Квадратные уравнения (8 класс)
Уравнение называют квадратным, если его можно записать в виде \(ax^2+bx+c=0\), где \(x\) неизвестная, \(a\), \(b\) и \(с\) коэффициенты (то есть, некоторые числа, причем \(a≠0\)).
В первом примере \(a=3\), \(b=-26\), \(c=5\). В двух других \(a\),\(b\) и \(c\) не выражены явно. Но если эти уравнения преобразовать к виду \(ax^2+bx+c=0\), они обязательно появятся.
Коэффициент \(a\) называют первым или старшим коэффициентом, \(b\) – вторым коэффициентом, \(c\) – свободным членом уравнения.
Виды квадратных уравнений
Если в квадратном уравнении присутствуют все три его члена, его называют полным. В ином случае уравнение называется неполным.
Как решать квадратные уравнения
В данной статье мы рассмотрим вопрос решения полных квадратных уравнений. Про решение неполных — смотрите здесь .
Итак, стандартный алгоритм решения полного квадратного уравнения:
Преобразовать уравнение к виду \(ax^2+bx+c=0\).
Выписать значения коэффициентов \(a\), \(b\) и \(c\).
Пока не отработали решение квадратных уравнений до автоматизма, не пропускайте этот этап! Особенно обратите внимание, что знак перед членом берется в коэффициент. То есть, для уравнения \(2x^2-3x+5=0\), коэффициент \(b=-3\), а не \(3\).
Вычислить значение дискриминанта по формуле \(D=b^2-4ac\).
Решите квадратное уравнение \(2x(1+x)=3(x+5)\)
Решение:
Теперь переносим все слагаемые влево, меняя знак.
Уравнение приняло нужный нам вид. Выпишем коэффициенты.
Найдем дискриминант по формуле \(D=b^2-4ac\).
Найдем корни уравнения по формулам \(x_1=\frac<-b + \sqrt
Решите квадратное уравнение \(x^2+9=6x\)
Решение:
Тождественными преобразованиями приведем уравнение к виду \(ax^2+bx+c=0\).
Найдем дискриминант по формуле \(D=b^2-4ac\).
Найдем корни уравнения по формулам \(x_1=\frac<-b + \sqrt
В обоих корнях получилось одинаковое значение. Нет смысла писать его в ответ два раза.
Решите квадратное уравнение \(3x^2+x+2=0\)
Решение:
Уравнение сразу дано в виде \(ax^2+bx+c=0\), преобразования не нужны. Выписываем коэффициенты.
Найдем дискриминант по формуле \(D=b^2-4ac\).
Найдем корни уравнения по формулам \(x_1=\frac<-b + \sqrt
Оба корня невычислимы, так как арифметический квадратный корень из отрицательного числа не извлекается.
Обратите внимание, в первом уравнении у нас два корня, во втором – один, а в третьем – вообще нет корней. Это связано со знаком дискриминанта (подробнее смотри тут ).
Также многие квадратные уравнения могут быть решены с помощью обратной теоремы Виета . Это быстрее, но требует определенного навыка.
Пример. Решить уравнение \(x^2-7x+6=0\).
Решение: Согласно обратной теореме Виета, корнями уравнения будут такие числа, которые в произведении дадут \(6\), а в сумме \(7\). Простым подбором получаем, что эти числа: \(1\) и \(6\). Это и есть наши корни (можете проверить решением через дискриминант).
Ответ: \(x_1=1\), \(x_2=6\).
Данную теорему удобно использовать с приведенными квадратными уравнениями, имеющими целые коэффициенты \(b\) и \(c\).
Как найти дискриминант квадратного уравнения
О чем эта статья:
Понятие квадратного уравнения
Уравнение — это равенство, содержащее переменную, значение которой нужно найти.
Например, х + 8 = 12 — это уравнение, содержащее переменную х.
Корень уравнения — это такое значение переменной, которое при подстановке в уравнение обращает его в верное числовое равенство.
Например, если х = 5, то при подстановке в уравнение мы получим:
13 = 12 — противоречие.
Значит, х = 5 не является корнем уравнения.
