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一元二次方程

把二次“降”成一次,就会解了。
先化一般形式,再选解法,最后检验。

几位同学互相握手、互赠卡片
同学之间互相握手、互赠贺卡,次数怎么数?

一元二次方程,核心就是“降次”

x2=4开平方:x=2 或 x=−2
x(x−3)=0因式分解:x=0 或 x=3

二次方程不能一步解出,就想办法把它变成两个一次方程。

配套动画:一元二次方程:把二次“降”成一次,约 1 分钟。点击播放。

按 2024 人教版九年级上册第二十五章目录编排。25.2 的四个小节各设一个学习课时,直接开平方作为配方法的基础。

六课时,把规则学扎实

先读“学什么”,再用易错反例检查自己。

第1课时

25.1 一元二次方程的概念

一般形式、各项系数与方程的根

学什么

只含有一个未知数,并且未知数的最高次数是 2 的整式方程,叫一元二次方程。三个条件缺一不可:一个未知数、最高 2 次、整式方程(分母里不能有未知数)。

任何一元二次方程都能整理成一般形式:

ax2+bx+c=0(a≠0)

a 叫二次项系数,b 叫一次项系数,c 叫常数项。系数要连同前面的符号一起写。

使方程左右两边相等的未知数的值,叫方程的解,也叫方程的根。

考点

  • 先化成一般形式再写系数:3x2=5x−1 移项得 3x2−5x+1=0,所以 a=3,b=−5,c=1。
  • 已知是一元二次方程求参数:(m−2)x2+3x−1=0 是一元二次方程,必须 m−2≠0,即 m≠2。
  • 已知一个根求参数:把根代回方程。x=1 是 x2+mx−3=0 的根,则 1+m−3=0,m=2。
  • 判断要先化简:x2−2x=x2+1 两边的 x2 消掉,只剩 −2x=1,是一元一次方程。

易错点

忽略 a≠0。a=0 时没有 x2 项;只有 b≠0 时才是一元一次方程。若 b=0,还要根据常数项判断是否有解。

系数丢符号。x2−x−5=0 的一次项系数是 −1,不是 1。

第2课时

25.2.1 配方法

直接开平方与配方降次

学什么

解一元二次方程的总思路叫“降次”:想办法把二次方程变成一次方程。

直接开平方法:形如 x2=p(p≥0)的方程,

x=±p

一个正数的平方根有两个,所以通常有两个根。(x−1)2=4 得 x−1=2 或 x−1=−2,x1=3,x2=−1。

配方法:把方程变成 (x+m)2=n 的样子再开平方。步骤:①二次项系数化成 1;②常数项移到右边;③两边都加上“一次项系数一半的平方”;④左边写成完全平方,开平方。

x2−4x−1=0

x2−4x+4=1+4

(x−2)2=5

x=2±5

用小方块把拼图补成一个大正方形
用拼图补形,体会把式子配成完全平方的思路。

考点

  • 配方时加的数:一次项系数是 −6,一半是 −3,平方是 9,两边都加 9。
  • x2−6x+2=0 配方得 (x−3)2=7。
  • 右边是负数时无实数根:(x+1)2=−3 没有实数根。

易错点

开平方漏掉负根。x2=9 的解是 x=3 或 x=−3,不是只有 3。

二次项系数不是 1 就直接配方。2x2−4x−1=0 要先两边除以 2,否则“加一半的平方”就不对了。

只在左边加数。配方时两边要加同一个数,等式才成立。

第3课时

25.2.2 公式法

求根公式与根的判别式

学什么

对一般形式 ax2+bx+c=0 配方,可以得到通用的求根公式:

x=−b±b2−4ac2a

这个公式在 b2−4ac≥0 时才能用。其中 Δ=b2−4ac 叫根的判别式,它决定根的情况:

  • Δ>0:有两个不相等的实数根。
  • Δ=0:有两个相等的实数根。
  • Δ<0:没有实数根。

用公式法的顺序:化一般形式 → 写出 a,b,c(带符号)→ 算 Δ → 代入公式。

考点

  • 判断根的情况:x2−4x+4=0 中 Δ=16−16=0,有两个相等的实数根。
  • 由根的情况求参数:x2+2x+k=0 有两个不相等的实数根,4−4k>0,k<1。
  • 二次项系数里有参数时,还要加上 a≠0:kx2−2x+1=0 有两个不相等的实数根,要 k<1 且 k≠0。
  • “有实数根”包括相等的情况,用 Δ≥0。

