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 \(c\).
Серия уроков по теме: «Квадратные уравнения». Алгебра 8-й класс
Класс: 8
КВАДРАТНЫЕ УРАВНЕНИЯ. (22 часа)
1. Входной контроль. Лекция. Презентация. | ВК 2ч. |
2. Изучение нового материала. Тренинг-минимум. | ЧО1 1ч. Стр.107-109. |
3. Решение задач с адаптацией. | З1 0,5ч. |
4. Изучение нового материала. Тренинг-минимум | ЧО2 1ч стр.111-112 |
5. Решение задач с адаптацией. | З2 1ч |
6. Контролирующая самостоятельная работа. | С 0,5ч. |
7. Изучение нового материала. Тренинг-минимум. | ЧО3 1ч. Стр.113-114 |
8. Решение задач с адаптацией. | З3 1ч |
9.Изучение нового материала. Тренинг-минимум. | ЧО4 1ч стр.115-119 |
10.Решение задач с адаптацией. | З4 1ч |
11. Контролирующая самостоятельная работа С2 1ч 12. Изучение дополнительного материала. | ЧД 1ч. |
13.Изучение нового материала. Тренинг-минимум. | ЧО5 1ч стр.122-126 |
14.Решение задач с адаптацией. | З5 1ч |
15Контролирующая самостоятельная работа. | С3 0,5ч. |
16.Изучение нового материала. Тренинг-минимум. | ЧО6 1ч стр.128-130 |
17.Решение задач с адаптацией | З6 1ч |
18.Контролирующая самостоятельная работа. | С4 0,5ч |
19.Изучение нового материала. Тренинг-минимум. | ЧО7 1ч стр.131-134 |
20.Решение задач с адаптацией | З7 1ч |
21. Самостоятельная работа. | С5 1ч |
22.Обобщающий урок. Нестандартная форма урока | Нф 1ч. |
23. Выходной контроль. Контрольная работа. | ВК 1ч. |
Самостоятельная работа с взаимопроверкой и взаимооценкой (по вариантам)
1 вариант 2вариант
Вычислить: ; .
+ —.
Вычислить: ; .;
+—
Найдите значение выражения Д=в 2 – 4ас, если а=2, в=5, с=1.
Чему равен , если Д = 625
Решите уравнения а) х 2 – 3х = 0;
б) х 2 = 64; в) х 2 =7
Решите уравнения а) х 2 – 4х = 0;
б) х 2 = 36; в) х 2 =11
Уравнение вида ах 2 +вх+с=0, называется квадратным. Определите, чему равны коэффициенты а, в ,с в уравнении
7х 2 +10х+12=0
Уравнение вида ах 2 +вх+с=0, называется квадратным. Определите, чему равны коэффициенты а, в ,с в уравнении
5х 2 +12х+19=0
1. ЧО1. Квадратное уравнение и его корни. Неполные квадратные уравнения.
Опр.1 Квадратным уравнением называется уравнение вида ах 2 +вх+с=0, где а,в,с – заданные числа, а?0, х — неизвестное.
Коэффициенты а, в, с квадратного уравнения обычно называют так: а – первым или старшим коэффициентом, в – вторым коэффициентом, с – свободным членом.
Например, в уравнении 3х 2 – х + 2=0 старший коэффициент 3, второй коэффициент -1, свободный член 2.
Задание, Определить а, в, с в уравнении 5х 2 -10х+3=0.
Теорема. Уравнение х 2 = d, где d>0, имеет два корня: х1=, х2 = —.
Доказательство. См. учебник стр. 109.
Например, уравнение х 2 = имеет два корня: х1 = = , х2 = —= —.
Обычно записывают х1,2 = ± .; уравнение х 2 =3 имеет два корня х1,2 = ± уравнение х 2 = 8 имеет два корня х1,2 = ± или х1,2 = ± 2 .
Следствие. Если в уравнении х 2 = d правая часть равна нулю, то уравнение имеет один корень х=0 или два равных корня х1,2 =0.
Если d 2 = d не имеет действительных корней, так как квадрат действительного числа не может быть отрицательным числом.
Например, уравнение х 2 = -25 не имеет действительных корней.
