วิธีค้นหารากของสมการกำลังสอง สมการกำลังสอง

เราศึกษาหัวข้อต่อไป” การแก้สมการ- เราคุ้นเคยกับสมการเชิงเส้นแล้วและกำลังทำความคุ้นเคยต่อไป สมการกำลังสอง.

ก่อนอื่นเราจะมาดูกันว่าสมการกำลังสองคืออะไรและเขียนไว้อย่างไร ปริทัศน์และเราจะให้ คำจำกัดความที่เกี่ยวข้อง- หลังจากนี้ เราจะใช้ตัวอย่างเพื่อดูรายละเอียดวิธีการแก้สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ เรามาดูวิธีแก้ปัญหากันดีกว่า สมการที่สมบูรณ์เราได้สูตรราก ทำความคุ้นเคยกับการแบ่งแยกสมการกำลังสองแล้วพิจารณาวิธีแก้ปัญหา ตัวอย่างทั่วไป- สุดท้าย เรามาติดตามความเชื่อมโยงระหว่างรากกับสัมประสิทธิ์กัน

การนำทางหน้า

สมการกำลังสองคืออะไร? ประเภทของพวกเขา

ก่อนอื่นคุณต้องเข้าใจให้ชัดเจนว่าสมการกำลังสองคืออะไร ดังนั้นจึงสมเหตุสมผลที่จะเริ่มการสนทนาเกี่ยวกับสมการกำลังสองด้วยคำจำกัดความของสมการกำลังสองตลอดจนคำจำกัดความที่เกี่ยวข้อง หลังจากนี้ คุณสามารถพิจารณาสมการกำลังสองประเภทหลักได้: แบบลดและไม่ลด รวมถึงสมการที่สมบูรณ์และไม่สมบูรณ์

ความหมายและตัวอย่างของสมการกำลังสอง

คำนิยาม.

สมการกำลังสองเป็นสมการของรูปแบบ a x 2 +b x+c=0โดยที่ x เป็นตัวแปร a, b และ c เป็นตัวเลขจำนวนหนึ่ง และ a ไม่ใช่ศูนย์

สมมติทันทีว่าสมการกำลังสองมักเรียกว่าสมการระดับที่สอง นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าสมการกำลังสองคือ สมการพีชคณิต ระดับที่สอง

คำจำกัดความที่ระบุช่วยให้เราสามารถยกตัวอย่างสมการกำลังสองได้ ดังนั้น 2 x 2 +6 x+1=0, 0.2 x 2 +2.5 x+0.03=0 เป็นต้น เหล่านี้คือสมการกำลังสอง

คำนิยาม.

ตัวเลข a, b และ c ถูกเรียกว่า ค่าสัมประสิทธิ์ของสมการกำลังสอง a·x 2 +b·x+c=0 และสัมประสิทธิ์ a เรียกว่าค่าแรก หรือค่าสูงสุด หรือค่าสัมประสิทธิ์ของ x 2 b คือค่าสัมประสิทธิ์ที่สอง หรือค่าสัมประสิทธิ์ของ x และ c คือเทอมอิสระ .

ตัวอย่างเช่น ลองใช้สมการกำลังสองในรูปแบบ 5 x 2 −2 x −3=0 โดยที่สัมประสิทธิ์นำหน้าคือ 5 สัมประสิทธิ์ที่สองเท่ากับ −2 และเทอมอิสระเท่ากับ −3 โปรดทราบว่าเมื่อสัมประสิทธิ์ b และ/หรือ c เป็นลบ ดังตัวอย่างที่เพิ่งให้ไป แบบสั้นการเขียนสมการกำลังสองในรูปแบบ 5 x 2 −2 x−3=0 และไม่ใช่ 5 x 2 +(−2) x+(−3)=0

เป็นที่น่าสังเกตว่าเมื่อสัมประสิทธิ์ a และ/หรือ b เท่ากับ 1 หรือ −1 ก็มักจะไม่แสดงค่าเหล่านั้นอย่างชัดเจนในสมการกำลังสอง ซึ่งเนื่องมาจากลักษณะเฉพาะของการเขียนเช่นนั้น ตัวอย่างเช่น ในสมการกำลังสอง y 2 −y+3=0 ค่าสัมประสิทธิ์นำหน้าคือ 1 และสัมประสิทธิ์ของ y เท่ากับ −1

สมการกำลังสองที่ลดลงและไม่ลดลง

ขึ้นอยู่กับค่าของสัมประสิทธิ์นำ สมการกำลังสองที่ลดลงและไม่ลดลงจะมีความโดดเด่น ให้เราให้คำจำกัดความที่เกี่ยวข้อง

คำนิยาม.

สมการกำลังสองซึ่งเรียกค่าสัมประสิทธิ์นำหน้าเป็น 1 ให้สมการกำลังสอง- ใน มิฉะนั้นสมการกำลังสองคือ มิได้ถูกแตะต้อง.