Если же х = 4, то при подстановке в уравнение мы получим:
12 = 12 — верное равенство.
Значит, х = 4 является корнем уравнения.
Решить уравнение — значит найти все его корни или доказать, что их не существует.
Квадратное уравнение — это уравнение вида ax2 + bx + c = 0, где a — первый или старший коэффициент, не равный нулю, b — второй коэффициент, c — свободный член.
Если все коэффициенты в уравнении отличны от нуля, то уравнение называется полным.
Такое уравнение можно решить с помощью формулы дискриминанта.
Понятие дискриминанта
Дискриминант квадратного уравнения — это выражение, равное b 2 − 4ac. Дискриминант в переводе с латинского означает «отличающий» или «различающий» и обозначается буквой D.
Дискриминант — отличный помощник, чтобы понять, сколько в уравнении корней.
Как решать квадратные уравнения через дискриминант
Алгоритм решения квадратного уравнения ax 2 + bx + c = 0:
Определим, чему равны коэффициенты a, b, c.
Вычислим значение дискриминанта по формуле D = b2 − 4ac.
Если дискриминант D 0, то у уравнения две корня, равные
Чтобы запомнить алгоритм решения полных квадратных уравнений и с легкостью его использовать, сохраните себе шпаргалку:
Примеры решения квадратных уравнений с помощью дискриминанта
Пример 1. Решить уравнение: 3x 2 — 4x + 2 = 0.
- Определим коэффициенты: a = 3, b = -4, c = 2.
- Найдем дискриминант: D = b 2 — 4ac = (-4) 2 — 4 * 3 * 2 = 16 — 24 = -8.
Ответ: D 2 — 6x + 9 = 0.
- Определим коэффициенты: a = 1, b = -6, c = 9.
- Найдем дискриминант: D = b 2 — 4ac = (-6) 2 — 4 * 1 * 9 = 36 — 36 = 0.
D = 0, значит уравнение имеет один корень:
Ответ: корень уравнения 3.
Пример 3. Решить уравнение: x 2 — 4x — 5 = 0.
- Определим коэффициенты: a = 1, b = -4, c = -5.
- Найдем дискриминант: D = b 2 — 4ac = (-4) 2 — 4 * 1 * (-5) = 16 + 20 = 36.
D > 0, значит уравнение имеет два корня:
Ответ: два корня x1 = 5, x2 = -1.
Разобраться в решении квадратных уравнений на практике с классным преподавателем можно на курсах по математике в Skysmart.
Дискриминант: примеры решения уравнений
Существуют несколько способов решения уравнений квадратных, однако использование формулы, которая связывает коэффициенты равенств названного типа, является универсальным. Этот способ часто называют методом «через дискриминант». Примеры решения уравнений квадратных с помощью него приводятся в данной статье. О них должен знать каждый старшеклассник.
Квадратные уравнения
Примеры с дискриминантом относятся к решению уравнений квадратных. Такие уравнения имеют вид, представленный на фото ниже.
Вам будет интересно: Диагностика Стребелевой: описание метода, применение, особенности, отзывы
Здесь a, b и c — это некоторые коэффициенты (числа), которые называются квадратичным, линейным и свободным членом, соответственно. Если известны значения икса такие, при которых равенство на фото является истиной, тогда говорят о том, что они являются корнями этого уравнения.
Как можно заметить, это уравнение называется квадратным, потому что «2» является максимальной степенью, в которую возводится x. Если a = 0, тогда уравнение превращается в линейное.
Вам будет интересно: Как правильно: Наталия или Наталья? Разбираемся вместе
Поскольку максимальная степень уравнения равна двум, то существовать могут только 0, 1 или 2 его корня, которые будут принимать действительные числовые значения.
Чтобы решить названное уравнение, можно воспользоваться несколькими методами. Тем не менее, самым простым и надежным из них является применение формулы с дискриминантом.
Какой формулой нужно пользоваться?
Формула метода решения уравнений квадратных через дискриминант записывается так, как представлено на рисунке ниже.