易错点

代入时 b 的符号出错。x2−3x−2=0 中 b=−3,−b=3,b2=9。

题目说“方程有实数根”,没说是“一元二次方程”,二次项系数为 0 时它也可能是一次方程,要分情况。

第4课时

25.2.3 因式分解法

先化成乘积等于零,再分别解一次方程

学什么

因式分解法依据一句话:两个数相乘等于 0,至少有一个是 0。

如果ab=0

那么a=0或b=0

步骤:右边化成 0 → 左边分解成两个一次因式的积 → 每个因式等于 0。常用提公因式、平方差、完全平方和十字相乘。

考点

  • x2=3x:移项 x2−3x=0,x(x−3)=0,x1=0,x2=3。
  • 2x2−5x+2=0:(2x−1)(x−2)=0,x1=12,x2=2。

易错点

两边同除以含未知数的式子。x2=3x 两边除以 x 只得 x=3,丢了 x=0。x 可能是 0,不能随便除。

右边不是 0 就分解。(x−1)(x−2)=2 不能写成 x−1=2 或 x−2=2,要先展开、整理成右边为 0。

第5课时

25.2.4 一元二次方程的根与系数的关系

两根之和、两根之积及其应用

学什么

根与系数的关系:若 ax2+bx+c=0(a≠0)的两根为 x1、x2,则

x1+x2=−ba

x1x2=ca

前提是方程有实数根,即 Δ≥0。

考点

  • 求两根的平方和:x12+x22=(x1+x2)2−2x1x2。
  • 求两根倒数和(两根均非零,即 c≠0):1x1+1x2=x1+x2x1x2。

易错点

两根之和是 −b/a,不能漏掉负号;两根之积是 c/a。

本页在实数范围内讨论。先确认判别式非负;求两根的倒数和时,还要确认两根都不为 0,即 c≠0。

第6课时

25.3 实际问题与一元二次方程

增长率、面积、传播与握手

学什么

列方程解应用题:设未知数 → 找等量关系列方程 → 解方程 → 检验是否符合实际 → 作答。

增长率:原来是 a,每次增长率为 x,连续增长两次后是

a(1+x)2=b

下降率同理:a(1−x)2=b。

握手 / 比赛:n 个人每两人握一次手,共握 n(n−1)2 次;如果是互送贺卡(双向),共 n(n−1) 张。

传播:1 人传染,每轮每人传染 x 人,两轮后共 (1+x)2 人患病。

菜园里两条等宽小路把地分成四块
在菜园里规划小路,先找种植面积与道路宽度的关系。

考点

  • 增长率:100 吨两年后变成 121 吨,100(1+x)2=121,1+x=±1.1,x=0.1 或 x=−2.1(舍去),年平均增长率 10%。
  • 面积:矩形长比宽多 3,面积 40,设宽为 x,x(x+3)=40,x=5(x=−8 舍去)。
  • 解出两个根,要逐个看合不合实际:长度、人数不能为负,增长率要在合理范围内。

易错点

增长率取负根。x=−2.1 表示“增长 −210%”,不符合实际,要舍去。

把“两年后”写成 a(1+2x)。连续增长是在上一年的基础上再增长,是乘两次 (1+x)。

先自己想,再看下一步

六道例题。每次只展开一步,也可以从头看。

例题1:先化成一般形式,再写系数

把方程 (x+1)(x−2)=3 化成一般形式,并写出二次项系数、一次项系数和常数项。

  1. 展开左边:

    (x+1)(x−2)

    =x2−2x+x−2

    =x2−x−2

  2. 把 3 移到左边,右边化成 0:

    x2−x−2−3=0

    x2−x−5=0

  3. 对照 ax2+bx+c=0,系数连同符号一起写:

    a=1

    b=−1

    c=−5

    注意一次项是 −x,系数是 −1,不是 1。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题2:配方法:先把二次项系数化成 1

用配方法解方程 2x2−4x−1=0。

  1. 二次项系数是 2,两边同除以 2:

    x2−2x−12=0

  2. 常数项移到右边:

    x2−2x=12

  3. 一次项系数是 −2,一半是 −1,平方是 1。两边都加 1:

    x2−2x+1=12+1

    (x−1)2=32

  4. 开平方,别漏负号:

    x−1=±32=±62

    x1=1+62

    x2=1−62

    也可以写成 x=(2±√6)/2。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题3:公式法:写对 a、b、c,先算 Δ

用公式法解方程 2x2−3x−1=0。

  1. 写出系数,注意符号:

    a=2

    b=−3

    c=−1

  2. 先算判别式:

    Δ=b2−4ac

    =(−3)2−4×2×(−1)