ตาม คำจำกัดความนี้, สมการกำลังสอง x 2 −3·x+1=0, x 2 −x−2/3=0 เป็นต้น – ให้ไว้ในแต่ละค่าสัมประสิทธิ์แรก เท่ากับหนึ่ง- A 5 x 2 −x−1=0 เป็นต้น - สมการกำลังสองที่ไม่ได้ลดลง ค่าสัมประสิทธิ์นำจะแตกต่างจาก 1

จากสมการกำลังสองที่ไม่ได้ลดค่าใดๆ โดยการหารทั้งสองข้างด้วยสัมประสิทธิ์นำ คุณก็จะได้ค่าที่ลดลงแล้ว การกระทำนี้เป็นการแปลงที่เทียบเท่า กล่าวคือ สมการกำลังสองลดลงที่ได้ในลักษณะนี้จะมีรากเดียวกันกับสมการกำลังสองที่ยังไม่ได้ลดแบบเดิม หรือไม่มีรากในลักษณะเดียวกัน

ให้เราดูตัวอย่างวิธีการเปลี่ยนจากสมการกำลังสองที่ไม่ได้ลดลงไปเป็นสมการที่ลดลง

ตัวอย่าง.

จากสมการ 3 x 2 +12 x−7=0 ไปที่สมการกำลังสองลดรูปที่สอดคล้องกัน

สารละลาย.

เราแค่ต้องหารทั้งสองด้านของสมการเดิมด้วยสัมประสิทธิ์นำหน้า 3 ซึ่งไม่ใช่ศูนย์ ดังนั้นเราจึงดำเนินการนี้ได้ เรามี (3 x 2 +12 x−7):3=0:3 ซึ่งเหมือนกัน (3 x 2):3+(12 x):3−7:3=0 แล้ว (3: 3) x 2 +(12:3) x−7:3=0 จากที่ไหน . นี่คือวิธีที่เราได้สมการกำลังสองลดลงซึ่งเทียบเท่ากับสมการดั้งเดิม

คำตอบ:

สมการกำลังสองที่สมบูรณ์และไม่สมบูรณ์

คำจำกัดความของสมการกำลังสองมีเงื่อนไข a≠0 เงื่อนไขนี้จำเป็นเพื่อให้สมการ a x 2 + b x + c = 0 เป็นกำลังสอง เนื่องจากเมื่อ a = 0 จะกลายเป็นสมการเชิงเส้นในรูปแบบ b x + c = 0

สำหรับค่าสัมประสิทธิ์ b และ c พวกมันสามารถมีค่าเท่ากับศูนย์ทั้งแบบแยกเดี่ยวและรวมกัน ในกรณีเหล่านี้ สมการกำลังสองเรียกว่าไม่สมบูรณ์

คำนิยาม.

เรียกสมการกำลังสอง a x 2 +b x+c=0 ไม่สมบูรณ์ถ้ามีสัมประสิทธิ์ b, c อย่างน้อยหนึ่งตัว เท่ากับศูนย์.

ในทางกลับกัน

คำนิยาม.

สมการกำลังสองที่สมบูรณ์เป็นสมการที่สัมประสิทธิ์ทั้งหมดแตกต่างจากศูนย์

ชื่อดังกล่าวไม่ได้รับมาโดยบังเอิญ สิ่งนี้จะชัดเจนจากการสนทนาต่อไปนี้

ถ้าสัมประสิทธิ์ b เป็นศูนย์ สมการกำลังสองจะอยู่ในรูปแบบ a·x 2 +0·x+c=0 และจะเทียบเท่ากับสมการ a·x 2 +c=0 ถ้า c=0 นั่นคือสมการกำลังสองอยู่ในรูปแบบ a·x 2 +b·x+0=0 ก็สามารถเขียนใหม่เป็น a·x 2 +b·x=0 และด้วย b=0 และ c=0 เราจะได้สมการกำลังสอง a·x 2 =0 สมการที่ได้จะแตกต่างจากสมการกำลังสองโดยสมบูรณ์ตรงที่ด้านซ้ายมือไม่มีพจน์ที่มีตัวแปร x หรือพจน์อิสระ หรือทั้งสองอย่าง ดังนั้นชื่อของพวกเขา - สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์

ดังนั้นสมการ x 2 +x+1=0 และ −2 x 2 −5 x+0.2=0 เป็นตัวอย่างของสมการกำลังสองที่สมบูรณ์ และ x 2 =0, −2 x 2 =0, 5 x 2 +3=0 , −x 2 −5 x=0 เป็นสมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์

การแก้สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์

จากข้อมูลในย่อหน้าที่แล้วมีดังนี้ สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์สามประเภท:

a·x 2 =0 ค่าสัมประสิทธิ์ b=0 และ c=0 สอดคล้องกับมัน
a x 2 +c=0 เมื่อ b=0 ;
และ a·x 2 +b·x=0 เมื่อ c=0

ให้เราตรวจสอบเพื่อดูว่าสมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ของแต่ละประเภทเหล่านี้ได้รับการแก้ไขอย่างไร

ก x 2 = 0

มาเริ่มด้วยการแก้สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ โดยสัมประสิทธิ์ b และ c เท่ากับศูนย์ นั่นคือสมการที่มีรูปแบบ a x 2 =0 สมการ a·x 2 =0 เทียบเท่ากับสมการ x 2 =0 ซึ่งได้มาจากสมการดั้งเดิมโดยการหารทั้งสองส่วนด้วยจำนวน a ที่ไม่ใช่ศูนย์ แน่นอนว่ารากของสมการ x 2 =0 เป็นศูนย์ เนื่องจาก 0 2 =0 สมการนี้ไม่มีรากอื่น ซึ่งอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าสำหรับจำนวนที่ไม่ใช่ศูนย์ใดๆ p ความไม่เท่าเทียมกันของ p 2 >0 ยังคงอยู่ ซึ่งหมายความว่าสำหรับ p≠0 ความเท่าเทียมกัน p 2 =0 จะไม่บรรลุผลสำเร็จ

