数学的方程解法问题

一元二次方程的解法
　　一、知识要点：
　　一元二次方程和一元一次方程都是整式方程，它是初中数学的一个重点内容，也是今后学习数学的基 础。
　　一元二次方程的一般形式为：ax^2（2为次数，即X的平方）+bx+c=0, (a≠0)，它是只含一个未知数，并且未知数的最高次数是2 的整式方程。
　　解一元二次方程的基本思想方法是通过“降次”将它化为两个一元一次方程。一元二次方程有四种解法：
　　1、直接开平方法；2、配方法；3、公式法；4、因式分解法。
　　二、方法、例题精讲：
　　1、直接开平方法：
　　直接开平方法就是用直接开平方求解一元二次方程的方法。用直接开平方法解形如(x-m)2=n (n≥0)的 方程，其解为x=±m .
　　例1．解方程（1）(3x+1)2=7 （2）9x2-24x+16=11
　　分析：（1）此方程显然用直接开平方法好做，（2）方程左边是完全平方式(3x-4)2，右边=11>0，所以此方程也可用直接开平方法解。
　　（1）解：(3x+1)2=7×
　　∴(3x+1)2=5
　　∴3x+1=±(注意不要丢解)
　　∴x=
　　∴原方程的解为x1=,x2=
　　（2）解： 9x2-24x+16=11
　　∴(3x-4)2=11
　　∴3x-4=±
　　∴x=
　　∴原方程的解为x1=,x2=
　　2．配方法：用配方法解方程ax2+bx+c=0 (a≠0)
　　先将常数c移到方程右边：ax2+bx=-c
　　将二次项系数化为1：x2+x=-
　　方程两边分别加上一次项系数的一半的平方：x2+x+( )2=- +( )2
　　方程左边成为一个完全平方式：(x+ )2=
　　当b2-4ac≥0时，x+ =±
　　∴x=(这就是求根公式)
　　例2．用配方法解方程 3x2-4x-2=0
　　解：将常数项移到方程右边 3x2-4x=2
　　将二次项系数化为1：x2-x=
　　方程两边都加上一次项系数一半的平方：x2-x+( )2= +( )2
　　配方：(x-)2=
　　直接开平方得：x-=±
　　∴x=
　　∴原方程的解为x1=,x2= .
　　3．公式法：把一元二次方程化成一般形式，然后计算判别式△=b2-4ac的值，当b2-4ac≥0时，把各项系数a, b, c的值代入求根公式x=[-b±(b^2-4ac)^(1/2)]/(2a) , (b^2-4ac≥0)就可得到方程的根。
　　例3．用公式法解方程 2x2-8x=-5
　　解：将方程化为一般形式：2x2-8x+5=0
　　∴a=2, b=-8, c=5
　　b^2-4ac=(-8)2-4×2×5=64-40=24>0
　　∴x=[(-b±(b^2-4ac)^(1/2)]/(2a)
　　∴原方程的解为x1=,x2= .
