Квадратные уравнения формулы и примеры – Методы решения квадратных уравнений. Формула Виета для квадратного уравнения

Квадратные уравнения: приведённые уравнения, формулы корней

Квадратное уравнение или уравнение второй степени с одним неизвестным – это уравнение, которое после преобразований может быть приведено к следующему виду:

ax² + bx + c = 0  – квадратное уравнение

где x – это неизвестное, а a, b и c – коэффициенты уравнения. В квадратных уравнениях a называется первым коэффициентом (a ≠ 0), b называется вторым коэффициентом, а c называется известным или свободным членом.

Уравнение:

ax² + bx + c = 0

называется полным квадратным уравнением. Если один из коэффициентов b или c равен нулю или нулю равны оба эти коэффициента, то уравнение представляют в виде неполного квадратного уравнения.

Приведённое квадратное уравнение

Полное квадратное уравнение можно привести к более удобному виду, разделив все его члены на

a, то есть на первый коэффициент:

Затем можно избавиться от дробных коэффициентов обозначив их буквами p и q:

если	b	= p,  а	c	= q,  то получится   x2 + px + q = 0
	a		a

Уравнение   x² + px + q = 0   называется приведённым квадратным уравнением. Следовательно любое квадратное уравнение, в котором первый коэффициент равен 1, можно назвать приведённым.

Например, уравнение:

x² + 10x — 5 = 0

является приведённым, а уравнение:

-3x² + 9x — 12 = 0

можно заменить приведённым уравнением, разделив все его члены на -3:

x² — 3x + 4 = 0

Решение квадратных уравнений

Чтобы решить квадратное уравнение, надо привести его к одному из следующих видов:

ax² + bx + c = 0

ax² + 2kx + c = 0

x² + px + q = 0

Для каждого вида уравнения есть своя формула нахождения корней:

Вид уравнения	Формула корней
ax2 + bx + c = 0
ax2 + 2kx + c = 0
x2 + px + q = 0	или если коэффициент p нечётный

Обратите внимание на уравнение:

ax² + 2kx + c = 0

это преобразованное уравнение   ax² + bx + c = 0, в котором коэффициент b

– четный, что позволяет его заменить на вид 2k. Поэтому формулу нахождения корней для этого уравнения можно упростить, подставив в неё 2k вместо b:

Пример 1. Решить уравнение:

3x² + 7x + 2 = 0

Так как в уравнении второй коэффициент не является чётным числом, а первый коэффициент не равен единице, то искать корни будем по самой первой формуле, называемой общей формулой нахождения корней квадратного уравнения. Сначала определим чему равны коэффициенты:

a = 3, b = 7, c = 2

Теперь, для нахождения корней уравнения, просто подставим значения коэффициентов в формулу:

x1 =	-2	= —	1	,   x2 =	-12	= -2
	6		3		6

Пример 2:

x² — 4x — 60 = 0

Определим чему равны коэффициенты:

a = 1, b = -4, c = -60

Так как в уравнении второй коэффициент – чётное число, то будем использовать формулу для квадратных уравнений с чётным вторым коэффициентом:

x₁ = 2 + 8 = 10,   x₂ = 2 — 8 = -6

Ответ: 10, -6.

Пример 3.

y² + 11y = y — 25

Приведём уравнение к общему виду:

y² + 11y = y — 25

y² + 11y — y + 25 = 0

y² + 10y + 25 = 0

Определим чему равны коэффициенты:

a = 1, p = 10, q = 25

Так как первый коэффициент равен 1, то будем искать корни по формуле для приведённых уравнений с чётным вторым коэффициентом:

Ответ: -5.

Пример 4.

x² — 7x + 6 = 0

Определим чему равны коэффициенты:

a = 1, p = -7, q = 6

Так как первый коэффициент равен 1, то будем искать корни по формуле для приведённых уравнений с нечётным вторым коэффициентом:

x₁ = (7 + 5) : 2 = 6,   x₂ = (7 — 5) : 2 = 1

Ответ: 6, 1.

naobumium.info

Методы решения квадратных уравнений. Формула Виета для квадратного уравнения

Квадратные уравнения часто появляются в ряде задач по математике и физике, поэтому уметь их решать должен каждый школьник. В этой статье подробно рассматриваются основные методы решения уравнений квадратных, а также приводятся примеры их использования.

Какое уравнение называется квадратным

В первую очередь ответим на вопрос этого пункта, чтобы лучше понимать, о чем пойдет речь в статье. Итак, уравнение квадратное имеет следующий общий вид: c + b*x+a*x²=0, где a, b, c — некоторые числа, которые называются коэффициентами. Здесь a≠0 — это обязательное условие, в противном случае указанное уравнение вырождается в линейное. Остальные коэффициенты (b, c) могут принимать абсолютно любые значения, включая ноль. Так, выражения типа a*x²=0, где b=0 и c=0 или c+a*x²=0,где b=0, или b*x+a*x²=0, где c=0 — это тоже уравнения квадратные, которые называют неполными, поскольку в них либо линейный коэффициент b равен нулю, либо нулевым является свободный член c, либо они оба зануляются.

