
将方程左边写成完全平方形式,右边进行通分合并。
变形后方程
=
通过通分与合并,我们成功得到了这一关键的中间结果 。
02 探究新知——一元二次方程的通用解法
1.7.2013
第四步,变形。左边很容易就写成了完全平方形式 (x + b/(2a))²。右边呢?我们需要通分,把 -c/a 变成 -4ac/(4a²),然后和 b²/(4a²) 合并,得到 (b² - 4ac)/(4a²)。这样,我们就得到了一个非常重要的方程:(x + b/(2a))² = (b² - 4ac)/(4a²)。
大家看右边的重点提示,这一步之所以关键,是因为我们通过配方,将一个复杂的二次方程转化为了一个关于 (x + b/(2a)) 的一元一次方程的平方形式,这为我们下一步开方求解奠定了坚实的基础。
‹#›
公式推导(第五步:讨论与求解)
分析右边的表达式
分母分析
因为, 所以, 从而。分母始终为正数。
分子分析
的值需要讨论,它的值决定了方程是否有实数解。
02 探究新知——一元二次方程的通用解法
1.7.2013
现在我们得到了这个方程,接下来要开平方求解。但开平方的前提是右边的数必须是非负数。我们来看右边的分式,分母4a²,因为a不等于0,所以分母肯定是正数。那么整个分式的符号就由分子决定了。这个分子 b² - 4ac 非常重要,它决定了方程有没有实数解。我们给它一个专门的名字,叫做根的判别式,用希腊字母Δ表示。
‹#›
根的三种情况
情况一:
此时,> 0, 方程两边均为正数。方程为: =
方程两边直接开平方,得:
即
所以
02 探究新知——一元二次方程的通用解法
核心步骤总结
条件
结论
有两个不相等的实数根
根的表达式
1.7.2013
我们来分情况讨论。第一种情况,当Δ大于0时,右边的分式就是正数。我们可以直接开平方,得到 x + b/(2a) 等于正负根号下(b²-4ac)再除以2a。然后把b/(2a)移到右边,就得到了两个不相等的实数根。
‹#›
根的三种情况
情况二:
此时,= 0, 方程两边均为正数。方程为: =
方程两边直接开平方, 得
所以
02 探究新知——一元二次方程的通用解法
核心步骤总结
条件
结论
有两个相等的实数根
根的表达式
1.7.2013
我们来分情况讨论。第一种情况,当Δ大于0时,右边的分式就是正数。我们可以直接开平方,得到 x + b/(2a) 等于正负根号下(b²-4ac)再除以2a。然后把b/(2a)移到右边,就得到了两个不相等的实数根。
‹#›
根的三种情况
情况三:
此时,0, 方程两边均为正数。方程为:
我们知道,任何实数的平方都不可能是负数
所以方程没有实数根。
02 探究新知——一元二次方程的通用解法
核心步骤总结
条件
结论
没有实数根
1.7.2013
我们来分情况讨论。第一种情况,当Δ大于0时,右边的分式就是正数。我们可以直接开平方,得到 x + b/(2a) 等于正负根号下(b²-4ac)再除以2a。然后把b/(2a)移到右边,就得到了两个不相等的实数根。
‹#›
对于一元二次方程 的根有三种情况,由的取值来决定:
两个不相等实数根
没有实数根
02 探究新知——一元二次方程的判别式
两个相等实数根
因此把叫作一元二次方程 的根的判别式,通常用希腊字母“”表示,即.
1.7.2013
好了,我们来总结一下根的判别式Δ的作用。对于一元二次方程ax² + bx + c = 0:当Δ大于0时,方程有两个不相等的实数根;当Δ等于0时,方程有两个相等的实数根;当Δ小于0时,方程没有实数根。这个结论非常重要,大家一定要牢记。
‹#›
求根公式
当时, 一元二次方程的实数根可以写为:
这个式子叫做一元二次方程的求根公式。
02 探究新知——一元二次方程的判别式
1.7.2013
刚才我们在Δ大于0的情况下推导出的这个式子,就是一元二次方程的求根公式。只要Δ大于或等于0,我们就可以用这个公式来直接求出方程的根。利用求根公式解方程的方法,就叫做公式法。大家要理解,公式法其实就是配方法的结果,它把配方法的过程固化成了一个公式,让我们解方程变得更加快捷。
‹#›
03 典例精析
例题解析
用公式法解下列方程:
01
02
03
04
1.7.2013
理论学习完了,我们来看几个例题,练习一下公式法的应用。例3有四个小题,涵盖了不同的情况,包括标准形式、系数含根式、需要整理的形式等。我们一个一个来分析。
首先是第(1)题,这是一个标准的一般形式方程,我们可以直接确定a、b、c的值。
第(2)题的特点是系数中包含了二次根式,大家在计算判别式的时候要特别小心,注意运算顺序。
第(3)和第(4)题都不是标准形式,需要大家先去括号、移项,整理成一般形式。特别是第(4)题,注意不要遗漏负号。
右边的总结列出了这几类典型情况,大家在做题时可以对照着检查一下。
‹#›
03 典例精析
例题解析
例题详解
方程:
解:这里。
∴
∴
∴
1.7.2013
理论学习完了,我们来看几个例题,练习一下公式法的应用。例3有四个小题,涵盖了不同的情况,包括标准形式、系数含根式、需要整理的形式等。我们一个一个来分析。