　　4．因式分解法：把方程变形为一边是零，把另一边的二次三项式分解成两个一次因式的积的形式，让两个一次因式分别等于零，得到两个一元一次方程，解这两个一元一次方程所得到的根，就是原方程的两个根。这种解一元二次方程的方法叫做因式分解法。
　　例4．用因式分解法解下列方程：
　　(1) (x+3)(x-6)=-8 (2) 2x2+3x=0
　　(3) 6x2+5x-50=0 (选学） (4)x2-2( + )x+4=0 （选学）
　　(1)解：(x+3)(x-6)=-8 化简整理得
　　x2-3x-10=0 (方程左边为二次三项式，右边为零)
　　(x-5)(x+2)=0 (方程左边分解因式)
　　∴x-5=0或x+2=0 (转化成两个一元一次方程)
　　∴x1=5,x2=-2是原方程的解。
　　(2)解：2x2+3x=0
　　x(2x+3)=0 (用提公因式法将方程左边分解因式)
　　∴x=0或2x+3=0 (转化成两个一元一次方程)
　　∴x1=0，x2=-是原方程的解。
　　注意：有些同学做这种题目时容易丢掉x=0这个解，应记住一元二次方程有两个解。
　　(3)解：6x2+5x-50=0
　　(2x-5)(3x+10)=0 (十字相乘分解因式时要特别注意符号不要出错)
　　∴2x-5=0或3x+10=0
　　∴x1=, x2=- 是原方程的解。
　　(4)解：x2-2(+ )x+4 =0 （∵4 可分解为2 ·2 ，∴此题可用因式分解法）
　　(x-2)(x-2 )=0
　　∴x1=2 ,x2=2是原方程的解。
　　小结：
　　一般解一元二次方程，最常用的方法还是因式分解法，在应用因式分解法时，一般要先将方程写成一般形式，同时应使二次项系数化为正数。
　　直接开平方法是最基本的方法。
　　公式法和配方法是最重要的方法。公式法适用于任何一元二次方程（有人称之为万能法），在使用公式法时，一定要把原方程化成一般形式，以便确定系数，而且在用公式前应先计算判别式的值，以便判断方程是否有解。
　　配方法是推导公式的工具，掌握公式法后就可以直接用公式法解一元二次方程了，所以一般不用配方法
　　解一元二次方程。但是，配方法在学习其他数学知识时有广泛的应用，是初中要求掌握的三种重要的数学方法之一，一定要掌握好。（三种重要的数学方法：换元法，配方法，待定系数法）。
　　例5．用适当的方法解下列方程。(选学）
　　（1）4(x+2)2-9(x-3)2=0 （2）x2+(2-)x+ -3=0
　　（3） x2-2 x=- （4）4x2-4mx-10x+m2+5m+6=0
　　分析：（1）首先应观察题目有无特点，不要盲目地先做乘法运算。观察后发现，方程左边可用平方差公式分解因式，化成两个一次因式的乘积。
　　（2）可用十字相乘法将方程左边因式分解。
　　（3）化成一般形式后利用公式法解。
　　（4）把方程变形为 4x2-2(2m+5)x+(m+2)(m+3)=0，然后可利用十字相乘法因式分解。
　　（1）解：4(x+2)2-9(x-3)2=0
　　[2(x+2)+3(x-3)][2(x+2)-3(x-3)]=0
　　(5x-5)(-x+13)=0
　　5x-5=0或-x+13=0
　　∴x1=1,x2=13
　　（2）解： x2+(2- )x+ -3=0
　　[x-(-3)](x-1)=0
　　x-(-3)=0或x-1=0
　　∴x1=-3，x2=1
　　（3）解：x2-2 x=-
　　x2-2 x+ =0 (先化成一般形式)
　　△=(-2 )2-4 ×=12-8=4>0
　　∴x=
　　∴x1=,x2=
　　（4）解：4x2-4mx-10x+m2+5m+6=0
　　4x2-2(2m+5)x+(m+2)(m+3)=0
　　[2x-(m+2)][2x-(m+3)]=0
　　2x-(m+2)=0或2x-(m+3)=0
　　∴x1= ,x2=
　　例6．求方程3(x+1)2+5(x+1)(x-4)+2(x-4)2=0的二根。 (选学）
　　分析：此方程如果先做乘方，乘法，合并同类项化成一般形式后再做将会比较繁琐，仔细观察题目，我们发现如果把x+1和x-4分别看作一个整体，则方程左边可用十字相乘法分解因式（实际上是运用换元的方法）
