Please wait.
We are checking your browser. mathvox.ru
Why do I have to complete a CAPTCHA?
Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.
What can I do to prevent this in the future?
If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.
If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.
Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.
Cloudflare Ray ID: 6df992cf6f6616f7 • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare
Различные способы решения квадратных уравнений
Разделы: Математика
Цели урока:
Тип урока: урок систематизации и обобщения.
Ход урока
Устная работа:
Определите, имеет ли уравнение корни. Если имеет, то ответьте на вопросы:
а) Сколько корней имеет уравнение?
б) Рациональными или иррациональными являются его корни?
в) Каковы знаки корней?
г) Если корни разных знаков, то какой из них имеет больший модуль?
3 x 2 + 7х +2 =0; 3 
– 8у + 2 = 0; 5 x 2 – 3х +2 =0; 2 x 2 – 10х – 5 =0.
x 2 + 9х +20 =0; x 2 – 17х + 30 =0; x 2 + 7х – 60=0; x 2 – 11х + 24 =0.
Учитель: Сегодня на уроке мы рассмотрим различные способы решения квадратных уравнений в разные исторические эпохи на примере одной задачи-решения квадратного уравнения.
Ученик 1: Методы решения квадратных уравнений были известны еще в древние времена. Они излагались в вавилонских рукописях царя Хаммурапи (XX в. до н.э.), в трудах древнегреческого математика Евклида (III в. до н. э), в древних китайских и японских трактатах. Многие математики древности решали квадратные уравнения геометрическим способом: квадрат и 10 его корней равны 39.
Для решения уравнения x 2 + 10х = 39 поступали следующим образом. Пусть АВ = х, ВС=5, ( 10:2). На стороне АС = АВ + ВС строился квадрат, который разбивался на четыре части. Очевидно, что сумма площадей трех частей равна x 2 + 10х или 39. Если к этой площади прибавить площадь четвертой части, то 39+25=64 – площадь всего квадрата. Но, эта же площадь равна 
= 64, х + 5 = 8, х = 3. Таким образом, число 3 является корнем квадратного уравнения, так как отрицательных чисел тогда не знали.
Ученик 2: А вот как решал эту же задачу ал-Хорезми в 825 году. Строим квадрат со стороной х и на его сторонах – четыре прямоугольника высотой 10/4. В углах фигуры построим четыре квадрата со стороной 10/4. Подсчитаем площадь получившегося большого квадрата:
x 2 + 4 · 10/4 · х + 
= x 2 + 10х + · 4.
По условию x 2 + 10х = 39, т.е. площадь получившегося большого квадрата равна
39 + + · 4 = 39 + 25 = 64. Значит, его сторона равна 8, тогда
х + 2· 10/4 = 8, х = 3 (Ал-Хорезми не признавал отрицательных чисел).
Ученик 3: В III в. н. э. квадратное уравнение x 2 – 20х + 96 = 0 решал великий древнегреческий математик Диофант.
Пусть сумма двух чисел 20, а произведение 96.Допустим, что разность этих чисел 2z. Так как их сумма 20, то если разделить ее пополам, каждая из полученных делением частей будет равна половине суммы, то есть 10. И если половину разности – z прибавить к одной из полученных от деления половине и вычесть из другой, то опять получается сумма 20 и разность 2z.
Пусть большее из искомых чисел равно z + 10, тогда меньшее — 10–z. Их сумма 20, а разность 2z. Произведение искомых чисел равно 96. Таким образом,
(10 + z)(10 –z) = 96, 100 – 
= 96, = 4, z = 2. Следовательно, большее число равно 12, а меньшее 8.
Давайте пробуем решить квадратное уравнение x 2 + 10х = 39 методом Диофанта.
- Пусть x 2 + 10х – 39 =0;
- Положим разность искомых чисел 2z;
- –5 — половина коэффициента при х с противоположным знаком;
- Положим х1 = z – 5, х2 = z + 5. Тогда (z – 5)(z + 5) = 39,
– 25 = 39,
= 64, z =8.
Отсюда, х1 = 8–5=3, х2 = 8+5=13. Полученные корни 13 и 3 “устроили” бы Диофанта, т.к. оба натуральные. Но, используя теорему Виета, мы видим, что х1·х2 = –39, а это означает, что корни должны быть разного знака. Значит, не каждое уравнение можно решить этим методом.