首先是第(1)题,这是一个标准的一般形式方程,我们可以直接确定a、b、c的值。
第(2)题的特点是系数中包含了二次根式,大家在计算判别式的时候要特别小心,注意运算顺序。
第(3)和第(4)题都不是标准形式,需要大家先去括号、移项,整理成一般形式。特别是第(4)题,注意不要遗漏负号。
右边的总结列出了这几类典型情况,大家在做题时可以对照着检查一下。
‹#›
03 典例精析
例题解析
例题详解
方程:
解:这里
∴
∴
∴
1.7.2013
理论学习完了,我们来看几个例题,练习一下公式法的应用。例3有四个小题,涵盖了不同的情况,包括标准形式、系数含根式、需要整理的形式等。我们一个一个来分析。
首先是第(1)题,这是一个标准的一般形式方程,我们可以直接确定a、b、c的值。
第(2)题的特点是系数中包含了二次根式,大家在计算判别式的时候要特别小心,注意运算顺序。
第(3)和第(4)题都不是标准形式,需要大家先去括号、移项,整理成一般形式。特别是第(4)题,注意不要遗漏负号。
右边的总结列出了这几类典型情况,大家在做题时可以对照着检查一下。
‹#›
03 典例精析
例题解析
例题详解
方程:
解:原方程变形,得
∴
∴
∴
∴
1.7.2013
理论学习完了,我们来看几个例题,练习一下公式法的应用。例3有四个小题,涵盖了不同的情况,包括标准形式、系数含根式、需要整理的形式等。我们一个一个来分析。
首先是第(1)题,这是一个标准的一般形式方程,我们可以直接确定a、b、c的值。
第(2)题的特点是系数中包含了二次根式,大家在计算判别式的时候要特别小心,注意运算顺序。
第(3)和第(4)题都不是标准形式,需要大家先去括号、移项,整理成一般形式。特别是第(4)题,注意不要遗漏负号。
右边的总结列出了这几类典型情况,大家在做题时可以对照着检查一下。
‹#›
03 典例精析
例题解析
例题详解
方程:
解:原方程变形,得
∴
∴
∴
∴
1.7.2013
理论学习完了,我们来看几个例题,练习一下公式法的应用。例3有四个小题,涵盖了不同的情况,包括标准形式、系数含根式、需要整理的形式等。我们一个一个来分析。
首先是第(1)题,这是一个标准的一般形式方程,我们可以直接确定a、b、c的值。
第(2)题的特点是系数中包含了二次根式,大家在计算判别式的时候要特别小心,注意运算顺序。
第(3)和第(4)题都不是标准形式,需要大家先去括号、移项,整理成一般形式。特别是第(4)题,注意不要遗漏负号。
右边的总结列出了这几类典型情况,大家在做题时可以对照着检查一下。
‹#›
04 随堂练习
用公式法解下列方程:
1
2
3
4
5
无实数根
1.7.2013
好了,公式法的例题我们讲完了。现在是大家大显身手的时候了。这里有五道练习题,请大家用公式法来解一下。注意解题步骤要规范,特别是要先把方程化为一般形式,再确定a, b, c的值。
‹#›
05 课堂小结
本节课我们学习了什么?
01
求根公式
02
根的判别式
⇔两个不相等的实数根
⇔两个相等的实数根
⇔没有实数根
03
公式法步骤
化 ·化为一般形式
定 ·确定
算 ·计算
判 ·判断根的情况
求 ·代入公式求解
1.7.2013
今天的课就接近尾声了,我们来总结一下。本节课我们学习了两个核心内容:求根公式和根的判别式。求根公式是我们解方程的利器,而判别式则能告诉我们方程有没有根,有几个根。使用公式法的步骤可以总结为五个字:化、定、算、判、求。希望大家能熟练掌握。
‹#›
05 课堂小结
三种解法对比:开平方法、配方法与公式法
开平方法
优点
简单快捷。
缺点
适用范围窄,只适用于特殊形式。
选择建议
方程能直接化成的形式时首选。
配方法
优点
通用有效,适用于所有一元二次方程,是推导公式法的基础。
缺点
步骤相对繁琐。
选择建议
方程是一般形式,或需要将二次函数化为顶点式时使用。
公式法
优点
通用、快捷、步骤固定。
缺点
公式较长,需要准确记忆。
选择建议
适用于所有一元二次方程,是解一元二次方程的首选方法。
1.7.2013
我们已经学习了三种解一元二次方程的方法:开平方法、配方法和公式法。我们来对比一下它们的优缺点。开平方法最简单,但适用范围窄。配方法最通用,但步骤繁琐。公式法兼具了通用性和快捷性,是我们解一元二次方程的首选方法。在实际解题时,我们要根据方程的特点,灵活选择最合适的方法。
‹#›
06 课后巩固
基础题
用公式法解下列方程:
·
提高题
当取何值时,方程
有两个相等的实数根?
思考题
已知关于的方程有实数根,
求参数的取值范围。
1.7.2013
为了巩固今天所学的知识,我给大家布置一些课后作业。基础题要求大家熟练运用公式法解方程。提高题和思考题则需要大家结合判别式来解决含参数的问题,希望大家能认真思考,挑战一下自己。
‹#›
谢谢观看!
数学是思维的体操,愿你在探索中收获智慧!
1.7.2013
今天的课就到这里。公式法是解一元二次方程最通用、最重要的方法,希望大家课后多加练习,熟练掌握。数学是思维的体操,希望大家能在不断的探索中收获智慧。谢谢大家!
‹#›
$