Уравнение, в котором a=1, называют приведенным, то есть оно вид имеет: x² + с/a + (b/a)*x =0.

Решение квадратного уравнения заключается в нахождении таких значений x, которые удовлетворяют его равенству. Эти значения называются корнями. Поскольку рассматриваемое уравнение — это выражение второй степени, то это означает, что максимальное число его корней не может превышать двух.

Какие методы решения уравнений квадратных существуют

В общем случае существует 4 метода решения. Ниже перечисляются их названия:

1. Разложение на множители.
2. Дополнение до квадрата.
3. Использование известной формулы (через дискриминант).
4. Способ решения геометрический.

Как понятно из приведенного списка, первые три метода являются алгебраическими, поэтому они используются чаще, чем последний, который предполагает построение графика функции.

Существует еще один способ решения по теореме Виета уравнений квадратных. Его можно было бы включить 5-м в список выше, однако, это не сделано, поскольку теорема Виета является простым следствием 3-го метода.

Далее в статье рассмотрим подробнее названные способы решения, а также приведем примеры их использования для нахождения корней конкретных уравнений.

Метод №1. Разложение на множители

Для этого метода в математике квадратных уравнений существует красивое название: факторизация. Суть этого способа заключается в следующем: необходимо квадратное уравнение представить в виде произведения двух членов (выражений), которое должно равняться нулю. После такого представления можно воспользоваться свойством произведения, которое будет равно нулю только тогда, когда один или несколько (все) его членов являются нулевыми.

Теперь рассмотрим последовательность конкретных действий, которые нужно выполнить, чтобы найти корни уравнения:

1. Перебросить все члены в одну часть выражения (например, в левую) так, чтобы в другой его части (правой) остался только 0.
2. Представить сумму членов в одной части равенства в виде произведения двух линейных уравнений.
3. Приравнять каждое из линейных выражений к нулю и решить их.

Как видно, алгоритм факторизации является достаточно простым, тем не менее, у большинства школьников возникают трудности во время реализации 2-го пункта, поэтому поясним его подробнее.

Чтобы догадаться, какие 2-а линейных выражения при умножении их друг на друга дадут искомое квадратное уравнение, необходимо запомнить два простых правила:

• Линейные коэффициенты двух линейных выражений при умножении их друг на друга должны давать первый коэффициент квадратного уравнения, то есть число a.
• Свободные члены линейных выражений при их произведении должны давать число c искомого уравнения.

После того, как подобраны все числа множителей, следует выполнить их перемножение, и если они дают искомое уравнение, тогда переходить к пункту 3 в изложенном выше алгоритме, в противном случае следует изменить множители, но делать это нужно так, чтобы приведенные правила всегда выполнялись.

Пример решения методом факторизации

Покажем наглядно, как алгоритм решения уравнения квадратного составить и найти неизвестные корни. Пусть дано произвольное выражение, например, 2*x-5+5*x²-2*x² = x²+2+x²+1. Перейдем к его решению, соблюдая последовательность пунктов от 1-го до 3-х, которые изложены в предыдущем пункте статьи.

Пункт 1. Перенесем все члены в левую часть и выстроим их в классической последовательности для квадратного уравнения. Имеем следующее равенство: 2*x+(-8)+x²=0.

Пункт 2. Разбиваем на произведение линейных уравнений. Поскольку a=1, а с=-8, то подберем, например, такое произведение (x-2)*(x+4). Оно удовлетворяет изложенным в пункте выше правилам поиска предполагаемых множителей. Если раскрыть скобки, то получим: -8+2*x+x², то есть получается точно такое же выражение, как в левой части уравнения. Это означает, что мы правильно угадали множители, и можно переходить к 3-му пункту алгоритма.

Пункт 3. Приравниваем каждый множитель нулю, получаем: x=-4 и x=2.

Если возникают какие-либо сомнения в полученном результате, то рекомендуется выполнить проверку, подставляя найденные корни в исходное уравнение. В данном случае имеем: 2*2+2²-8=0 и 2*(-4)+(-4)²-8=0. Корни найдены правильно.

Таким образом, методом факторизации мы нашли, что заданное уравнение два корня различных имеет: 2 и -4.

Метод №2. Дополнение до полного квадрата

В алгебре уравнений квадратных метод множителей не всегда может использоваться, поскольку в случае дробных значений коэффициентов квадратного уравнения возникают сложности в реализации пункта 2 алгоритма.

Метод полного квадрата, в свою очередь, является универсальным и может применяться для квадратных уравнений любого типа. Суть его заключается в выполнении следующих операций:

1. Члены уравнения, содержащие коэффициенты a и b, необходимо перебросить в одну часть равенства, а свободный член c — в другую.
2. Далее, следует части равенства (правую и левую) разделить на коэффициент a, то есть представить уравнение в приведенном виде (a=1).
3. Сумму членов с коэффициентами a и b представить в виде квадрата линейного уравнения. Поскольку a=1, то линейный коэффициент будет равен 1, что касается свободного члена уравнения линейного, то он равен должен быть половине линейного коэффициента приведенного уравнения квадратного. После того, как составлен квадрат линейного выражения, необходимо в правую часть равенства, где находится свободный член, добавить соответствующее число, которое получается при раскрытии квадрата.
4. Взять квадратный корень со знаками «+» и «-» и решить полученное уже уравнение линейное.