ดังนั้น สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ a·x 2 =0 มีรากเดียว x=0

ตามตัวอย่าง เราให้คำตอบของสมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ −4 x 2 =0 มันเทียบเท่ากับสมการ x 2 =0 โดยมีรากเพียงตัวเดียวคือ x=0 ดังนั้น สมการดั้งเดิมจึงมีศูนย์รากเพียงตัวเดียว

วิธีแก้ปัญหาสั้น ๆ ในกรณีนี้สามารถเขียนได้ ดังต่อไปนี้:
−4 x 2 =0 ,
x 2 = 0,
x=0 .

a x 2 +c=0

ตอนนี้เรามาดูกันว่าสมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ได้รับการแก้ไขอย่างไร โดยสัมประสิทธิ์ b เป็นศูนย์และ c≠0 นั่นคือสมการในรูปแบบ a x 2 +c=0 เรารู้ว่าการย้ายพจน์จากด้านหนึ่งของสมการไปอีกด้านด้วย เครื่องหมายตรงข้ามรวมถึงการหารทั้งสองข้างของสมการด้วยจำนวนที่ไม่ใช่ศูนย์ จะทำให้ได้สมการที่เทียบเท่ากัน ดังนั้นจึงสามารถดำเนินการดังต่อไปนี้ได้ การแปลงที่เท่ากันสมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ a x 2 +c=0 :

ย้าย c ไปทางด้านขวา ซึ่งจะได้สมการ a x 2 =−c
และหารทั้งสองข้างด้วย a เราก็จะได้

สมการที่ได้ช่วยให้เราสามารถสรุปเกี่ยวกับรากเหง้าของมันได้ ขึ้นอยู่กับค่าของ a และ c ค่าของนิพจน์อาจเป็นค่าลบ (เช่น ถ้า a=1 และ c=2 ดังนั้น ) หรือค่าบวก (ตัวอย่างเช่น ถ้า a=−2 และ c=6 แล้ว ) ไม่เป็นศูนย์ เนื่องจากตามเงื่อนไข c≠0 เราจะแยกวิเคราะห์กรณีและ

ถ้า แล้วสมการนั้นไม่มีราก ข้อความนี้ตามมาจากข้อเท็จจริงที่ว่ากำลังสองของจำนวนใดๆ เป็นจำนวนที่ไม่เป็นลบ จากนี้ไปเมื่อ เมื่อ แล้วสำหรับจำนวนใด ๆ p ความเท่าเทียมกันไม่สามารถเป็นจริงได้

ถ้า แล้วสถานการณ์ที่มีรากของสมการแตกต่างกัน ในกรณีนี้ ถ้าเราจำได้ประมาณ รากของสมการก็จะชัดเจนทันที มันคือตัวเลข เนื่องจาก . เป็นเรื่องง่ายที่จะเดาว่าตัวเลขนั้นก็เป็นรากของสมการเช่นกัน สมการนี้ไม่มีรากอื่นใดที่สามารถแสดงได้ เช่น ในทางที่ขัดแย้งกัน มาทำกัน.

ให้เราแสดงว่ารากของสมการเพิ่งประกาศเป็น x 1 และ −x 1 . สมมติว่าสมการนี้มีราก x 2 มากกว่าหนึ่งราก แตกต่างจากรากที่ระบุ x 1 และ −x 1 เป็นที่ทราบกันดีว่าการแทนที่รากของมันลงในสมการแทน x จะทำให้สมการมีความเท่าเทียมกันทางตัวเลขที่ถูกต้อง สำหรับ x 1 และ −x 1 เรามี และสำหรับ x 2 เรามี คุณสมบัติของความเท่าเทียมกันของตัวเลขทำให้เราสามารถลบค่าจริงทีละเทอมได้ ความเท่าเทียมกันเชิงตัวเลขดังนั้นการลบส่วนที่ตรงกันของความเท่าเทียมกันจะได้ x 1 2 −x 2 2 =0 คุณสมบัติของการดำเนินการกับตัวเลขทำให้เราสามารถเขียนผลลัพธ์ที่เท่ากันใหม่ได้เป็น (x 1 −x 2)·(x 1 +x 2)=0 เรารู้ว่าผลคูณของตัวเลขสองตัวจะเท่ากับศูนย์ก็ต่อเมื่ออย่างน้อยหนึ่งในนั้นมีค่าเท่ากับศูนย์ ดังนั้น จากผลลัพธ์ที่เท่าเทียมกัน จะได้ว่า x 1 −x 2 =0 และ/หรือ x 1 +x 2 =0 ซึ่งเท่ากัน x 2 =x 1 และ/หรือ x 2 =−x 1 ดังนั้นเราจึงเกิดความขัดแย้ง เนื่องจากในตอนแรกเราบอกว่ารากของสมการ x 2 แตกต่างจาก x 1 และ −x 1 นี่พิสูจน์ว่าสมการไม่มีรากอื่นนอกจาก และ

ให้เราสรุปข้อมูลในย่อหน้านี้ สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ a x 2 +c=0 เทียบเท่ากับสมการนั้น

ไม่มีรากถ้า
มีสองราก และ ถ้า .

