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1课时 开平方法和配方法
人教版数学九年级上册
1.7.2013
同学们好!今天我们将继续探索一元二次方程的世界。上节课我们学习了什么是一元二次方程,那么这节课,我们将学习如何解开它的秘密——也就是如何解一元二次方程。我们将重点学习两种非常重要的方法:开平方法和配方法。让我们一起开始今天的数学之旅吧!
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教学目标
1. 掌握直接开平方法的算理,能求解形如的一元二次方程;理解配方法的原理,能规范运用配方法解数字系数的一元二次方程。【重点】。
2. 经历将一元二次方程 “降次” 转化为一元一次方程的探究过程,体会化归的数学思想,发展代数运算与逻辑推理能力。【重点】。
3. 经历推导求根公式的过程,体会从特殊到一般的数学思想,理解公式法与配方法的内在联系。【难点】。
01 情境导入——从最简单的方程开始
我们已经学习了一元二次方程的概念,那么如何解一元二次方程呢?我们先从一个最简单的方程开始探索。
解方程
思考一
可以利用平方根概念求解吗?
思考二
4开平方等于多少?
结论
因此, 方程 的解是:
或 。
1.7.2013
我们已经知道什么是一元二次方程了,那怎么解它呢?让我们从一个非常简单的方程 x² = 4 开始。大家思考一下,哪个数的平方等于4?没错,2的平方是4,那还有吗?对了,-2的平方也是4。所以这个方程有两个解,x等于2或者x等于-2。这个过程其实就用到了我们今天要学的第一种方法。
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02 新知探究——开平方法
新知探究1:开平方法
这种利用平方根的定义直接开平方来解一元二次方程的方法,叫做开平方法。
一般形式
对于方程可以用直接开平方法求解。
重点提示
核心思想:" 降次"
开平方法的本质是利用平方根的定义,将一个一元二次方程" 降次" 为两个一元一次方程。
1.7.2013
刚才我们解 x² = 4 的方法,就是开平方法。它的定义很简单,就是利用平方根的意义来解方程。
对于一般形式 x² = p,我们都可以尝试用这种方法。
大家要记住,开平方法的核心思想就是"降次",把二次方程变成我们熟悉的一次方程来解。
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02 新知探究——分类讨论
思考:方程 的解的情况与 的取值有何关系?
p > 0
根据平方根的意义, 方程有两个不相等的实数根。
p = 0
方程有两个相等的实数根。
即
p < 0
因为对于任意实数 ,都有 。
所以, 此时方程
无实数根
1.7.2013
那么,是不是所有形如 x² = p 的方程都有解呢?这就要看p的取值了。我们分三种情况讨论:当p大于0时,方程有两个不相等的实数根;当p等于0时,方程有两个相等的实数根,都是0;当p小于0时,因为任何实数的平方都不可能是负数,所以方程没有实数根。这个分类讨论非常重要,请大家务必掌握。
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02 新知探究——换元思想
问题
我们会解了,那么如何解方程呢?
换元思想
整体换元
把看成一个整体, 设。
转化求解
原方程变为,得。
回代还原
因为, 所以。
一元二次方程
两个一元一次方程
思考时刻
" 降次" 的体现
把未知数的次数由"二次"降低为"一次",我们称之为" 降次"
1.7.2013
我们已经会解 x² = p 了,那如果方程变成了 (x + 3)² = 5 这样的形式,该怎么办呢?这里我们可以用一个非常重要的数学思想——换元思想。我们把括号里的 x+3 看成一个整体,比如设它为y,方程就变成了 y² = 5,这就回到了我们熟悉的形式。解出y等于正负根号5,再把y换回x+3,就得到了两个一元一次方程。这个过程就是"降次"思想的完美体现。
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应用开平方法解方程
(1)
(2)
02 新知探究——新知应用
1.7.2013
理论学习完了,我们来看两个例题,巩固一下开平方法的应用。例1有两个小题,一个是标准形式的变形,另一个是含有括号的形式。请大家先自己尝试解一下,然后我们一起来分析。
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例题详解
方程: 4x² - 3 = 0
解:(1)移项,得
系数化为1,得
开平方,得
,即
所以, 原方程的解为:
核心步骤总结
1. 移项
将常数项移到等号右边。
2. 系数化为1
方程两边同时除以二次项系数。
3. 开平方
根据平方根的意义求解。
02 新知探究——新知应用
1.7.2013
我们来看第一小题,4x² - 3 = 0。首先,我们需要把它变成 x² = p 的形式。第一步,移项,把-3移到右边变成+3。第二步,系数化为1,两边同时除以4,得到x² = 3/4。第三步,开平方,x就等于正负根号下3/4,化简后就是正负二分之根号三。大家看,解题步骤非常清晰。
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例题详解
方程: (x + 2)² - 9 = 0
解:(1)移项,得
开平方,得
,即
即 或
核心步骤总结
1. 移项
将常数项移到等号右边。
2. 系数化为1
将括号内的整体看作一个未知数进行开平方。
3. 开平方
解得到的两个一元一次方程。
02 新知探究——新知应用
所以, 原方程的解为:
1.7.2013
我们来看第一小题,4x² - 3 = 0。首先,我们需要把它变成 x² = p 的形式。第一步,移项,把-3移到右边变成+3。第二步,系数化为1,两边同时除以4,得到x² = 3/4。第三步,开平方,x就等于正负根号下3/4,化简后就是正负二分之根号三。大家看,解题步骤非常清晰。
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02 新知探究——开平方法的局限性
回顾我们已经掌握的开平方法, 思考它能否解决所有的一元二次方程。
回顾
我们已经学会了用开平方法解形如或的方程。
新问题
如何解方程:
思考
这个方程能直接用开平方法解吗?为什么?