Описанный алгоритм может на первый взгляд быть воспринят, как достаточно сложный, однако, на практике его реализовать проще, чем метод факторизации.

Пример решения с помощью дополнения до полного квадрата

Приведем пример уравнения квадратного для тренировки его решения методом изложенным в предыдущем пункте. Пусть дано уравнение квадратное -10 — 6*x+5*x² = 0. Начинаем решать его, следуя описанному выше алгоритму.

Пункт 1. Используем метод переброски при решении уравнений квадратных, получаем: — 6*x+5*x² = 10.

Пункт 2. Приведенный вид этого уравнения получается путем деления на число 5 каждого его члена (если равенства обе части поделить или умножить на одинаковое число, то равенство сохранится). В результате преобразований получим: x² — 6/5*x = 2.

Пункт 3. Половина от коэффициента — 6/5 равна -6/10 = -3/5, используем это число для составления полного квадрата, получаем: (-3/5+x)². Раскроем его и полученный свободный член следует вычесть из части равенства левой, чтобы удовлетворить исходному виду квадратного уравнения, что эквивалентно его добавлению в правую часть. В итоге получаем: (-3/5+x)² = 59/25.

Пункт 4. Вычисляем квадратный корень с положительным и отрицательным знаками и находим корни: x = 3/5±√59/5 = (3±√59)/5. Два найденных корня имеют значения: x₁ = (√59+3)/5 и x₁ = (3-√59)/5.

Поскольку проведенные вычисления связаны с корнями, то велика вероятность допустить ошибку. Поэтому рекомендуется проверить правильность корней x₂ и x₁. Получаем для x₁: 5*((3+√59)/5)²-6*(3+√59)/5 — 10 = (9+59+6*√59)/5 — 18/5 — 6*√59/5-10 = 68/5-68/5 = 0. Подставляем теперь x₂: 5*((3-√59)/5)²-6*(3-√59)/5 — 10 = (9+59-6*√59)/5 — 18/5 + 6*√59/5-10 = 68/5-68/5 = 0.

Таким образом, мы показали, что найденные корни уравнения являются истинными.

Метод №3. Применение известной формулы

Этот метод решения уравнений квадратных является, пожалуй, самым простым, поскольку он заключается в подставлении коэффициентов в известную формулу. Для его использования не нужно задумываться о составлении алгоритмов решения, достаточно запомнить только одну формулу. Она приведена на рисунке выше.

В этой формуле подкоренное выражение (b²-4*a*c) называется дискриминантом (D). От его значения зависит то, какие корни получатся. Возможны 3-и случая:

• D>0, тогда уравнение корня два имеет действительных и разных.
• D=0, тогда получается корень один, который можно вычислить из выражения x = -b/(a*2).
• D<0, тогда получается два различных мнимых корня, которые представляются в виде комплексных чисел. Например, число 3-5*i является комплексным, при этом мнимая единица i удовлетворяет свойству: i²=-1.

Пример решения через вычисление дискриминанта

Приведем пример уравнения квадратного для тренировки использования приведенной выше формулы. Найдем корни для -3*x²-6+3*x+4*x = 0. Для начала вычислим значение дискриминанта, получаем: D = b²-4*a*c = 7²-4*(-3)*(-6) = -23.

Поскольку получен D<0, значит, корни рассматриваемого уравнения являются числами комплексными. Найдем их, подставив найденное значение D в приведенную в предыдущем пункте формулу (она также представлена на фото выше). Получим: x = 7/6±√(-23)/(-6) = (7±i*√23)/6.

Метод №4. Использование графика функции

Он также называется графическим методом решения уравнений квадратных. Следует сказать, что применяется он, как правило, не для количественного, а для качественного анализа рассматриваемого уравнения.

Суть метода заключается в построении графика функции квадратичной y = f(x), который представляет собой параболу. Затем, необходимо определить, в каких точках пересекает ось абсцисс (X) парабола, они и будут корнями соответствующего уравнения.

Чтобы сказать, будет ли парабола пересекать ось X, достаточно знать положение ее минимума (максимума) и направление ее ветвей (они могут либо возрастать, либо убывать). Следует запомнить два свойства этой кривой:

• Если a>0 — параболы ветви направлены вверх, наоборот, если a<0, то они идут вниз.
• Координата минимума (максимума) параболы всегда равна x = -b/(2*a).

Например, необходимо определить, имеет ли корни уравнение -4*x+5*x²+10 = 0. Соответствующая парабола будет направлена вверх, поскольку a=5>0. Ее экстремум имеет координаты: x=4/10=2/5, y=-4*2/5+5*(2/5)²+10 = 9,2. Поскольку минимум кривой лежит над осью абсцисс (y=9,2), то она не пересекает последнюю ни при каких значениях x. То есть действительных корней приведенное уравнение не имеет.