ลองพิจารณาตัวอย่างการแก้สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ในรูปแบบ a·x 2 +c=0

เริ่มจากสมการกำลังสอง 9 x 2 +7=0 กันก่อน หลังจากย้ายพจน์อิสระไปทางด้านขวาของสมการแล้ว มันจะอยู่ในรูปแบบ 9 x 2 =−7 เมื่อหารทั้งสองข้างของสมการผลลัพธ์ด้วย 9 เราจะได้ผลลัพธ์ที่ เนื่องจากทางด้านขวามีจำนวนลบ สมการนี้จึงไม่มีราก ดังนั้นสมการกำลังสองเดิมที่ไม่สมบูรณ์ 9 x 2 +7 = 0 จึงไม่มีราก

ลองแก้สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์อีกอันหนึ่ง −x 2 +9=0 เราย้ายเก้าไปทางด้านขวา: −x 2 =−9 ตอนนี้เราหารทั้งสองข้างด้วย −1 เราจะได้ x 2 = 9 ทางด้านขวาคือ จำนวนบวกซึ่งเราสรุปได้ว่า หรือ . จากนั้นเราเขียนคำตอบสุดท้ายลงไป: สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ −x 2 +9=0 มีสองราก x=3 หรือ x=−3

ก x 2 +ข x=0

ยังคงต้องจัดการกับคำตอบของสมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ประเภทสุดท้ายสำหรับ c=0 สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ในรูปแบบ a x 2 + b x = 0 ช่วยให้คุณแก้ได้ วิธีการแยกตัวประกอบ- แน่นอนว่าเราสามารถอยู่ทางด้านซ้ายของสมการได้ ซึ่งก็เพียงพอที่จะเอามันออกจากวงเล็บ ตัวคูณทั่วไป x. สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถย้ายจากสมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ดั้งเดิมไปเป็นสมการที่เทียบเท่าในรูปแบบ x·(a·x+b)=0 และสมการนี้เทียบเท่ากับเซตของสมการสองสมการ x=0 และ a·x+b=0 ซึ่งสมการหลังเป็นเส้นตรงและมีราก x=−b/a

ดังนั้น สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ a·x 2 +b·x=0 มีสองราก x=0 และ x=−b/a

เพื่อรวมวัสดุเข้าด้วยกัน เราจะวิเคราะห์วิธีแก้ปัญหาตามตัวอย่างที่เฉพาะเจาะจง

ตัวอย่าง.

แก้สมการ

สารละลาย.

การเอา x ออกจากวงเล็บจะได้สมการ มันเทียบเท่ากับสองสมการ x=0 และ แก้สิ่งที่เราได้รับ สมการเชิงเส้น: และดำเนินการแบ่ง หมายเลขผสมบน เศษส่วนทั่วไปเราพบ ดังนั้นรากของสมการดั้งเดิมคือ x=0 และ

หลังจากได้ฝึกปฏิบัติที่จำเป็นแล้ว สามารถเขียนคำตอบของสมการดังกล่าวได้สั้นๆ ดังนี้

คำตอบ:

x=0 , .

Discriminant คือสูตรหารากของสมการกำลังสอง

ในการแก้สมการกำลังสองนั้นมีสูตรรากอยู่ มาเขียนมันลงไปกันดีกว่า สูตรหารากของสมการกำลังสอง: , ที่ไหน D=b 2 −4 ค ค- ที่เรียกว่า จำแนกสมการกำลังสอง- รายการโดยพื้นฐานหมายความว่า .

การรู้ว่าสูตรรากได้มาอย่างไรและใช้ในการหารากของสมการกำลังสองอย่างไรมีประโยชน์ ลองคิดดูสิ

ที่มาของสูตรหารากของสมการกำลังสอง

ให้เราแก้สมการกำลังสอง a·x 2 +b·x+c=0 ลองทำการแปลงที่เทียบเท่ากัน:

เราสามารถหารทั้งสองข้างของสมการนี้ด้วยจำนวน a ที่ไม่ใช่ศูนย์ ซึ่งได้ผลลัพธ์เป็นสมการกำลังสองต่อไปนี้
ตอนนี้ มาเน้นกัน กำลังสองที่สมบูรณ์แบบ ทางด้านซ้าย: . หลังจากนี้สมการจะอยู่ในรูปแบบ .
ในขั้นนี้เป็นไปได้ที่จะโอนสองเทอมสุดท้ายไปทางด้านขวาโดยมีเครื่องหมายตรงกันข้าม เรามี .
และมาแปลงนิพจน์ทางด้านขวาด้วย:

ผลลัพธ์ที่ได้คือสมการที่เทียบเท่ากับสมการกำลังสองเดิม a·x 2 +b·x+c=0

เราได้แก้สมการที่คล้ายกันในรูปแบบแล้ว ย่อหน้าก่อนหน้าเมื่อพวกเขาแยกมันออกจากกัน สิ่งนี้ช่วยให้คุณทำ ข้อสรุปต่อไปนี้เกี่ยวกับรากของสมการ:

ถ้า แสดงว่าสมการไม่มี โซลูชั่นที่ถูกต้อง;
ถ้า สมการนั้นจะมีรูปแบบ ดังนั้น ซึ่งมองเห็นได้เพียงรากเท่านั้น
ถ้า , แล้ว หรือ ซึ่งเหมือนกับ หรือ นั่นคือสมการมีสองราก