    =9+8=17

    Δ>0,方程有两个不相等的实数根。

  3. 代入求根公式,−b=3:

    x=3±172×2=3±174

  4. 所以

    x1=3+174

    x2=3−174

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题4:因式分解法:不能两边同除以 x−2

解方程 x(x−2)=3(x−2)。

  1. 常见错误:两边同除以 (x−2),得 x=3。这样会丢根,因为 x−2 可能等于 0。

  2. 正确做法:右边移到左边,使右边为 0:

    x(x−2)−3(x−2)=0

  3. 提公因式 (x−2):

    (x−2)(x−3)=0

  4. 每个因式等于 0:

    x−2=0或x−3=0

    x1=2

    x2=3

    检验:x=2 时左右都是 0,确实是根。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题5:判别式和根与系数的关系一起用

关于 x 的方程 x2−2x+m=0 有两个实数根 x1、x2。① 求 m 的取值范围;② 若 x12+x22=6,求 m。

  1. ① 有两个实数根(可以相等),Δ≥0:

    Δ=(−2)2−4×1×m

    =4−4m≥0

    m≤1

  2. ② 由根与系数的关系:

    x1+x2=2

    x1x2=m

  3. 把平方和用两根之和、之积表示:

    x12+x22

    =(x1+x2)2−2x1x2

    =4−2m

  4. 列方程:

    4−2m=6

    m=−1

    检验:m=−1 满足 m≤1,所以 m=−1。算出参数后一定要回到第①问的范围里检查。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题6:增长率问题:解完要舍根

某书店一月份营业额为 100 万元,三月份为 121 万元。求二、三月份营业额的月平均增长率。

窗台上三盆由小到大的树苗
从树苗的成长情境,想一想连续增长怎样列方程。
  1. 设月平均增长率为 x。二月份是 100(1+x),三月份在二月份基础上再增长:

    100(1+x)2=121

  2. 两边除以 100,直接开平方:

    (1+x)2=1.21

    1+x=±1.1

  3. 得两个根:

    x1=0.1

    x2=−2.1

  4. 检验:增长率不可能是 −210%,x=−2.1 舍去。

    答:月平均增长率为 10%。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

知识点速看

第二十五章 一元二次方程

  • 一般形式 ax2+bx+c=0(a ≠ 0)。
  • 解法:直接开平方法、配方法、公式法、因式分解法。
  • 求根公式 x =[-b ± √(b2-4ac)]/(2a),b2-4ac≥0。
  • Δ > 0 两个不等实根,Δ = 0 两个相等实根,Δ < 0 无实根:x2-4x+5=0 无实根。
  • x2=3x 不能两边除以 x,x₁ = 0,x₂ = 3。
  • 根与系数:x₁ + x₂ =-ba,x₁x₂ =ca;x2-5x+3=0 中 x₁² + x₂² = 19。

巧算妙招

这一章有 3 个小窍门,学会了算得又快又对。每个都先问一个问题,再说怎么做,然后做一道例题,最后说什么时候能用、哪里容易错。

妙招 1

解方程之前,先用判别式看有没有根

先想一想

x2-4x+5=0,用公式法算了半天,根号里出现负数。能不能一开始就知道它没有实数根?

怎么做

先把方程化成一般形式 ax2+bx+c=0(a ≠ 0),算判别式 Δ =b2-4ac。Δ > 0,有两个不相等的实数根;Δ = 0,有两个相等的实数根;Δ < 0,没有实数根。

例题

判断 x2-4x+5=0 和 x2-6x+9=0 根的情况。

  1. 第一个:a = 1,b = -4,c = 5,Δ = 16 - 20 = -4 < 0,没有实数根。
  2. 第二个:Δ = 36 - 36 = 0,有两个相等的实数根 x = 3。

什么时候能用

判断根的情况;已知根的情况求字母的范围,比如 x2+2x+k=0 有两个不相等的实数根,4 - 4k > 0,k < 1。

容易用错的地方

  • 没化成一般形式就读 a、b、c,符号读错。
  • 二次项系数含字母时,忘了加上 a ≠ 0 的条件。

妙招 2

x2=3x,不能两边除以 x,要移项后因式分解

先想一想

解 x2=3x,两边同除以 x 得 x = 3。答案对吗?

怎么做

x 可能是 0,两边除以 x 会把 x = 0 这个根丢掉。正确做法:先移项使右边为 0,再因式分解。两个数的积为 0,至少有一个为 0。

例题

解方程 x2=3x。

  1. 移项:x2-3x=0。
  2. 因式分解:x(x - 3)= 0。
  3. x = 0 或 x - 3 = 0,所以 x₁ = 0,x₂ = 3。
  4. 检验:0 = 0;9 = 9,都对。

什么时候能用

方程能因式分解时,因式分解法最快;含有相同因式的方程,比如(x - 2)² = 3(x - 2)。

容易用错的地方

  • 两边约去含 x 的因式,丢根。
  • 右边不是 0 就分解:x(x - 3)= 4 不能得 x = 4 或 x - 3 = 4。

妙招 3

两根之和、两根之积,不解方程也能求

先想一想

x2-5x+3=0 的两根是 x₁、x₂,求 x₁² + x₂²。要先把两个根求出来吗?