Теорема Виета

Как выше было отмечено, эта теорема является следствием метода №3, который основан на применении формулы с дискриминантом. Суть теоремы Виета заключается в том, что она позволяет связать в равенство коэффициенты уравнения и его корни. Получим соответствующие равенства.

Воспользуемся формулой для вычисления корней через дискриминант. Сложим два корня, получаем: x₁+x₂ = -b/a. Теперь умножим корни друг на друга: x_1*x₂, после ряда упрощений получается число c/a.

Таким образом, для решения уравнений квадратных по теореме Виета можно использовать полученных два равенства. Если все три коэффициента уравнения известны, тогда корни можно найти путем решения соответствующей системы из этих двух уравнений.

Пример использования теоремы Виета

Необходимо составить квадратное уравнение, если известно, что оно имеет вид x²+c = -b*x и корни его равны 3 и -4.

Поскольку в рассматриваемом уравнении a=1, то формулы Виета будут иметь вид: x₂+x₁ =-b и x₂*x₁= с. Подставляя известные значения корней, получаем: b = 1 и c = -12. В итоге восстановленное уравнение квадратное приведенное будет вид иметь: x²-12 = -1*x. Можно подставить в него значение корней и убедиться, что равенство выполняется.

Обратное применение Виета теоремы, то есть вычисление корней по известному виду уравнения, позволяет для небольших целых чисел a, b и c быстро (интуитивно) находить решения.

fb.ru

4. Квадратные уравнения ⋆ Social AstroWay- Развлекательно-информационный портал

На данном уроке мы вспомним метод выделения полного квадрата, решим с помощью него несколько конкретных квадратных уравнений. Затем выведем

общую формулу для корней квадратных уравнений.

Метод выделения полного квадрата на примере решения квадратного уравнения

Напомним, что квадратным уравнением называется уравнение вида:

, причем .

На прошлом уроке мы рассмотрели неполные квадратные уравнения и методы их решения. Сейчас мы поговорим о полных квадратных уравнениях, то есть уравнениях, в которых ни один из коэффициентов не равен 0 ().

Основной метод, который используется для выведения формул корней квадратных уравнений, – метод выделения полного квадрата. Мы уже изучали его в 7 классе, однако необходимо вспомнить его более подробно.

Рассмотрим несколько конкретных примеров квадратных уравнений, которые мы решим с помощью использования этого метода.

Пример 1

Решить квадратное уравнение: .

Решение:

Коэффициенты данного квадратного уравнения: .

Для применения метода выделения полного квадрата воспользуемся следующей формулой: .

Метод выделения полного квадрата для данного примера состоит в том, чтобы подобрать число  так, чтобы . Значит, .

Получаем:

Данное уравнение можно решать двумя способами.

Способ 1

. Отсюда или: , или: .

Ответ:.

Способ 2

. Произведение равно 0 тогда и только тогда, когда хотя бы один из его множителей равен 0. Поэтому данное уравнение эквивалентно двум:  и: .

Ответ:.

Более сложный случай использования метода выделения полного квадрата

Мы рассмотрели метод выделения полного квадрата на частном примере. Давайте рассмотрим еще один, чуть более сложный пример, в котором старший коэффициент не будет равняться 1.

Пример 2

Решить квадратное уравнение: .

Решение:

Коэффициенты данного квадратного уравнения: .

Прежде чем выделять полный квадрат, вынесем 2 за скобки в первых двух слагаемых: .

Теперь в скобках выделим полный квадрат. Опять же, необходимо подобрать  так, чтобы: .

Получаем следующее уравнение:

.

Отсюда:

.

Отсюда:  или .

Ответ: .

Вывод формулы корней квадратного уравнения

 Разобрав конкретные примеры, можем перейти к получению общей формулы корней квадратного уравнения.

Итак, рассмотрим уравнение . Вынесем старший коэффициент за скобки в первых двух слагаемых: . Теперь выделим в скобочках полный квадрат: .

Далее: .

Теперь поделим обе части уравнения на , так как знаем, что в квадратном уравнении : .

Выражение  называется дискриминантом квадратного уравнения и обозначается буквой .

Пока мы будем считать, что в нашем уравнении , то есть из него можно извлечь корень.

Тогда получаем: . Или:

.

Это и есть формула для корней квадратного уравнения в общем виде.

Если расписать ее, то можно получить две формулы для каждого из корней:

Если теперь мы вернемся к нашим примерам, то в уравнении  дискриминант равен: . Тогда:

Применение полученных формул, выводы

На этом уроке мы вспомнили метод выделения полного квадрата, разобрали решение конкретных квадратных уравнений с помощью этого метода. Кроме того, мы вывели формулу корней квадратного уравнения и узнали, что такое дискриминант.

На следующем уроке мы рассмотрим применение формул корней квадратных уравнений.

 

Список литературы

Башмаков М.И. Алгебра, 8 класс. – М.: Просвещение, 2004.

Дорофеев Г.В., Суворова С.Б., Бунимович Е.А. и др. Алгебра, 8. 5-е изд. – М.: Просвещение, 2010.