ดังนั้น การมีอยู่หรือไม่มีรากของสมการ และสมการกำลังสองดั้งเดิม ขึ้นอยู่กับเครื่องหมายของนิพจน์ทางด้านขวา ในทางกลับกัน เครื่องหมายของนิพจน์นี้จะถูกกำหนดโดยเครื่องหมายของตัวเศษ เนื่องจากตัวส่วน 4·a 2 จะเป็นค่าบวกเสมอ นั่นคือโดยเครื่องหมายของนิพจน์ b 2 −4·a·c นิพจน์นี้ b 2 −4 a c ถูกเรียก จำแนกสมการกำลังสองและกำหนดไว้ในจดหมาย ดี- จากที่นี่ สาระสำคัญของการเลือกปฏิบัตินั้นชัดเจน - ขึ้นอยู่กับมูลค่าและเครื่องหมายของมัน พวกเขาสรุปว่าสมการกำลังสองมีหรือไม่ รากที่แท้จริงและถ้าเป็นเช่นนั้น หมายเลขของพวกเขาคืออะไร - หนึ่งหรือสอง

ลองกลับไปที่สมการแล้วเขียนใหม่โดยใช้สัญลักษณ์แยกแยะ: และเราก็ได้ข้อสรุป:

ถ้า D<0 , то это уравнение не имеет действительных корней;
ถ้า D=0 สมการนี้มีรากเดียว
สุดท้าย ถ้า D>0 สมการจะมีราก 2 อัน หรือซึ่งสามารถเขียนใหม่ได้ในรูปแบบ หรือ และหลังจากขยายและลดเศษส่วนเป็น ตัวส่วนร่วมพวกเราได้รับ .

ดังนั้นเราจึงได้สูตรสำหรับรากของสมการกำลังสอง ซึ่งมีลักษณะดังนี้ โดยที่ตัวแยกแยะ D คำนวณโดยสูตร D=b 2 −4·a·c

ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา ด้วยการแยกแยะเชิงบวก คุณสามารถคำนวณรากที่แท้จริงของสมการกำลังสองทั้งสองได้ เมื่อค่าจำแนกเท่ากับศูนย์ ทั้งสองสูตรจะให้ค่ารากเท่ากัน ซึ่งสอดคล้องกับคำตอบเฉพาะของสมการกำลังสอง และเมื่อ การเลือกปฏิบัติเชิงลบเมื่อพยายามใช้สูตรหารากของสมการกำลังสอง เรากำลังเผชิญกับการสกัด รากที่สองจากจำนวนลบซึ่งพาเราไปไกลกว่า และ หลักสูตรของโรงเรียน- ด้วยการแบ่งแยกเชิงลบ สมการกำลังสองไม่มีรากที่แท้จริง แต่มีคู่กัน คอนจูเกตที่ซับซ้อนรากซึ่งสามารถพบได้โดยใช้สูตรรากเดียวกับที่เราได้รับ

อัลกอริทึมสำหรับการแก้สมการกำลังสองโดยใช้สูตรราก

ในทางปฏิบัติ เมื่อแก้สมการกำลังสอง คุณสามารถใช้สูตรรากในการคำนวณค่าของสมการได้ทันที แต่สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการหารากที่ซับซ้อนมากกว่า

อย่างไรก็ตามใน หลักสูตรของโรงเรียนพีชคณิตมักจะ เรากำลังพูดถึงไม่เกี่ยวกับความซับซ้อน แต่เกี่ยวกับรากที่แท้จริงของสมการกำลังสอง ในกรณีนี้ ขอแนะนำก่อนที่จะใช้สูตรสำหรับรากของสมการกำลังสอง เพื่อค้นหาตัวแยกแยะก่อน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าค่านั้นไม่เป็นลบ (มิฉะนั้น เราสามารถสรุปได้ว่าสมการนั้นไม่มีรากจริง) แล้วจึงคำนวณค่าของรากเท่านั้น

การให้เหตุผลข้างต้นทำให้เราสามารถเขียนได้ อัลกอริธึมสำหรับการแก้สมการกำลังสอง- ในการแก้สมการกำลังสอง a x 2 +b x+c=0 คุณต้อง:

โดยใช้สูตรจำแนก D=b 2 −4·a·c คำนวณค่าของมัน
สรุปว่าสมการกำลังสองไม่มีรากที่แท้จริงหากตัวแยกแยะเป็นลบ
คำนวณรากเดียวของสมการโดยใช้สูตรถ้า D=0;
หารากจริงสองรากของสมการกำลังสองโดยใช้สูตรรากหากตัวแยกแยะเป็นบวก

ตรงนี้เราเพิ่งสังเกตว่าถ้าค่าการแบ่งแยกเท่ากับศูนย์ คุณสามารถใช้สูตรได้ มันจะให้ค่าเดียวกันกับ

คุณสามารถไปยังตัวอย่างของการใช้อัลกอริทึมในการแก้สมการกำลังสองได้

ตัวอย่างการแก้สมการกำลังสอง

ลองพิจารณาคำตอบของสมการกำลังสองสามตัวที่มีค่าบวก ลบ และ เท่ากับศูนย์เลือกปฏิบัติ เมื่อจัดการกับวิธีแก้ปัญหาแล้ว เมื่อเปรียบเทียบแล้ว ก็จะสามารถแก้สมการกำลังสองอื่นๆ ได้ เอาล่ะ.