Можно видеть, что для ее использования необходимо знание всех трех коэффициентов уравнения, а знак «±», стоящий перед корнем, говорит о том, что формула позволяет находить одновременно два разных корня.
Подкоренное выражение называется дискриминантом. Он обычно обозначается латинской буквой D либо греческой Δ. Почему выделяют именно эту часть в представленной формуле? Дело в том, что от знака D зависит, сколько корней будет иметь соответствующее уравнение, и какими будут они.
Так, если D положительный, то выражение приводит к двум разным решениям уравнения квадратного, если же D отрицательный, тогда нет действительных чисел, которые бы удовлетворяли исходному равенству. В этом случае говорят о мнимых корнях, выраженных в виде комплексных чисел. Наконец, если D = 0, то формула приводит к существованию одного единственного корня.
Вам будет интересно: Эруковая кислота: где содержится, ее свойства и вред
Важные свойства корней в методе «через дискриминант»
Прежде чем перейти к рассмотрению конкретных примеров уравнений с дискриминантом, необходимо привести два важных свойства корней, полученных методом решения с использованием рассматриваемой формулы.
Первое свойство заключается в том, что их сумма (x1 + x2) равна отношению линейного коэффициента (b) к первому или квадратичному коэффициенту (a), взятое с обратным знаком, то есть -b/a.
Второе свойство состоит в том, что произведение x1 * x2 всегда равно отношению свободного члена (c) к первому коэффициенту (a), то есть c / a.
Приведенные равенства, которые связывают корни уравнения с его коэффициентами, составляют суть так называемой теоремы Виета.
Отметим, что эти формулы справедливы для любого уравнения квадратного (в том числе и неполного, то есть у которого b или/и c равен нулю).
Далее в статье рассмотрим использование формулы с дискриминантом уравнения квадратного в примерах, которые будут сформулированы в виде задач, имеющих практическое значение.
Задача № 1. Произведение и сумма чисел
Первым примером уравнения с дискриминантом будет следующий: необходимо назвать два числа, сумма которых равна 34, а произведение 273.
Согласно условию задачи, составим систему уравнений, обозначив неизвестных два числа, как x1 и x2. Получаем:
Выразив x2 через x1 в первом уравнении, и подставив его во второе, имеем: (34 -x1) * x1 = 273. Раскрывая скобки, получим: (x1)2 — 34 * x1 + 273 = 0. То есть условие задачи свелось к решению уравнения квадратного.
Решаем этот пример формулой с дискриминантом: D = (-34)2 — 4 * 1 * 273 = 64. Получилось удобное для вычисления корня квадратного число. Решения этого уравнения будут иметь вид: x1 = (34 ± √64) / 2 = (21; 13). Каждое из полученных чисел x1 подставим в первое уравнение приведенной выше системы, получаем: x2 = (34 — 21 = 13; 34 — 13 = 21).
Таким образом, всего одна пара чисел (13 и 21) удовлетворяет условию задачи. Поскольку сумму мы уже проверили, то проверим теперь произведение: 13 * 21 = 273.
Задача №2. Составление и решение уравнения по заданному условию
В приведенном далее примере формула с дискриминантом также потребуется для его решения. Итак, условие формулируется следующим образом: найти число, двойной квадрат которого превосходит его на 45. Записываем языком математики это условие: 2 * x2 — x = 45. То есть снова задача сводится к нахождению неизвестного x в квадратном уравнении.
Перенесем все члены в левую часть равенства и вычислим дискриминант: D = 1 — 4 * 2 * (-45) = 361. Корень этого числа равен 19. Поэтому решениями уравнения будут числа: x = (1 ± 19) / (2 * 2) = (5; -4,5).
Проверим этот результат: 2 * 52 = 50, что действительно превосходит число 5 на 45; 2 * (-4,5)2 = 40,5, это число также удовлетворяет условию (40,5 — (-4,5) = 45).
Задача №3. Определение сторон прямоугольного треугольника
Еще одним примером с дискриминантом квадратного уравнения является следующая задача: известно, что разность между двумя сторонами прямоугольника равна 70 см. Необходимо найти его стороны, если диагональ фигуры равна 130 см.