Никольский С.М., Потапов М.А., Решетников Н.Н., Шевкин А.В. Алгебра, 8 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2006.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» (Источник).

Прикладная математика (Источник).

Bymath.net (Источник).

 

Домашнее задание

№ 427-429, Дорофеев Г.В., Суворова С.Б., Бунимович Е.А. и др. Алгебра, 8. 5-е изд. – М.: Просвещение. 2010 г.

Решите уравнения: а) , б) , в), г) .

Решите уравнения: а) , б) , в) .

Источник Редактор InternetUrok.ru

astroway.info

определение, формулы и примеры решения

Квадратные уравнения отличаются от линейных наличием одного неизвестного, возведенного во вторую степень. В классическом (каноническом) виде множители a, b и свободный член c  – не равны нулю.

Определение квадратного уравнения

Квадратное уравнение – это уравнение, в котором левая часть равна нулю, а правая — представляет собой трехчлен второй степени вида:

Решить трехчлен или отыскать его корни значит найти значения x, при которых равенство становится верным. Отсюда следует, что корнями такого уравнения называют значения переменной x.

Поиск корней через формулу дискриминанта

Пример может иметь одно или два корня, а может не иметь ни одного. Есть очень простой и понятный алгоритм действий для определения количества решений. Для этого достаточно найти дискриминант – специальную расчетную величину, используемую при поиске корней. Формула для вычислений выглядит следующим образом:

В зависимости от полученного результата можно сделать следующие выводы:

• имеется два корня, если D > 0;
• имеется одно решение, если D = 0;
• корней нет, если D < 0.

В последнем случае ответ можно считать найденным — «решений нет». Дело в том, что дальнейшие вычисления потребуют извлечь корень квадратный дискриминанта, чего абсолютно точно нельзя сделать с отрицательным числом.

Если же D ≥ 0, то нужно продолжить расчеты по формуле:

Значение x1 будет равно , а x2 − . Если же D = 0, то знак «±» теряет какой-либо смысл, потому что √0 = 0. В этом случае единственный корень равен .

Примеры решения квадратного уравнения

Алгоритм решения многочлена очень прост:

1. Привести выражение к классическому виду.
2. Определить имеются ли корни квадратного уравнение (формула дискриминанта).
3. Если D ≥ 0, то найти значения переменной x с помощью любого из известных способов.

Приведем наглядный пример, как решить квадратное уравнение.

Задача 1. Найти корни и графически обозначить область решения уравнения 6x + 8 — 2×2 = 0.

Сначала, необходимо привести равенство к каноническому виду ax2+bx+c=0. Для этого переставим слагаемые многочлена местами.

Затем, упростим выражение, избавившись от коэффициента перед x2. Умножим левую и правую часть на (-1)⁄2, в результате получим:

Преимущества формул для нахождения корней квадратного уравнения через дискриминант заключается в том, что с их помощью можно решить любой трехчлен второй степени.

Итак, в приведенном многочлене a=1, b=-3, а c=-4. Вычислим значение дискриминанта для конкретного примера.

Значит, уравнение имеет два корня. Чтобы графически найти область решения примера нужно построить параболу, функция которой равна  .

Графики выражения будут выглядеть следующим образом:

В рассматриваемом примере D>0, следовательно,  корней  – два.

Совет 1: Если множитель a – отрицательное число, необходимо умножить обе части примера на (-1).

Совет 2: Если в примере присутствуют дроби, постарайтесь избавиться от них, помножив левую и правую сторону выражения на обратные числа.

Совет 3: Всегда следует приводить уравнение к каноническому виду, это поможет исключить вероятность путаницы в коэффициентах.

Теорема Виета

Существуют методы, позволяющие значительно сократить вычисления. К ним относят теорему Виета. Данный способ можно применить не ко всем типам уравнений, а только если множитель при переменной x2 равен единице, то есть a = 1.

Рассмотрим данное утверждение на конкретных примерах:

1. 5×2 — 2x + 9 = 0 − применение теоремы в данном случае нецелесообразно, так как a = 5;
2. –x2 + 11x — 8 = 0 − a = -1, значит решать уравнение способом Виета можно только после приведения к классическому виду, т. е. умножив обе части на -1;
3. x2 + 4x – 5 = 0 − это задание идеально подходит для разбора метода решения.

Для того, чтобы быстро найти корни выражения, необходимо подобрать пару значений x, при которых справедлива следующая система линейных уравнений:

Решать такую систему следует методом подбора, иначе вычисления только усложнятся. Например, для выражения x2 +4x – 5 = 0 условия выглядят так:

Подбираем вероятные значения и получаем x1 = 1 и x2 = -5.
Выполним проверку найденных ответов, поочередно подставив x1 и x2 в первоначальный пример.

Частные случаи решения

Существует вариант формул дискриминанта для уравнений с четным значением второго коэффициента — b.

Данные формулы не обязательны для запоминания и о них не всегда пишут в учебниках, однако, их применение может сэкономить время при поиске решения. Чем проще формулы для расчета, тем меньше вероятность совершить ошибки в вычислениях.