　　解：[3(x+1)+2(x-4)][(x+1)+(x-4)]=0
　　即 (5x-5)(2x-3)=0
　　∴5(x-1)(2x-3)=0
　　(x-1)(2x-3)=0
　　∴x-1=0或2x-3=0
　　∴x1=1,x2=是原方程的解。
　　例7．用配方法解关于x的一元二次方程x2+px+q=0
　　解：x2+px+q=0可变形为
　　x2+px=-q (常数项移到方程右边)
　　x2+px+( )2=-q+()2 (方程两边都加上一次项系数一半的平方)
　　(x+)2= (配方)
　　当p2-4q≥0时，≥0（必须对p2-4q进行分类讨论）
　　∴x=- ±=
　　∴x1= ,x2=
　　当p2-4q<0时，<0此时原方程无实根。
　　说明：本题是含有字母系数的方程，题目中对p, q没有附加条件，因此在解题过程中应随时注意对字母取值的要求，必要时进行分类讨论。
　　练习：
　　（一）用适当的方法解下列方程：
　　1. 6x2-x-2=0 2. (x+5)(x-5)=3
　　3. x2-x=0 4. x2-4x+4=0
　　5. 3x2+1=2x 6. (2x+3)2+5(2x+3)-6=0
　　（二）解下列关于x的方程
　　1.x2-ax+-b2=0 2. x2-( + )ax+ a2=0
　　练习参考答案：
　　（一）1.x1=- ,x2= 2.x1=2,x2=-2
　　3.x1=0,x2= 4.x1=x2=2 5.x1=x2=
　　6.解：（把2x+3看作一个整体，将方程左边分解因式）
　　[(2x+3)+6][(2x+3)-1]=0
　　即 (2x+9)(2x+2)=0
　　∴2x+9=0或2x+2=0
　　∴x1=-,x2=-1是原方程的解。
　　（二）1．解：x2-ax+( +b)( -b)=0 2、解：x2-(+ )ax+ a· a=0
　　[x-( +b)] [x-( -b)]=0 (x- a)(x-a)=0
　　∴x-( +b)=0或x-( -b) =0 x- a=0或x-a=0
　　∴x1= +b，x2= -b是 ∴x1= a，x2=a是
　　原方程的解。 原方程的解。
　　测试
　　选择题
　　1．方程x(x-5)=5(x-5)的根是（ ）
　　A、x=5 B、x=-5 C、x1=x2=5 D、x1=x2=-5
　　2．多项式a2+4a-10的值等于11，则a的值为（ ）。
　　A、3或7 B、-3或7 C、3或-7 D、-3或-7
　　3．若一元二次方程ax2+bx+c=0中的二次项系数，一次项系数和常数项之和等于零，那么方程必有一个根是（ ）。
　　A、0 B、1 C、-1 D、±1
　　4． 一元二次方程ax2+bx+c=0有一个根是零的条件为（ ）。
　　A、b≠0且c=0 B、b=0且c≠0
　　C、b=0且c=0 D、c=0
　　5． 方程x2-3x=10的两个根是（ ）。
　　A、-2，5 B、2，-5 C、2，5 D、-2，-5
　　6． 方程x2-3x+3=0的解是（ ）。
　　A、 B、 C、 D、无实根
　　7． 方程2x2-0.15=0的解是（ ）。
　　A、x= B、x=-
　　C、x1=0.27, x2=-0.27 D、x1=, x2=-
　　8． 方程x2-x-4=0左边配成一个完全平方式后，所得的方程是（ ）。
　　A、(x-)2= B、(x- )2=-
　　C、(x- )2= D、以上答案都不对
　　9． 已知一元二次方程x2-2x-m=0，用配方法解该方程配方后的方程是（ ）。
　　A、(x-1)2=m2+1 B、(x-1)2=m-1 C、(x-1)2=1-m D、(x-1)2=m+1
　　答案与解析
　　答案：1.C 2.C 3.B 4.D 5.A 6.D 7.D 8.C 9.D
　　解析：
　　1．分析：移项得：(x-5)2=0，则x1=x2=5,
　　注意：方程两边不要轻易除以一个整式，另外一元二次方程有实数根，一定是两个。
　　2．分析：依题意得：a2+4a-10=11, 解得 a=3或a=-7.