ตัวอย่าง.

ค้นหารากของสมการ x 2 +2·x−6=0

สารละลาย.

ในกรณีนี้ เรามีสัมประสิทธิ์ของสมการกำลังสองดังต่อไปนี้: a=1, b=2 และ c=−6 ตามอัลกอริธึมคุณต้องคำนวณการแบ่งแยกก่อน ในการทำเช่นนี้เราจะแทนที่ a, b และ c ที่ระบุลงในสูตรจำแนกที่เรามี D=b 2 −4·a·c=2 2 −4·1·(−6)=4+24=28- เนื่องจาก 28>0 กล่าวคือ ค่าจำแนกมีค่ามากกว่าศูนย์ สมการกำลังสองจึงมีรากจำนวนจริง 2 ค่า มาหาพวกมันโดยใช้สูตรรูท เราได้ ตรงนี้คุณสามารถลดความซับซ้อนของนิพจน์ผลลัพธ์ได้โดยทำ ย้ายตัวคูณไปไกลกว่าเครื่องหมายรูทตามด้วยการลดเศษส่วน:

คำตอบ:

เรามาดูตัวอย่างทั่วไปถัดไปกันดีกว่า

ตัวอย่าง.

แก้สมการกำลังสอง −4 x 2 +28 x−49=0 .

สารละลาย.

เราเริ่มต้นด้วยการค้นหาผู้เลือกปฏิบัติ: D=28 2 −4·(−4)·(−49)=784−784=0- ดังนั้นสมการกำลังสองนี้มีรากเดียว ซึ่งเราพบว่าเป็น นั่นคือ

คำตอบ:

x=3.5.

ยังคงต้องพิจารณาแก้สมการกำลังสองด้วยการแบ่งแยกเชิงลบ

ตัวอย่าง.

แก้สมการ 5·y 2 +6·y+2=0

สารละลาย.

นี่คือค่าสัมประสิทธิ์ของสมการกำลังสอง: a=5, b=6 และ c=2 เราแทนที่ค่าเหล่านี้เป็นสูตรแยกแยะที่เรามี ง=ข 2 −4·a·c=6 2 −4·5·2=36−40=−4- การแบ่งแยกเป็นลบ ดังนั้นสมการกำลังสองนี้จึงไม่มีรากที่แท้จริง

หากจำเป็นต้องระบุ รากที่ซับซ้อนแล้วเราก็สมัคร สูตรที่รู้จักกันดีรากของสมการกำลังสองและดำเนินการ การกระทำด้วย จำนวนเชิงซ้อน :

คำตอบ:

ไม่มีรากที่แท้จริง รากที่ซับซ้อนคือ: .

โปรดทราบอีกครั้งว่าหากการแบ่งแยกสมการกำลังสองเป็นลบ ในโรงเรียนพวกเขามักจะเขียนคำตอบทันทีโดยระบุว่าไม่มีรากจริงและไม่พบรากที่ซับซ้อน

สูตรรากสำหรับสัมประสิทธิ์เลขคู่คู่

สูตรสำหรับรากของสมการกำลังสอง โดยที่ D=b 2 −4·a·c ช่วยให้คุณได้สูตรที่มีรูปแบบกะทัดรัดมากขึ้น ทำให้คุณสามารถแก้สมการกำลังสองด้วยสัมประสิทธิ์เลขคู่สำหรับ x (หรือเพียงแค่กับ a สัมประสิทธิ์ที่มีรูปแบบ 2·n เป็นต้น หรือ 14· ln5=2·7·ln5 ) ให้เราพาเธอออกไป

สมมติว่าเราจำเป็นต้องแก้สมการกำลังสองในรูปแบบ a x 2 +2 n x+c=0 มาหารากของมันโดยใช้สูตรที่เรารู้กัน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เราจะคำนวณการเลือกปฏิบัติ D=(2 n) 2 −4 a c=4 n 2 −4 a c=4 (n 2 −ac)จากนั้นเราใช้สูตรราก:

ให้เราแสดงนิพจน์ n 2 −ac c เป็น D 1 (บางครั้งก็แทน D ") จากนั้นสูตรสำหรับรากของสมการกำลังสองที่พิจารณาด้วยสัมประสิทธิ์ที่สอง 2 n จะอยู่ในรูปแบบ โดยที่ D 1 =n 2 −a·c

เห็นได้ง่ายว่า D=4·D 1 หรือ D 1 =D/4 กล่าวอีกนัยหนึ่ง D 1 คือส่วนที่สี่ของการเลือกปฏิบัติ เป็นที่ชัดเจนว่าเครื่องหมายของ D 1 เหมือนกับเครื่องหมายของ D . นั่นคือเครื่องหมาย D 1 ยังเป็นตัวบ่งชี้การมีหรือไม่มีรากของสมการกำลังสองอีกด้วย

ดังนั้น ในการแก้สมการกำลังสองด้วยสัมประสิทธิ์ที่สอง 2·n คุณต้องมี

คำนวณ D 1 =n 2 −a·c ;
ถ้า D1<0 , то сделать вывод, что действительных корней нет;
ถ้า D 1 =0 ให้คำนวณรากเดียวของสมการโดยใช้สูตร
ถ้า D 1 >0 แล้วหารากจริงสองตัวโดยใช้สูตร

ลองพิจารณาแก้ตัวอย่างโดยใช้สูตรรูตที่ได้รับในย่อหน้านี้

ตัวอย่าง.

