配方法

📘 一元二次方程·
⭐⭐
·配方步骤、应用

🎯 学习目标

  • 理解配方法的基本思想和原理
  • 掌握将一元二次方程通过配方转化为完全平方式的步骤
  • 能运用配方法求解一元二次方程,并解决简单实际问题

📚 核心概念

配方法是一种将一元二次方程 ax2+bx+c=0ax^2 + bx + c = 0(其中 a0a \neq 0)通过恒等变形,转化为形如 (x+m)2=n(x + m)^2 = n 的形式,从而求解的方法。其核心思想是“补全平方”——利用完全平方公式 (x+p)2=x2+2px+p2(x + p)^2 = x^2 + 2px + p^2,把左边变成一个完全平方式。

具体来说,当二次项系数为1时(即方程为 x2+bx+c=0x^2 + bx + c = 0),我们先把常数项移到右边,得到 x2+bx=cx^2 + bx = -c。然后在等式两边同时加上一次项系数一半的平方 (b2)2\left(\frac{b}{2}\right)^2,左边就变成了 (x+b2)2\left(x + \frac{b}{2}\right)^2。这样,原方程就变成了一个可以直接开平方的形式。

如果二次项系数不是1,比如 2x2+4x6=02x^2 + 4x - 6 = 0,首先要两边同除以 aa,使二次项系数变为1,再进行配方。

配方法不仅用于解方程,还能帮助我们理解抛物线的顶点、推导求根公式等,是连接代数与几何的重要桥梁。

📝 关键公式

  • 完全平方公式(x+p)2=x2+2px+p2(x + p)^2 = x^2 + 2px + p^2
    示例:(x+3)2=x2+6x+9(x + 3)^2 = x^2 + 6x + 9
  • 配方关键步骤:对 x2+bxx^2 + bx,加上 (b2)2\left(\frac{b}{2}\right)^2 得到 (x+b2)2\left(x + \frac{b}{2}\right)^2
    示例:x2+8xx^2 + 8x 配方后为 (x+4)216\left(x + 4\right)^2 - 16
  • 标准配方结果x2+bx+c=(x+b2)2+(cb24)x^2 + bx + c = \left(x + \frac{b}{2}\right)^2 + \left(c - \frac{b^2}{4}\right)
    示例:x2+6x+5=(x+3)24x^2 + 6x + 5 = (x + 3)^2 - 4

💡 经典例题

例题1(基础):用配方法解方程 x2+6x+5=0x^2 + 6x + 5 = 0

  1. 移项:x2+6x=5x^2 + 6x = -5
  2. 配方:一次项系数为6,一半是3,平方是9。两边加9:
x2+6x+9=5+9x^2 + 6x + 9 = -5 + 9
  1. 左边写成完全平方:(x+3)2=4(x + 3)^2 = 4
  2. 开平方:x+3=±2x + 3 = \pm 2
  3. 解得:x=3+2=1x = -3 + 2 = -1x=32=5x = -3 - 2 = -5

:方程的解为 x=1x = -1x=5x = -5


例题2(进阶):用配方法解方程 2x28x+6=02x^2 - 8x + 6 = 0

  1. 两边同除以2,使二次项系数为1:
x24x+3=0x^2 - 4x + 3 = 0
  1. 移项:x24x=3x^2 - 4x = -3
  2. 配方:一次项系数为-4,一半是-2,平方是4。两边加4:
x24x+4=3+4x^2 - 4x + 4 = -3 + 4
  1. 左边写成完全平方:(x2)2=1(x - 2)^2 = 1
  2. 开平方:x2=±1x - 2 = \pm 1
  3. 解得:x=2+1=3x = 2 + 1 = 3x=21=1x = 2 - 1 = 1

:方程的解为 x=1x = 1x=3x = 3

⚠️ 易错点

  • 忘记先化二次项系数为1:当方程形如 ax2+bx+c=0ax^2 + bx + c = 0a1a \neq 1)时,必须先两边除以 aa 再配方,否则会出错。避免方法:第一步检查二次项系数是否为1。
  • 加错配方项:应加“一次项系数一半的平方”,常见错误是只加一半或忘记平方。避免方法:牢记公式:加 (b2)2\left(\frac{b}{2}\right)^2
  • 移项时符号错误:把常数项移到右边时忘记变号。避免方法:移项后立即检查等式两边是否相等。
  • 开平方漏掉负根(x+m)2=n(x + m)^2 = nn>0n > 0)时,应有 x+m=±nx + m = \pm \sqrt{n},不能只取正根。避免方法:开平方时主动写下“±”。

💡 例题

1

如果xx是实数,且x=11,\lceil x \rceil = 11,,那么x2\lceil x^2 \rceil有多少个可能的取值?

x=11,\lceil x \rceil = 11,10<x11.10 < x \le 11.。因此,100<x121,100 < x \le 121,,所以xx的可能取值为101,102,,121.101, 102, \dots, 121.。因此,xx的可能取值个数为121101+1=21.121 - 101 + 1 = \boxed{21}.

2

判断下面方程的图像属于以下哪一种:抛物线、圆、椭圆、双曲线、一个点、一条直线、两条直线,还是空集。

x250y210x+25=0x^2 - 50y^2 - 10x + 25 = 0

  1. xx配方,得到
(x5)250y2=0.(x - 5)^2 - 50y^2 = 0.
  1. 整理后两边开平方,得
x5=±5y2.x-5 = \pm 5y\sqrt{2}.
  1. 可见该式表示two lines\boxed{\text{two lines}},即x=5+5y2x = 5+ 5y\sqrt{2}x=55y2x = 5-5y\sqrt{2}

✏️ 练习

1

求二次多项式p(x)p(x),使得p(2)=13,p(-2) = 13,p(1)=2,p(1) = -2,p(3)=8.p(3) = 8.

2

已知方程 2x2+y2+8x10y+c=02x^2 + y^2 + 8x - 10y + c = 0 的图像只有一个点(这时我们称这个图像为退化的椭圆)。求 cc 的值。

3

假设方程

2x2+y2+8x10y+c=02x^2 + y^2 + 8x - 10y + c = 0

的图像只有一个点。(这时我们称这个图像为退化椭圆。)求c.c.

4

假设

2x2+y2+8x10y+c=02x^2 + y^2 + 8x - 10y + c = 0

的图象只有一个点。(此时我们称该图象为退化椭圆。)求c.c.

5

假设方程

2x2+y2+8x10y+c=02x^2 + y^2 + 8x - 10y + c = 0

的图像只有一个点。(这时我们称这个图像为退化椭圆。)求c.c.