 

Похожие статьи

Рекомендуем почитать:

karate-ege.ru

10 способов решения квадратных уравнений

Копьевская сельская средняя общеобразовательная школа

10 способов решения квадратных уравнений

Автор: Реутова Екатерина Викторовна, 11 кл.

Руководитель: Патрикеева Галина Анатольевна,

учитель математики

с.Копьево, 2007

Содержание

1. История развития квадратных уравнений

1.1 Квадратные уравнения в Древнем Вавилоне

1.2 Как составлял и решал Диофант квадратные уравнения

1.3 Квадратные уравнения в Индии

1.4 Квадратные уравнения у ал- Хорезми

1.5 Квадратные уравнения в Европе XIII — XVII вв

1.6 О теореме Виета

2. Способы решения квадратных уравнений

Заключение

Литература

1. История развития квадратных уравнений

1.1 Квадратные уравнения в Древнем Вавилоне

Необходимость решать уравнения не только первой, но и второй степени еще в древности была вызвана потребностью решать задачи, связанные с нахождением площадей земельных участков и с земляными работами военного характера, а также с развитием астрономии и самой математики. Квадратные уравнения умели решать около 2000 лет до н. э. вавилоняне.

Применяя современную алгебраическую запись, можно сказать, что в их клинописных текстах встречаются, кроме неполных, и такие, например, полные квадратные уравнения:

X ² + X = ¾; X ² — X = 14,5

Правило решения этих уравнений, изложенное в вавилонских текстах, совпадает по существу с современным, однако неизвестно, каким образом дошли вавилоняне до этого правила. Почти все найденные до сих пор клинописные тексты приводят только задачи с решениями, изложенными в виде рецептов, без указаний относительно того, каким образом они были найдены.

Несмотря на высокий уровень развития алгебры в Вавилоне, в клинописных текстах отсутствуют понятие отрицательного числа и общие методы решения квадратных уравнений.

1.2 Как составлял и решал Диофант квадратные уравнения.

В «Арифметике» Диофанта нет систематического изложения алгебры, однако в ней содержится систематизированный ряд задач, сопровождаемых объяснениями и решаемых при помощи составления уравнений разных степеней.

При составлении уравнений Диофант для упрощения решения умело выбирает неизвестные.

Вот, к примеру, одна из его задач.

Задача 11. «Найти два числа, зная, что их сумма равна 20, а произведение — 96»

Диофант рассуждает следующим образом: из условия задачи вытекает, что искомые числа не равны, так как если бы они были равны, то их произведение равнялось бы не 96, а 100. Таким образом, одно из них будет больше половины их суммы, т.е. 10 + х , другое же меньше, т.е. 10 — х . Разность между ними 2х .

Отсюда уравнение:

(10 + х)(10 — х) = 96

или же:

100 — х² = 96

х² — 4 = 0 (1)

Отсюда х = 2 . Одно из искомых чисел равно 12 , другое 8 . Решение х = -2 для Диофанта не существует, так как греческая математика знала только положительные числа.

Если мы решим эту задачу, выбирая в качестве неизвестного одно из искомых чисел, то мы придем к решению уравнения

у(20 — у) = 96,

у² — 20у + 96 = 0. (2)

Ясно, что, выбирая в качестве неизвестного полуразность искомых чисел, Диофант упрощает решение; ему удается свести задачу к решению неполного квадратного уравнения (1).

1.3 Квадратные уравнения в Индии

Задачи на квадратные уравнения встречаются уже в астрономическом тракте «Ариабхаттиам», составленном в 499 г. индийским математиком и астрономом Ариабхаттой. Другой индийский ученный, Брахмагупта (VII в.), изложил общее правило решения квадратных уравнений, приведенных к единой канонической форме:

ах² + b х = с, а > 0. (1)

В уравнении (1) коэфиценты, кроме а , могут быть и отрицательными. Правило Брахмагупты по существу совпадает с нашим.

В Древней Индии были распространены публичные соревнования в решении трудных задач. В одной из старинных индийских книг говорится по поводу таких соревнований следующее: «Как солнце блеском своим затмевает звезды, так ученый человек затмит славу другого в народных собраниях, предлагая и решая алгебраические задачи». Задачи часто облекались в стихотворную форму.

Вот одна из задач знаменитого индийского математика XII в. Бхаскары.

Задача 13.

«Обезьянок резвых стая А двенадцать по лианам…

Власть поевши, развлекалась. Стали прыгать, повисая…

Их в квадрате часть восьмая Сколько ж было обезьянок,

На поляне забавлялась. Ты скажи мне, в этой стае?»

Решение Бхаскары свидетельствует о том, что он знал о двузначности корней квадратных уравнений (рис. 3).

Соответствующее задаче 13 уравнение:

( x /8)² + 12 = x

Бхаскара пишет под видом:

х² — 64х = -768

и, чтобы дополнить левую часть этого уравнения до квадрата, прибавляет к обеим частям 32² , получая затем:

х² — 64х + 32² = -768 + 1024,

(х — 32)² = 256,

х — 32 = ± 16,

х₁ = 16, х₂ = 48.