　　3．分析：依题意：有a+b+c=0, 方程左侧为a+b+c, 且具仅有x=1时， ax2+bx+c=a+b+c，意味着当x=1时，方程成立，则必有根为x=1。
　　4．分析：一元二次方程 ax2+bx+c=0若有一个根为零，
　　则ax2+bx+c必存在因式x，则有且仅有c=0时，存在公因式x，所以 c=0.
　　另外，还可以将x=0代入，得c=0，更简单！
　　5．分析：原方程变为 x2-3x-10=0,
　　则(x-5)(x+2)=0
　　x-5=0 或x+2=0
　　x1=5, x2=-2.
　　6．分析：Δ=9-4×3=-3<0，则原方程无实根。
　　7．分析：2x2=0.15
　　x2=
　　x=±
　　注意根式的化简，并注意直接开平方时，不要丢根。
　　8．分析：两边乘以3得：x2-3x-12=0，然后按照一次项系数配方，x2-3x+(-)2=12+(- )2，
　　整理为：(x-)2=
　　方程可以利用等式性质变形，并且 x2-bx配方时，配方项为一次项系数-b的一半的平方。
　　9．分析：x2-2x=m, 则 x2-2x+1=m+1
　　则(x-1)2=m+1.
　　中考解析
　　考题评析
　　1．（河南省）已知x的二次方程的一个根是–2，那么k=__________。
　　评析：k=4.将x=-2代入到原方程中去，构造成关于k的一元二次方程，然后求解。
　　2．（西安市）用直接开平方法解方程(x-3)2=8得方程的根为（ ）
　　（A）x=3+2 （B）x=3-2
　　（C）x1=3+2 ,x2=3-2 （D）x1=3+2,x2=3-2
　　评析：用解方程的方法直接求解即可，也可不计算，利用一元二次方程有解，则必有两解及8的平方根，即可选出答案。
　　课外拓展
　　一元二次方程
　　一元二次方程（quadratic equation of one variable）是指含有一个未知数且未知数的最高次项是二次的整式方程。
　　一般形式为： ax^2+bx+c=0, (a≠0)
　　在公元前两千年左右，一元二次方程及其解法已出现于古巴比伦人的泥板文书中：求出一个数使它与它的倒数之和等于 一个已给数，即求出这样的x与，使
　　x=1, x+ =b,
　　x2-bx+1=0,
　　他们做出(2）；再做出 ，然后得出解答：+ 及 - 。可见巴比伦人已知道一元二次方程的求根公式。但他们当时并不接受 负数，所以负根是略而不提的。
　　埃及的纸草文书中也涉及到最简单的二次方程，例如：ax^2=b。
　　在公元前4、5世纪时，我国已掌握了一元二次方程的求根公式。希腊的丢番图（246-330）却只取二次方程的一个正根，即使遇到两个都是正根的情况，他亦只取其中之一。
　　公元628年，从印度的婆罗摩笈多写成的《婆罗摩修正体系》中，得到二次方程x2+px+q=0的一个求根公式。在阿拉伯阿尔．花拉子米的《代数学》中讨论到方程的解法，解出了一次、二次方程，其中涉及到六种不同的形式，令 a、b、c为正数，如ax2=bx、ax2=c、 ax2+c=bx、ax2+bx=c、ax2=bx+c 等。把二次方程分成 不同形式作讨论，是依照丢番图的做法。阿尔．花拉子米除了给出二次方程的几种特殊解法外，还第一 次
　　给出二次方程的一般解法，承认方程有两个根，并有无理根存在，但却未有虚根的认识。十六世纪意大利的 数学家们为了解三次方程而开始应用复数根。
　　韦达（1540-1603）除已知一元方程在复数范围内恒有解外，还给出根与系数的关系。 我国《九章算术．勾股》章中的第二十题是通过求相当于 x2+34x-71000=0的正根而解决的。我国数学家还在方程的研究中应用了内插法。