แก้สมการกำลังสอง 5 x 2 −6 x −32=0 .

สารละลาย.

ค่าสัมประสิทธิ์ที่สองของสมการนี้สามารถแสดงเป็น 2·(−3) นั่นคือ คุณสามารถเขียนสมการกำลังสองเดิมใหม่ได้ในรูปแบบ 5 x 2 +2 (−3) x−32=0 โดยที่ a=5, n=−3 และ c=−32 และคำนวณส่วนที่สี่ของ จำแนก: D 1 =n 2 −a·c=(−3) 2 −5·(−32)=9+160=169- เนื่องจากค่าของมันเป็นบวก สมการจึงมีรากที่แท้จริงสองอัน เรามาค้นหากันโดยใช้สูตรรูทที่เหมาะสม:

โปรดทราบว่าคุณสามารถใช้สูตรปกติในการหารากของสมการกำลังสองได้ แต่ในกรณีนี้ จะต้องดำเนินการคำนวณเพิ่มเติม

คำตอบ:

ลดรูปสมการกำลังสองให้ง่ายขึ้น

บางครั้ง ก่อนที่จะเริ่มคำนวณรากของสมการกำลังสองโดยใช้สูตร การถามคำถามว่า “เป็นไปได้ไหมที่จะทำให้รูปแบบของสมการนี้ง่ายขึ้น” ยอมรับว่าในแง่ของการคำนวณ การแก้สมการกำลังสอง 11 x 2 −4 x−6=0 จะง่ายกว่า 1100 x 2 −400 x−600=0

โดยทั่วไป การทำให้รูปแบบของสมการกำลังสองง่ายขึ้นทำได้โดยการคูณหรือหารทั้งสองข้างด้วยจำนวนที่กำหนด ตัวอย่างเช่น ในย่อหน้าก่อนหน้านี้ คุณสามารถจัดสมการ 1100 x 2 −400 x −600=0 ให้ง่ายขึ้นโดยการหารทั้งสองข้างด้วย 100

การแปลงที่คล้ายกันเกิดขึ้นกับสมการกำลังสอง ซึ่งไม่ใช่ค่าสัมประสิทธิ์ ในกรณีนี้ เรามักจะหารทั้งสองข้างของสมการด้วย ค่าสัมบูรณ์ค่าสัมประสิทธิ์ของมัน ตัวอย่างเช่น ลองใช้สมการกำลังสอง 12 x 2 −42 x+48=0 ค่าสัมประสิทธิ์สัมประสิทธิ์: GCD(12, 42, 48)= GCD(GCD(12, 42), 48)= GCD(6, 48)=6 เมื่อหารทั้งสองข้างของสมการกำลังสองเดิมด้วย 6 เราจะได้สมการกำลังสองที่เทียบเท่ากัน 2 x 2 −7 x+8=0

และการคูณทั้งสองข้างของสมการกำลังสองมักจะทำเพื่อกำจัดสัมประสิทธิ์เศษส่วน ในกรณีนี้ การคูณจะดำเนินการโดยตัวส่วนของสัมประสิทธิ์ ตัวอย่างเช่น หากทั้งสองข้างของสมการกำลังสองคูณด้วย LCM(6, 3, 1)=6 ก็จะอยู่ในรูปแบบที่ง่ายกว่า x 2 +4·x−18=0

โดยสรุปของประเด็นนี้ เราสังเกตว่าพวกมันมักจะกำจัดเครื่องหมายลบที่สัมประสิทธิ์สูงสุดของสมการกำลังสองโดยการเปลี่ยนเครื่องหมายของพจน์ทุกพจน์ ซึ่งสอดคล้องกับการคูณ (หรือหาร) ทั้งสองข้างด้วย −1 ตัวอย่างเช่น โดยปกติเราจะย้ายจากสมการกำลังสอง −2 x 2 −3 x+7=0 ไปยังวิธีแก้ปัญหา 2 x 2 +3 x−7=0

ความสัมพันธ์ระหว่างรากและสัมประสิทธิ์ของสมการกำลังสอง

สูตรสำหรับรากของสมการกำลังสองแสดงรากของสมการผ่านค่าสัมประสิทธิ์ ขึ้นอยู่กับสูตรราก คุณสามารถรับความสัมพันธ์อื่นๆ ระหว่างรากและสัมประสิทธิ์ได้

สูตรที่เป็นที่รู้จักและนำไปใช้ได้มากที่สุดจากทฤษฎีบทของเวียตต้านั้นมีรูปแบบ และ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสมการกำลังสองที่ให้มา ผลรวมของรากเท่ากับสัมประสิทธิ์ที่สองที่มีเครื่องหมายตรงข้าม และผลคูณของรากเท่ากับเทอมอิสระ ตัวอย่างเช่น เมื่อดูที่รูปแบบของสมการกำลังสอง 3 x 2 −7 x + 22 = 0 เราสามารถบอกได้ทันทีว่าผลรวมของรากเท่ากับ 7/3 และผลคูณของรากเท่ากับ 22 /3.

เมื่อใช้สูตรที่เขียนไว้แล้ว คุณสามารถรับการเชื่อมต่ออื่นๆ ได้หลายอย่างระหว่างรากและสัมประสิทธิ์ของสมการกำลังสอง ตัวอย่างเช่น คุณสามารถแสดงผลรวมของกำลังสองของรากของสมการกำลังสองผ่านค่าสัมประสิทธิ์:

บรรณานุกรม.