1.4 Квадратные уравнения у ал – Хорезми

В алгебраическом трактате ал — Хорезми дается классификация линейных и квадратных уравнений. Автор насчитывает 6 видов уравнений, выражая их следующим образом:

1) «Квадраты равны корнями», т.е. ах² + с = b х.

2) «Квадраты равны числу», т.е. ах² = с.

3) «Корни равны числу», т.е. ах = с.

4) «Квадраты и числа равны корням», т.е. ах² + с = b х.

5) «Квадраты и корни равны числу», т.е. ах² + bx = с.

6) «Корни и числа равны квадратам», т.е. bx + с = ах² .

Для ал — Хорезми, избегавшего употребления отрицательных чисел, члены каждого их этих уравнений слагаемые, а не вычитаемые. При этом заведомо не берутся во внимание уравнения, у которых нет положительных решений. Автор излагает способы решения указанных уравнений, пользуясь приемами ал — джабр и ал — мукабала. Его решения, конечно, не совпадает полностью с нашим. Уже не говоря о том, что оно чисто риторическое, следует отметить, например, что при решении неполного квадратного уравнения первого вида

ал — Хорезми, как и все математики до XVII в., е учитывает нулевого решения, вероятно, потому, что в конкретных практических задачах оно не имеет значения. При решении полных квадратных уравнений ал — Хорезми на частных числовых примерах излагает правила решения, а затем и геометрические доказательства.

Задача 14. «Квадрат и число 21 равны 10 корням. Найти корень» (подразумевается корень уравнения х² + 21 = 10х).

Решение автора гласит примерно так: раздели пополам число корней, получишь 5, умножишь 5 само на себя, от произведения отними 21, останется 4. Извлеки корень из 4, получишь 2. Отними 2 от5, получишь 3, это и будет искомый корень. Или же прибавь 2 к 5, что даст 7, это тоже есть корень.

Трактат ал — Хорезми является первой, дошедшей до нас книгой, в которой систематически изложена классификация квадратных уравнений и даны формулы их решения.

1.5 Квадратные уравнения в Европе XIII — XVII вв

Формулы решения квадратных уравнений по образцу ал — Хорезми в Европе были впервые изложены в « Книге абака», написанной в 1202 г. итальянским математиком Леонардо Фибоначчи. Этот объемистый труд, в котором отражено влияние математики, как стран ислама, так и Древней Греции, отличается и полнотой, и ясностью изложения. Автор разработал самостоятельно некоторые новые алгебраические примеры решения задач и первый в Европе подошел к введению отрицательных чисел. Его книга способствовала распространению алгебраических знаний не только в Италии, но и в Германии, Франции и других странах Европы. Многие задачи из « Книги абака» переходили почти во все европейские учебники XVI — XVII вв. и частично XVIII.

Общее правило решения квадратных уравнений, приведенных к единому каноническому виду:

х² + bx = с,

при всевозможных комбинациях знаков коэффициентов b , с было сформулировано в Европе лишь в 1544 г. М. Штифелем.

Вывод формулы решения квадратного уравнения в общем виде имеется у Виета, однако Виет признавал только положительные корни. Итальянские математики Тарталья, Кардано, Бомбелли среди первых в XVI в. Учитывают, помимо положительных, и отрицательные корни. Лишь в XVII в. Благодаря труда Жирара, Декарта, Ньютона и других ученых способ решения квадратных уравнений принимает современный вид.

1.6 О теореме Виета

Теорема, выражающая связь между коэффициентами квадратного уравнения и его корнями, носящая имя Виета, была им сформулирована впервые в 1591 г. следующим образом: «Если B + D , умноженное на A — A ² , равно BD , то A равно В и равноD ».

Чтобы понять Виета, следует вспомнить, что А , как и всякая гласная буква, означало у него неизвестное (наше х ), гласные же В, D — коэффициенты при неизвестном. На языке современной алгебры вышеприведенная формулировка Виета означает: если имеет место

(а + b )х — х² = ab ,

т.е.

х² — (а + b )х + а b = 0,

то

х₁ = а, х₂ = b .

Выражая зависимость между корнями и коэффициентами уравнений общими формулами, записанными с помощью символов, Виет установил единообразие в приемах решения уравнений. Однако символика Виета еще далека от современного вида. Он не признавал отрицательных чисел и по этому при решении уравнений рассматривал лишь случаи, когда все корни положительны.

2. Способы решения квадратных уравнений

Квадратные уравнения — это фундамент, на котором покоится величественное здание алгебры. Квадратные уравнения находят широкое применение при решении тригонометрических, показательных, логарифмических, иррациональных и трансцендентных уравнений и неравенств. Все мы умеем решать квадратные уравнения со школьной скамьи (8 класс), до окончания вуза.

mirznanii.com

Решение квадратных уравнений по формуле: алгоритм решения

 

Квадратным уравнением называют уравнение вида a*x^2 +b*x+c=0, где a,b,c некоторые произвольные вещественные (действительные) числа, а x – переменная. Причем число а=0.