☆ 内容提要☆
一、 基本概念
1．方程、方程的解（根）、方程组的解、解方程（组）
2． 分类：
二、 解方程的依据—等式性质
1．a=b←→a+c=b+c
2．a=b←→ac=bc (c≠0)
三、 解法
1．一元一次方程的解法：去分母→去括号→移项→合并同类项→
系数化成1→解。
2． 元一次方程组的解法：⑴基本思想：“消元”⑵方法：①代入法
②加减法
四、 一元二次方程
1．定义及一般形式：
2．解法：⑴直接开平方法（注意特征）
⑵配方法（注意步骤—推倒求根公式）
⑶公式法：
⑷因式分解法（特征：左边=0）
3．根的判别式：
4．根与系数顶的关系：
逆定理：若 ，则以 为根的一元二次方程是： 。
5．常用等式：
五、 可化为一元二次方程的方程
1．分式方程
⑴定义
⑵基本思想：

⑶基本解法：①去分母法②换元法（如， ）
⑷验根及方法
2．无理方程
⑴定义
⑵基本思想：
⑶基本解法：①乘方法（注意技巧！！）②换元法（例， ）⑷验根及方法
3．简单的二元二次方程组
由一个二元一次方程和一个二元二次方程组成的二元二次方程组都可用代入法解。
六、 列方程（组）解应用题
一概述
列方程（组）解应用题是中学数学联系实际的一个重要方面。其具体步骤是：
⑴审题。理解题意。弄清问题中已知量是什么，未知量是什么，问题给出和涉及的相等关系是什么。
⑵设元（未知数）。①直接未知数②间接未知数（往往二者兼用）。一般来说，未知数越多，方程越易列，但越难解。
⑶用含未知数的代数式表示相关的量。
⑷寻找相等关系（有的由题目给出，有的由该问题所涉及的等量关系给出），列方程。一般地，未知数个数与方程个数是相同的。
⑸解方程及检验。
⑹答案。
综上所述，列方程（组）解应用题实质是先把实际问题转化为数学问题（设元、列方程），在由数学问题的解决而导致实际问题的解决（列方程、写出答案）。在这个过程中，列方程起着承前启后的作用。因此，列方程是解应用题的关键。
二常用的相等关系
1． 行程问题（匀速运动）
基本关系：s=vt
⑴相遇问题(同时出发)：
+ = ;
⑵追及问题（同时出发）：
若甲出发t小时后，乙才出发，而后在B处追上甲，则
⑶水中航行： ;
2． 配料问题：溶质=溶液×浓度
溶液=溶质+溶剂
3．增长率问题：
4．工程问题：基本关系：工作量=工作效率×工作时间（常把工作量看着单位“1”）。
5．几何问题：常用勾股定理，几何体的面积、体积公式，相似形及有关比例性质等。
三注意语言与解析式的互化
如，“多”、“少”、“增加了”、“增加为（到）”、“同时”、“扩大为（到）”、“扩大了”、……
又如，一个三位数，百位数字为a，十位数字为b，个位数字为c，则这个三位数为：100a+10b+c，而不是abc。
四注意从语言叙述中写出相等关系。
如，x比y大3，则x-y=3或x=y+3或x-3=y。又如，x与y的差为3，则x-y=3。五注意单位换算
如，“小时”“分钟”的换算;s、v、t单位的一致等。
七、应用举例（略）
第六章 一元一次不等式（组）
★重点★一元一次不等式的性质、解法
☆ 内容提要☆
1． 定义：a＞b、a＜b、a≥b、a≤b、a≠b。
2． 一元一次不等式：ax＞b、ax＜b、ax≥b、ax≤b、ax≠b(a≠0)。
3． 一元一次不等式组：
4． 不等式的性质：⑴a>b←→a+c>b+c
⑵a>b←→ac>bc(c>0)
⑶a>b←→ac⑷（传递性）a>b,b>c→a>c
⑸a>b,c>d→a+c>b+d.
5．一元一次不等式的解、解一元一次不等式
6．一元一次不等式组的解、解一元一次不等式组（在数轴上表示解集）