Ученик 4: Неполные квадратные уравнения и частные виды полных квадратных уравнений умели решать вавилоняне и египтяне (2 тыс. лет до н.э.). Некоторые виды квадратных уравнений решали и древнегреческие математики, используя геометрический подход. Примеры решения уравнений без обращения к геометрии дает Диофант Александрийский (III в. н. э.). В своем трактате хорезмский тематик Мухаммед ал-Хорезми в 825 г. Разъясняет приемы решения квадратных уравнений. После трудов немецкого математика М. Штифеля (1487 – 1567 гг.), нидерландца А. Жирара (1595 – 1632 гг.), Р.Декарта и Н.Ньютона, способ решения квадратных уравнений принял современный вид. А в 1591 г. Ф.Виет вывел формулы, выражающие зависимость корней квадратного уравнения от его коэффициентов и сформулировал свою знаменитую теорему.
Ученик 5: Франсуа Виет родился в 1540 г. Во Франции, в Фонтене – ле – Конт. По образованию юрист. Он много занимался адвокатской деятельностью, а с 1571 г. по 1584 г. Был советником короля Георга III и Георга IV. Но, все свободное время, весь свой досуг он отдавал занятиям математикой. Особенно усиленно он начал работать в области математики с 1584 г., после отстранения от должности при королевском дворе. Виет детально изучил труды как древних так и современных ему математиков и создал по существу новую алгебру. Он ввел в нее буквенную символику. После открытия Виета, стало возможным записывать правила в виде формул.
Учитель: Именно с 1591 г. мы пользуемся формулами при решении квадратных уравнений. Решим квадратное уравнение x 2 + 10х – 39 =0 современными способами.
x 2 + 10х – 39 = 0,
а = 1, b = 10, с = –39.
D = 
– 4ac; D = 100 + 156 = 256, D > 0.
Х1,2 = (
; Х1 = (-10 + 16)/2 = 3; Х2 = (-10 — 16)/2 = -13.
Ученик 6: Следует отметить, что второй коэффициент в данном уравнении четный, что позволяет использовать иную формулу для решения данного уравнения.
x 2 + 10х – 39 =0 ,
а = 1, k= 5, с = –39.
D1 = 
– ac; D1 = 25 + 39 = 64, D1> 0.
Х1,2 =( 
; Х1 = (-5 + 8)/1 = 3; Х2 = (-5 — 8)/1 = -13.
Ученик 7: Данное уравнение можно решить, используя теорему, обратную теореме Виета.
x 2 + 10х – 39 = 0,
Учитель: Существуют ли другие способы решения квадратных уравнений?
Ученик: Квадратные уравнения можно решать, используя свойства “суммы коэффициентов”. Если a + b + c = 0, х1 = 1, х2 = c/а; или если a – b – c = 0, то х1 = –1, х2 = – с/а. Но, данное квадратное уравнение нельзя решить, используя эти соотношения. Например, изменим в рассмотренном уравнении свободный член:
x 2 + 10х – 11 = 0;
a = 1; b = 10; с = –11; 1 + 10 – 11 = 0;
х1 = 1; х2 = –11.
Учитель: Приведите примеры уравнений, решаемых с применением второго утверждения.
Например: –10 x 2 + 29х + 39 =0; x 2 – 2005х – 2006 = 0.
Учитель: В учебнике мы встречаем задания, где четко обозначено, как решить квадратное уравнение. В предложенных вам задачах вы не только решите уравнение, но и узнаете интересные факты.
1.Известно, что учет населения проводился в Египте и в Китае еще до нашей эры. Решив квадратное уравнение 4x 2 – 24х + 39 =0 , вы определите в каком это было тысячелетии до н.э.
2. На основе статистических данных можно выделить регионы с максимальным сбросом загрязненных вод: это Краснодарский край и Москва. Сколько процентов общего количества загрязненных вод дают эти регионы, вы узнаете, решив уравнение x 2 – 19х + 88 =0 .
3. Кислотные осадки разрушают сооружения из мрамора и других материалов. Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, за последние годы разрушаются прямо на глазах. “Мировой рекорд” принадлежит одному шотландскому городку, где 10 апреля 1974 года выпал дождь, скорее напоминающий столовый уксус, чем воду. Устно решите уравнения, найдите верный ответ и соответствующую ему букву и прочитайте название этого “знаменитого” городка. (Питлохри).
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.
Вам будет интересно: Химические цепочки превращений: примеры и способы решения
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:
Вам будет интересно: Каково значение слова «транспарентность»?
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:
Вам будет интересно: Коммуникативная методика обучения английскому языку: главные принципы, учебники, результаты, отзывы
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:
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 — параболы ветви направлены вверх, наоборот, если a 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: x1*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.
http://urok.1sept.ru/articles/556968
http://1ku.ru/obrazovanie/9864-metody-resheniya-kvadratnyx-uravnenij-formula-vieta-dlya-kvadratnogo-uravneniya/