Задание. Решить уравнения: а) х 2 =225; б) х 2 =0; в) х 2 = — 64.
2.ЧО2 Неполные квадратные уравнения.
Опр.2 Квадратное уравнение ах 2 +вх+с=0 называется неполным, если хотя бы один из коэффициентов в или с равно нулю. Они имеют следующий вид:
ах 2 =0, где в=0,с=0.
ах 2 + с = 0, где в=0, с?0. ах 2 +вх=о, где с=0, в?0.
Заметим, что в уравнениях а?0.
Например, 1). Решить уравнение 7х 2 =0.
Решение. Разделим обе части этого уравнения на 7 получим
х 2 =0, откуда х=0.
2).Решить уравнение 5х 2 — 125 = 0.
Решение. Разделим обе части уравнения на 5:
х = ±,
3). Решить уравнение 3х 2 + 8 = 0.
Решение. 3х 2 = — 8,
Х 2 = — .
Это уравнение действительных корней не имеет, так как х 2 не может быть отрицательным числом.
Ответ: корней нет.
4). Разобрать в учебнике на стр. 112. Оформить запись в тетрадь.
Задание. Решить уравнения. Учебник. Стр.112 № 417 (2; 4; 6 ), № 418 (5; 6;) №419(1; 4)
3. ЧО3 Метод выделения полного квадрата.
Для решения некоторых квадратных уравнений применяется метод выделения полного квадрата.
ВСПОМНИМ: Квадрат суммы двух выражений равен квадрату первого выражения плюс удвоенное произведение первого выражения на второе плюс квадрат второго выражения (а+в) 2 = а 2 + 2ав + в 2
Квадрат разности двух выражений равен квадрату первого выражения минус удвоенное произведение первого выражения на втрое плюс квадрат второго выражения (а – в) 2 = а 2 – 2ав + в 2 .
Рассмотрим это на примерах.
1).Решить квадратное уравнение х 2 – 4х – 5 = 0.
Решение. Преобразуем это уравнение
х 2 – 2х*2 + 4 = 5 + 4,
х – 2 = -3 или х – 2 = 3,
Решая это уравнение, мы преобразовали его так, что в левой части получился квадрат двучлена, а правая часть не содержит неизвестное.
2). Решить уравнение 4х 2 — 8х + 3 = 0.
Решение. Преобразуем это уравнение
(2х) 2 – 2*2*2х + 4 = -3+4,
2х – 2 =1 или 2х – 2 = -1
Решите уравнения: 1) х 2 + 2х – 15 = 0;
25х 2 — 10х — 3 = 0.
4 ЧО4 Решение квадратных уравнений.
Рассмотрим квадратное уравнение общего вида: ах 2 + вх + с = 0, где а?0. Разделив обе части уравнения на а, получим: х 2 + х + =0.
Преобразуем это уравнение так, чтобы в левой части получился квадрат двучлена: х 2 + х = — ,
х 2 + 2* х + () 2 = — + () 2 ,
( х + ) 2 = .
Если в 2 — 4ас ? 0, то (х + ) 2 = () 2 , откуда х = = ±, х1,2 = — ± или х1,2 = .
Эту формулу называют формулой корней квадратного уравнения общего вида. Выражение « в 2 – 4ас» называют дискриминантом и обозначают буквой D . Поэтому , если D?0, то уравнение имеет два корня, они находятся по формуле корней квадратного уравнения.
Задание. Запишите формулу корней квадратного уравнения общего вида.
Если D=0, то квадратное уравнение имеет единственный корень : х = — .
Если D?0, то квадратное уравнение не имеет корней..
Примеры. 1) Решить уравнение 6х 2 + х – 2 = 0.
Решение. а = 6; в = 1; с=-2.
D>0, уравнение имеет два корня: х1,2 = .
х1,2 = .
х1=; х2 = .
Ответ: —
2) Решить уравнение 4х 2 – 4х +1 = 0.
Решение. а=4; в=-4; с=1.
D=0, уравнение имеет единственный корень х = —, х = —
Ответ: .
Решить уравнение х 2 — 4х +5 = 0.
Решение. а=1; в=-4; с=5.
3) 7х 2 — 6х + 2 = 0.