怎么做

对 ax2+bx+c=0,有 x₁ + x₂ =-ba,x₁x₂ =ca。再把要求的式子用两根之和、两根之积表示出来:x₁² + x₂² =(x₁ + x₂)² - 2x₁x₂。

例题

x2-5x+3=0 的两根为 x₁、x₂,求 x₁² + x₂²。

  1. 先确认有根:Δ = 25 - 12 = 13 > 0。
  2. x₁ + x₂ = 5,x₁x₂ = 3。
  3. x₁² + x₂² = 5² - 2 × 3 = 25 - 6 = 19。

什么时候能用

与两根有关的对称式求值,比如 1x₁ +1x₂ =(x₁ + x₂)/x₁x₂ =53。

容易用错的地方

  • 两根之和写成 ba,漏了负号。
  • 不先检查 Δ ≥ 0,方程没有实数根时这些关系不能用。

轮到你,把方法用出来

12 题,每题 1 分,第一次检查计分。答完会给出提示与完整解法,做完可重做。

填空只填一个数或分数(如 1/2,也可写 0.5),不写单位和百分号;根号可写 sqrt(2)。也可点输入框下的符号按钮。

第1题

下列方程中,一定是一元二次方程的是?

查看解法

A 分母里有 x,不是整式方程;B 整理后 x2 消掉,是一次方程;D 没说 a≠0,不一定。只有 C 是。

第2题

已知 x=1 是方程 x2+mx−3=0 的一个根,则 m 等于多少?

查看解法

1+m−3=0

m=2

第3题

方程 (x−1)2=4 的解是?

查看解法

x−1=2或x−1=−2

x1=3

x2=−1

第4题

用配方法解 x2−6x+2=0,配成 (x−3)2=n 的形式,n 等于多少?

查看解法

x2−6x=−2

x2−6x+9=−2+9

(x−3)2=7

第5题

方程 x2−4x+4=0 的根的情况是?

查看解法

Δ=(−4)2−4×1×4=0

Δ=0,有两个相等的实数根 x₁=x₂=2。

第6题

用公式法解 x2−2x−4=0 时,判别式 Δ=b2−4ac 的值是多少?

查看解法

Δ=(−2)2−4×1×(−4)

=4+16=20

所以 x=(2±√20)/2=1±√5。

第7题

关于 x 的一元二次方程 kx2−2x+1=0 有两个不相等的实数根,k 的取值范围是?

查看解法

Δ=4−4k>0

k<1

又因为是一元二次方程,k≠0。合起来 k<1 且 k≠0。

第8题

方程 x2=3x 的解是?

查看解法

x2−3x=0

x(x−3)=0

x1=0

x2=3

第9题

方程 2x2−5x+2=0 的两个根中,较小的那个是多少?

查看解法

(2x−1)(x−2)=0

x1=12

x2=2

较小的根是 1/2。

第10题

设 x1、x2 是方程 x2−3x−1=0 的两个根,求 x12+x22。

查看解法

x1+x2=3

x1x2=−1

x12+x22

=32−2×(−1)=11

第11题

某产品两年内产量从 100 吨增长到 121 吨,年平均增长率是百分之几?

查看解法

(1+x)2=1.21

1+x=±1.1

x=0.1 或 x=−2.1(不合实际,舍去),年平均增长率 10%。

第12题

参加聚会的每两个人都握了一次手,一共握手 45 次。参加聚会的有多少人?

查看解法

n(n−1)2=45

n2−n−90=0

(n−10)(n+9)=0

n=10(n=−9 舍去),共 10 人。

作答只在本页内存中处理,不保存、不上传。刷新页面后重新开始。

教材节名与学习说明

正式节名为:25.1 一元二次方程;25.2 降次——解一元二次方程(25.2.1 配方法、25.2.2 公式法、25.2.3 因式分解法、25.2.4 一元二次方程的根与系数的关系);25.3 实际问题与一元二次方程。本页共六个学习课时,第1课时标题写作“一元二次方程的概念”,课时副标题为学习提示。

节名按已核对的 2024 人教版九年级上册公开目录整理。例题与练习由鼓捣星球编写,并非原书原题;本页不是出版社官方网站,请以学校发放的课本为准。

解完方程,回头代一下。暂时卡住时,先问自己:右边化成 0 了吗?a、b、c 带上符号了吗?