不能, 因为方程的左边不是一个完全平方式。
我们可以把方程的左边转化成一个完全平方式, 这就是今天要学的——
配方法
1.7.2013
开平方法虽然简单,但它有局限性,只能解一些特殊形式的方程。比如这个方程 x² + 6x + 4 = 0,它就不能直接用开平方法来解,因为左边不是一个完全平方式。那怎么办呢?我们能不能想办法把它变成我们能解的形式呢?答案是肯定的,这就是我们接下来要学习的配方法。
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02 新知探究——配方法
回顾公式:
思考: 如何将配成完全平方?
把看成,比较和,你有什么发现?
总结发现
要把配成完全平方需加上。
注意:如果是等式,要在等式两边同时加;也可以在等式的一边,加的同时减去。
1.7.2013
刚才我们提到了配方的关键,大家一定要记住这个口诀:方程两边同时加上"一次项系数一半的平方"。比如刚才的例子,一次项系数是6,一半是3,平方是9,所以两边加9。为什么要两边同时加呢?这是为了保证等式仍然成立,这是我们解方程的根本依据。
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02 新知探究——配方法
配方的关键
方程两边同时加上——
" 一次项系数一半的平方"
验证:以为例
一次项系数
6
取一半
6 ÷ 2 =3
平方
3² =9
∴ 两边同时加上9
重点提示
为什么两边同时加?
依据——
等式的基本性质
等式两边同时加上同一个数,等式仍然成立。
1.7.2013
刚才我们提到了配方的关键,大家一定要记住这个口诀:方程两边同时加上"一次项系数一半的平方"。比如刚才的例子,一次项系数是6,一半是3,平方是9,所以两边加9。为什么要两边同时加呢?这是为了保证等式仍然成立,这是我们解方程的根本依据。
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02 新知探究——配方法
目标:将左边配成完全平方式
STEP 01
移项
将常数项移到等号右边,使左边只留下二次项和一次项。
STEP 02
配方
在等式两边同时加上一个常数,使左边成为完全平方式。
对于 ,需要加上。
STEP 03
变形
左边写成完全平方形式, 右边计算结果。
1.7.2013
那么如何配方呢?我们以 x² + 6x + 4 = 0 为例。第一步,移项,把常数项4移到右边,得到x² + 6x = -4。第二步,也是最关键的一步,配方。我们要在等式两边同时加上一个数,让左边变成完全平方式。这个数是多少呢?就是一次项系数6的一半的平方,也就是3的平方,等于9。所以两边同时加9。第三步,变形,左边就变成了(x+3)²,右边是5。看,我们成功地把它变成了可以用开平方法解的形式!
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02 新知探究——概念形成
概念定义: 配方法
像上面那样, 通过配成完全平方形式来解一元二次方程的方法, 叫做配方法。
本质
配方法的本质是通过配方,将一个一元二次方程转化为的形式,从而运用开平方法来求解。
它体现了转化和降次的数学思想。
核心
配方法的核心是" 转化" 思想。
目的
配方法的目的是为了" 降次"。
方法
配方法是解一元二次方程的通用方法。
1.7.2013
现在我们可以给配方法下一个正式的定义了:通过配成完全平方形式来解一元二次方程的方法,就叫做配方法。大家要理解,配方法的本质其实就是一种转化思想,它把一个我们不会解的一般形式的方程,转化成了我们会解的特殊形式的方程,从而实现降次。这是一种非常重要且通用的方法。
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03 典例精析
例题解析 · 解下列方程:
01
02
03
1.7.2013
理论讲完了,我们来看例2,这三个方程分别代表了配方法应用的三种不同情况。第一个是二次项系数为1的情况,第二个是二次项系数不为1的情况,第三个是没有实数根的情况。我们一个一个来分析。
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例题详解
方程:
解:(1)移项,得
配方,得
由此可得
.
03 典例精析
1.7.2013
我们来看第一小题,4x² - 3 = 0。首先,我们需要把它变成 x² = p 的形式。第一步,移项,把-3移到右边变成+3。第二步,系数化为1,两边同时除以4,得到x² = 3/4。第三步,开平方,x就等于正负根号下3/4,化简后就是正负二分之根号三。大家看,解题步骤非常清晰。
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例题详解
方程:
解:(1)移项,得
配方,得
由此可得
.