Числа a,b,c называются коэффициентами. Число а – называется старшим коэффициентом, число b коэффициентом при х, а число с называют свободным членом.

Решение квадратных уравнений

Решить квадратное уравнение — это значит найти все его корни либо же установить тот факт, что квадратное уравнение корней не имеет. Корнем квадратного уравнения a*x^2 +b*x+c=0 называют любое значение переменной х, такое, что квадратный трехчлен a*x^2 +b*x+c обращается в нуль. Иногда такого значение х называют корнем квадратного трехчлена.

Существует несколько способов решения квадратных уравнений. Рассмотри один из них — самый универсальный. С его помощью можно решить любое квадратное уравнение.

Формулы решения квадратных уравнений 

Формула корней квадратного уравнения a*x^2 +b*x+c=0.

x=(-b±√D)/(2*a), где D =b^2-4*a*c.

Данная формула получается, если решить уравнение a*x^2 +b*x+c=0 в общем виде, с помощью выделения квадрата двучлена.

В формуле корней квадратного уравнения выражение D (b^2-4*a*c) называется дискриминантом квадратного уравнения a*x^2 +b*x+c=0. Такое название пришло из латинского языка, в переводе «различитель». В зависимости от того, какое значение имеет дискриминант, квадратное уравнение будет иметь два или один корень, либо не иметь корней вообще.

Если дискриминант больше нуля, то квадратное уравнение имеет два корня. (x=(-b±√D)/(2*a) )

Если дискриминант равен нулю, то квадратное уравнение имеет один корень. (x=(-b/(2*a) )

Если дискриминант отрицателен, то квадратное уравнение не имеет корней.

Общий алгоритм решения квадратного уравнения

Исходя из вышесказанного, сформулируем общий алгоритм решения квадратного уравнения a*x^2 +b*x+c=0 по формуле:

1. Найти значение дискриминанта по формуле D =b^2-4*a*c.

2. В зависимости от значения дискриминанта вычислить корни по формулам:

D<0, корней нет.

D=0, x=(-b/(2*a)

D>0, x=(-b+√D)/(2*a), x=(-b-√D)/(2*a)

Данный алгоритм универсален и подходит для решения любых квадратных уравнений. Полных и не полных, приведенных и неприведенных.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Решение квадратных уравнений выделением квадрата двучлена
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspРешение задач с помощью квадратных уравнений: алгоритм и примеры

Все неприличные комментарии будут удаляться.

www.nado5.ru

Квадратные уравнения. Их решение по формуле | Учеба-Легко.РФ

Определение квадратного уравнения.

• Квадратным уравнением называется уравнение вида ах²+вх+с=0, где х – переменная, а,в,с – некоторые числа, причем а≠0.
• Числа а, в, с – коэффициенты квадратного уравнения. Число а – первыйкоэффициент, в – второй коэффициент, с – свободный член.
• Если в квадратном уравнении ах²+вх+с=0 хотя бы один из коэффициентов в или с равен нулю, то такое уравнение называется неполным квадратным уравнением.
• Квадратное уравнение, в котором коэффициент а=1 называется приведенным квадратным уравнением.

Примеры квадратных уравнений:

Например:

а) –х²+6х+1,2=0, где а=-1, в=6, с=1,2;

б) 5х²-2=0 – неполное квадратное уравнение, где а=5, в=0, с=-2;

в) -3х²+7х=0 — неполное квадратное уравнение, где а=-3, в=7, с=0;

г) 7х²=0 — неполное квадратное уравнение, где а=7, в=0, с=0;

д) х²+4х-12=0 – приведенное квадратное уравнение, где а=1, в=4, с=-12.

Алгоритм решения квадратного уравнения

Примеры решения квадратных уравнений по формуле

 

Пример1:

 3х²+11х+6=0    а=3; в=11;с=6.

D=11²-4*3*6=121-72=49>0 – уравнение имеет 2 корня

Примеры решения квадратных уравнений по формуле:

Пример2.

9х²-6х+1=0

а=9; в=-11;с=1.

D=(-6)²-4*9*1=36-36=0=0 – уравнение имеет 1 корень.

Х=

Примеры решения квадратных уравнений по формуле:

Пример 3:

 -2х²+3х-5=0

а=-2; в=3;с=-5.

D=3²-4*(-2)*5=9-40=-31<0 – уравнение не имеет корней.

 

1.     Алтынов П.А. Тесты. Алгебра.7-9 – Москва, «Дрофа», 2002 год

2.     Макарычев Ю.Н. Алгебра, 8 класс – Москва, «Просвещение», 2000 год

3.     Ткачева М.В. Домашняя математика, 8 класс- Москва, «Просвещение», 1996 год

4.     Худадатова С.С. Математика в ребусах, кроссвордах – Москва, «Школьная Пресса», 2003 год

5.     Энциклопедический словарь юного математика –Москва, «Педагогика», 1985 год

6.     Энциклопедия «Я познаю мир. Математика» — Москва, АСТ, 1996 год.

 

uclg.ru