Условие задачи позволяет составить систему из двух уравнений:
Здесь x1 и x2 — неизвестные стороны прямоугольника. Поясним, откуда взялось второе уравнение. Поскольку диагональ прямоугольника образует с двумя его сторонами треугольник с углом 90o, то стороны его, которые равны x1 и x2, являются катетами, поэтому можно воспользоваться их связью с диагональю -гипотенузой (теорема Пифагора).
Выразив из первого уравнения x2, подставив его значение во второе уравнение, и раскрыв в нем скобки, получаем: 2 * (x1)2 — 140 * x1 — 12 000 = 0. Решаем это классическое уравнение квадратное: D = (140)2 — 4 * 2 * (-12 000) = 115600. Использование калькулятора позволяет рассчитать корень из этого числа, он равен 340. Корни этого уравнения равны: x1 = (140 ± 340) / 4 = (120; -50). Отрицательное число следует сразу отбросить, поскольку сторона прямоугольника — положительная величина.
Подставляя x1 = 120 см в первое уравнение системы, получаем, что x2 = 50 см.
Таким образом, неизвестные стороны прямоугольника равны 120 см и 50 см.
Задача №4. Два мотоциклиста
Следующий пример уравнения через дискриминант связан с решением задачи про двух мотоциклистов. Известно, что каждый из них выехал навстречу другому. Начальное расстояние между ними было равно 130 км, скорость одного составляла 30 км/ч, а другой ехал со скоростью на 33 км/ч больше, чем число часов, через которые они встретились. Необходимо найти, через какое время встретятся мотоциклисты.
Обозначим неизвестное время буквой t. Из условия задачи следует, что скорость второго мотоциклиста равнялась 33 + t. До встречи каждый мотоциклист проехал расстояние 30 * t и (33 + t) * t. Очевидно, что в момент встречи оба транспортных средства преодолели суммарное расстояние 130 км (см. условие задачи). Тогда получаем уравнение: 30 * t + (33 + t) * t = 130. Раскрывая скобки, получаем следующий вид: t2 + 63 * t — 130 = 0. Вычисляем в этом примере дискриминант: D = (63)2 -4 * 1 * (-130) = 4489. Корень из него будет равен 67. Значения t, удовлетворяющие уравнению, будут равны: t = (-63 ± 67) / 2 = (2; -65). Поскольку время не может быть отрицательным, получаем ответ на задачу: мотоциклисты встретятся через 2 часа.
Задача №5. Аренда лодки группой молодых людей
Завершить эту статью хотелось бы примером и решением через дискриминант одной интересной задачи: несколько молодых людей решили арендовать лодку за 14 000 рублей. Они эту сумму поделили на всех. Однако в самый последний момент трое человек отказались плыть на лодке, поэтому каждый из оставшихся вынужден был доплатить еще 1500 рублей. Сколько человек хотели арендовать лодку изначально?
Пусть изначально было x молодых людей. Тогда каждый из них должен был заплатить сумму 14000 / x рублей. Как только трое человек отказались плыть, последняя сумма для каждого оставшегося стала равна 14000 / (x-3). Поскольку последняя сумма возросла по сравнению с первоначальной на одного человека на 1500 рублей, то можно составить такое уравнение: 14000 / (x-3) — 14000 / x = 1500.
Приведем это уравнение к квадратному. Имеем: 14000 * x — 14000 * x + 14000 * 3 = 1500 * x * (x-3). Раскрывая скобки и, упрощая выражение, получим: 1500 * x2 — 4500 * x — 42 000 = 0. Разделив обе части равенства на 1500, получим выражение: x2 — 3 * x — 28 = 0. Решаем этот пример дискриминантом: D = 9 — 4 * 1 * (-28) = 121. Тогда x = (3 ± 11) / 2 = (7; -4).
Таким образом, изначально группа молодых людей состояла из 7 человек.
http://skysmart.ru/articles/mathematic/kak-najti-diskriminant-kvadratnogo-uravneniya
http://1ku.ru/obrazovanie/9832-diskriminant-primery-resheniya-uravnenij/