03 典例精析
化系数为1,得
1.7.2013
我们来看第一小题,4x² - 3 = 0。首先,我们需要把它变成 x² = p 的形式。第一步,移项,把-3移到右边变成+3。第二步,系数化为1,两边同时除以4,得到x² = 3/4。第三步,开平方,x就等于正负根号下3/4,化简后就是正负二分之根号三。大家看,解题步骤非常清晰。
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例题详解
方程:
解:(1)移项,得
配方,得
因为实数的平方不会是负数,所以取任何实数时,2 都是非负数,因此原方程没有实数根。
03 典例精析
化系数为1,得
1.7.2013
我们来看第一小题,4x² - 3 = 0。首先,我们需要把它变成 x² = p 的形式。第一步,移项,把-3移到右边变成+3。第二步,系数化为1,两边同时除以4,得到x² = 3/4。第三步,开平方,x就等于正负根号下3/4,化简后就是正负二分之根号三。大家看,解题步骤非常清晰。
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03 典例精析——配方法步骤总结
用配方法解一元二次方程的一般步骤:
STEP 01
化1
将二次项系数化为1(方程两边同时除以)。
STEP 02
移项
将常数项移到方程右边。
STEP 03
配方
方程两边同时加上一次项系数一半的平方。
STEP 04
变形与求解
将方程左边写成完全平方的形式, 右边合并同类项。
若右边非负, 用开平方法求解;若为负, 则方程无实数根。
1.7.2013
通过刚才的例题,我们来总结一下用配方法解一元二次方程的一般步骤。第一步,化1,把二次项系数变成1。第二步,移项,把常数项移到右边。第三步,配方,两边同时加上一次项系数一半的平方。第四步,变形并求解,把左边写成完全平方形式,然后根据右边的符号判断方程是否有解,并求解。这四个步骤大家一定要牢记。
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04 随堂练习
练习1: 解下列方程:
1
2
3
4
5
6
1.7.2013
好了,理论和例题都讲完了,现在是大家大显身手的时候了。这里有六道练习题,请大家用我们刚刚学的开平方法来解一下。注意观察每道题的形式,看看需要怎样变形才能用开平方法。给大家几分钟时间,稍后我们一起对答案。
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04 随堂练习
练习2: 用配方法解下列方程:
01
02
03
04
无实数根
1.7.2013
配方法的步骤大家都记住了吗?现在我们来做几道练习题巩固一下。这里有四道题,涵盖了配方法的各种情况,请大家用配方法来解一下。注意解题步骤要规范,特别是配方的那一步。
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05 课堂小结
本节课我们学习了什么?
重点
掌握开平方法和配方法的解题步骤。
理解配方法的核心思想是" 转化"。
难点
正确进行配方,特别是当二次项系数不为1时。
理解方程两边为何加" 一次项系数一半的平方"。
解题关键
开平方法
观察方程是否为的形式。
配方法
严格按" 化1、移项、配方、变形、求解" 的步骤进行。
1.7.2013
本节课的重点是掌握两种方法的解题步骤,特别是配方法。难点在于正确地进行配方,尤其是当二次项系数不是1的时候。
解题的关键在于,拿到一个方程后,先观察它的形式,如果是特殊形式,就用开平方法;如果是一般形式,就用配方法。
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05 课堂小结
一元二次方程的解法回顾
01
开平方法
适用形式:
核心:
利用平方根的意义,实现" 降次"。
关键:
注意 或 的取值范围。
02
配方法
适用范围:
任何一元二次方程。
核心思想:
通过配方,将一般形式转化为
的形式。
关键步骤:
化1、移项、配方、变形、求解
03
数学思想
降次
将二次方程转化为一次方程。
转化
将未知问题转化为已知问题。
1.7.2013
好了,今天我们学习了两种解一元二次方程的方法。我们来回顾一下。开平方法适用于特殊形式的方程,核心是利用平方根的意义降次。配方法适用于所有一元二次方程,核心思想是转化,通过配方把一般形式变成特殊形式。这两种方法都体现了"降次"和"转化"的重要数学思想。
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06 课后巩固
基础题
1. 用开平方法解下列方程:
(
2. 用配方法解下列方程:
提高题
用配方法解下列方程:
思考题
请尝试用配方法证明:无论 取何实数,代数式
的值恒大于零。
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掌握两种方法的基本应用。提高题则需要大家处理二次项系数不为1的情况。思考题是一个证明题,需要大家运用配方法来解决,希望大家能认真思考。
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感谢聆听!
数学的魅力在于化繁为简,希望同学们能掌握" 降次" 的思想,
在数学的世界里不断探索!
1.7.2013
今天的课就到这里。数学的魅力就在于能够把复杂的问题变得简单,希望通过今天的学习,大家能够掌握"降次"这个强大的思想工具,在数学的世界里继续探索,发现更多的乐趣。感谢大家的聆听!
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