5. ЧО5. Приведенное квадратное уравнение. Теорема Виета.
Определение. Квадратное уравнение вида х 2 +px+q=0 называется приведенным.
В этом уравнении старший коэффициент равен единице.
Например, уравнение вида х 2 — 3х – 4 = 0 является приведенным.
Задание. Какие уравнения являются приведенными: 1) х 2 + 4х + 7=0;
2)5х 2 +5х-17=0; 3) х 2 -5х=0; 4)9х 2 -3х+25=0; 5)х 2 +4х-16=0; 6) х 2 +25=0.
Всякое квадратное уравнение ах 2 + вх +с = 0 может быть приведено к приведенному делением обеих частей уравнения на а?0.
Например, уравнение 4х 2 +4х-3=0 делением на 4 приводится к приведенному х 2 + х — =0.
Задание. Приведите квадратное уравнение к приведенному: 6х 2 -3х+12=0.
Рассмотрим приведенное квадратное уравнение х 2 +px+q=0. Его корни находятся по формуле: х1,2= — .
Её называют формулой корней приведенного квадратного уравнения.
Например, решить уравнение х 2 – 14х – 15 = 0.
Решение. По формуле х1,2 = — находим:
х1,2 = 7 ± = 7 ± = 7 ± 8.
Для приведенного квадратного уравнения справедлива теорема Виета: если х1 и х2 — корни уравнения х 2 + рх + q = 0, то справедливы формулы х1+х2= -р, х1 * х2 = q, т.е. сумма корней приведенного квадратного уравнения равна второму коэффициенту, взятому с противоположным знаком, а произведение корней равно свободному члену.
Доказательство смотри на стр. 123.
Например, уравнение х 2 – 13х + 30 = 0 имеет корни х1 = 10, х2 = 3; сумма его корней х1 + х2 = 13, а их произведение х1* х2 = 30. Отметим, что теорема Виета справедлива и в случае, когда квадратное уравнение имеет два равных корня: х1=х2= — .
Например, уравнение х 2 – 6х + 9 = 0 имеет равные корни: х1 = х2 = 3, их сумма х1 + х2 = 6, произведение х1х2 = 9.
Задание. Рассмотреть и записать в тетрадь решение задач 2,3,4 на стр. 124.
При решении некоторых задач применяется теорема, обратная теореме Виета:Если числа р, q, х1, х2 таковы, что х1+х2 = -р, х1х2 =q, то х1 и х1 — корни уравнения х 2 + рх + q = 0.
Доказательство смотри на странице 124.
Используя теорему, обратную теореме Виета, иногда можно подбором найти корни квадратного уравнения.
Смотри задачу 5 на стр. 125.
Рассмотрим пример. Упростите дробь
Разложим числитель дроби на множители, используя способ группировки
х 2 – х – 12 = х 2 — 4х + 3х – 12 = (х 2 – 4х) + (3х -12) = х (х – 4) + 3 (х – 4) = = (х – 4) (х + 3 ). Следовательно,
Многочлен ах 2 + вх + с, где а?0, называют квадратным трехчленом. При решении данного примера квадратный трехчлен х 2 – х – 12 был разложен на множители способом группировки, но можно поступить иначе. Для этого рассмотрим следующую теорему:Если х1 и х2 — корни квадратного уравнения ах 2 + вх + с = 0, то при всех х справедливо равенство ах 2 + вх + с = а(х –х1)(х –х2).
Доказательство смотри на стр. 125.
Задание. Рассмотри задачу № 7 и оформи её в тетрадь.
Реши: №450(1,2); №451(2,5); №456(5); № 457(6).
6. ЧО6 Уравнения, сводящиеся к квадратным.
Определение. Уравнение вида ах 4 + вх +с = 0, где а ?0, называется биквадратным.
Заменой х 2 = t это уравнение сводится к квадратному.
Например, решить биквадратное уравнение 9х 4 + 5х 2 – 4 = 0.
Пусть х 2 = t , тогда данное уравнение имеет вид: 9t 2 + 5t – 4 = 0.
D = 5 2 – 4 * 9 * (-4).
D>0, уравнение имеет два корня: t1,2 = .
t1,2 = .
t1=; t2 =
Получаем х 2 = или х 2 = -1.
х1,2 = ± корней нет, так как -1 4 – 10х 2 + 9 = 0.
Рассмотрим дробно-рациональное уравнение, его решение тоже сводится к квадратному.
Например, решить уравнение
Решение. Общий знаменатель дробей, входящих в уравнение равен (х+2)(х-3). Если х+2?0 и х-3?0, то, умножая обе части на (х+2)(х-3), получаем:
решаем полученное квадратное уравнение.
D > 0, уравнение имеет два корня: х1,2 =
х1,2= х1 = х2 =
Если х1 = 1, то х+2 ?0 и х+3 ?0 верно,
если х2 = —, то х+2 ? 0 и х+3? 0 верно.
Ответ: 2.
Задание. Рассмотреть задачу №4 в учебнике на стр.129 и записать её решение в тетрадь, прочитать и записать вывод к уравнению на стр. 130.
Задачу № 5 разбираем на доске и записываем к себе в тетрадь.
Задание. По задачи №5 составить вопросы и ответить на них по мере возможного.
Решить № 470(3) или №473(1) или № 553(2).
7. ЧО7. Решение задач с помощью квадратных уравнений.
Для решения задач с помощью квадратных уравнений необходимо вспомнить: теорему Пифагора «Квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов», а 2 +в 2 =с 2 ; закон свободного падения; формулы квадратного уравнения;формула пути «Путь равен произведению скорости на время», S=V t; задачи на совместную работу; площадь прямоугольника « Площадь прямоугольника равна произведению длины на ширину»; S = ab; периметр прямоугольника «Периметр прямоугольника равен сумме длины и ширины, умноженной на 2» P = 2(a+b)/
Рассмотрим несколько задач,решаемых с помощью квадратных уравнений.
Задача №1. Скорость велосипедиста на первой половине пути была на 3 км/ч больше, чем его скорость на второй половине пути. С какой скоростью велосипедист проехал вторую половину пути, если весь путь в 90 км он преодолел за 5,5 часа? Решение.
Пусть х км/ч скорость велосипедиста на второй половине пути, тогда первую половину пути велосипедист проехал со скоростью (х+3)км/ч. Так как весь путь равен 90 км, то его половина равна 45 км, поэтому ч, время, затраченное велосипедистом на второй половине пути, а ч, время, затраченное велосипедистом на первой половине пути. По условию задачи известно, что весь путь велосипедист преодолел за 5,5= часа, составим и решим уравнение
,
,
90(х+3) + 90х = 11х(х+3),
90х + 270 + 90х =11х 2 + 33х,
11х 2 + 33х — 90х – 270 — 90х=0,
11х 2 – 147х – 270 = 0,
а=11, в= -147, с= -270.
D = (-147) 2 -4*11*(-270).
D>0, уравнение имеет два корня: х1,2 =
х1,2 = ; х1= х2 =
х2=условию задачи не удовлетворяет, так как скорость отрицательной быть не может.
Значит, скорость велосипедиста на втором участке пути равна 15 км/ч, а на первом (15+3)=18 км/ч.
Если скорость на втором участке пути равна 15 км/ч, а на первом 18 км/ч, то время на первом участке пути равно ч, а на втором участке пути оно равноч. На весь путь потрачено (2,5+3)= 5,5 ч, что соответствует условию задачи.
Задания: 1)Прочитать §31, рассмотреть задачи № 1,2, 3. Подготовить вопросы по данной теме. Оформить эти задачи к себе в тетрадь.
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ИЗУЧЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА.
Название | Цель изучения | Содержание материала | ||
ОУ | ПУ | ЧО1 | -прочитать -изучить понятия: квадратное уравнение; коэффициент; свободный член; корень уравнения; действительные корни; не имеет корней; имеет корни. — научиться определять квадратное уравнение; эго коэффициенты а и в, а также свободный член с;записывать квадратное уравнение через известные а,в,с; решать квадратные уравнения путем разложения его левой части на множители; -рассмотреть решение квадратного уравнения, в котором числа в и с равны нулю; -записать алгоритм решения квадратного уравнения вида х 2 =d. | Алгебра §25 стр. 107 – 109. + доп. Источники. |