พีชคณิต:หนังสือเรียน สำหรับเกรด 8 การศึกษาทั่วไป สถาบัน / [ย. N. Makarychev, N. G. Mindyuk, K. I. Neshkov, S. B. Suvorova]; เอ็ด เอส.เอ. เทลยาคอฟสกี้ - ฉบับที่ 16 - อ.: การศึกษา, 2551. - 271 น. : ป่วย. - ไอ 978-5-09-019243-9.
มอร์ดโควิช เอ.จี.พีชคณิต. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 เวลา 14.00 น. ตอนที่ 1 หนังสือเรียนสำหรับนักเรียน สถาบันการศึกษา/ เอ.จี. มอร์ดโควิช. - ฉบับที่ 11 ลบแล้ว. - อ.: Mnemosyne, 2552. - 215 หน้า: ป่วย ไอ 978-5-346-01155-2.

โรงเรียนมัธยมชนบท Kopyevskaya

10 วิธีในการแก้สมการกำลังสอง

หัวหน้า: Patrikeeva Galina Anatolyevna

ครูคณิตศาสตร์

หมู่บ้าน Kopevo, 2550

1. ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาสมการกำลังสอง

1.1 สมการกำลังสองในบาบิโลนโบราณ

1.2 ไดโอแฟนตัสประกอบและแก้สมการกำลังสองได้อย่างไร

1.3 สมการกำลังสองในอินเดีย

1.4 สมการกำลังสองโดยอัล-โคเรซมี

1.5 สมการกำลังสองในยุโรป ศตวรรษที่ 13 - 17

1.6 เกี่ยวกับทฤษฎีบทของเวียตตา

2. วิธีการแก้สมการกำลังสอง

บทสรุป

วรรณกรรม

1. ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาสมการกำลังสอง

1.1 สมการกำลังสองในบาบิโลนโบราณ

ความจำเป็นในการแก้สมการไม่เพียงแต่ในระดับแรกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระดับที่สองในสมัยโบราณด้วยนั้นเกิดจากความจำเป็นในการแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการหาพื้นที่ ที่ดินและด้วยกำแพงดินที่มีลักษณะทางการทหารตลอดจนการพัฒนาด้านดาราศาสตร์และคณิตศาสตร์ด้วย สมการกำลังสองสามารถแก้ไขได้ประมาณ 2,000 ปีก่อนคริสตกาล จ. ชาวบาบิโลน.

เมื่อใช้สัญกรณ์พีชคณิตสมัยใหม่ เราสามารถพูดได้ว่าในตำรารูปลิ่ม นอกจากที่ไม่สมบูรณ์แล้ว ยังมีสมการกำลังสองสมบูรณ์ด้วย เช่น:

เอ็กซ์ 2 + เอ็กซ์ = ¾; เอ็กซ์ 2 - เอ็กซ์ = 14,5

กฎสำหรับการแก้สมการเหล่านี้ที่กำหนดไว้ในตำราของชาวบาบิโลนนั้นโดยพื้นฐานแล้วเกิดขึ้นพร้อมกับสมการสมัยใหม่ แต่ไม่มีใครรู้ว่าชาวบาบิโลนมาถึงกฎนี้ได้อย่างไร ข้อความอักษรคูนิฟอร์มเกือบทั้งหมดที่พบจนถึงตอนนี้มีเพียงปัญหาเกี่ยวกับวิธีแก้ไขที่วางอยู่ในรูปแบบของสูตรอาหารเท่านั้น โดยไม่มีข้อบ่งชี้ว่าพบได้อย่างไร

ถึงอย่างไรก็ตาม ระดับสูงพัฒนาการของพีชคณิตในบาบิโลน ตำรารูปลิ่มขาดแนวคิดเรื่องจำนวนลบและ วิธีการทั่วไปการแก้สมการกำลังสอง

1.2 ไดโอแฟนตัสประกอบและแก้สมการกำลังสองได้อย่างไร

เลขคณิตของไดโอแฟนตัสไม่มีการนำเสนอพีชคณิตอย่างเป็นระบบ แต่ประกอบด้วยชุดปัญหาที่เป็นระบบ พร้อมด้วยคำอธิบาย และแก้ได้โดยการสร้างสมการในระดับต่างๆ

เมื่อเขียนสมการ ไดโอแฟนตัสจะเลือกสิ่งที่ไม่รู้จักอย่างชำนาญเพื่อทำให้การแก้ปัญหาง่ายขึ้น

ตัวอย่างเช่นนี่คือหนึ่งในงานของเขา

ปัญหาที่ 11.“จงหาตัวเลขสองตัวโดยรู้ว่าผลรวมของมันคือ 20 และผลิตภัณฑ์ของมันคือ 96”

เหตุผลของไดโอแฟนตัสดังต่อไปนี้: จากเงื่อนไขของปัญหาเป็นไปตามที่จำนวนที่ต้องการไม่เท่ากัน เนื่องจากหากเท่ากัน ผลคูณของพวกมันจะไม่เท่ากับ 96 แต่เป็น 100 ดังนั้น หนึ่งในนั้นจะเป็น มากกว่าครึ่งจำนวนเงินของพวกเขาเช่น 10 + xอีกอันน้อยกว่านั่นคือ 10- ความแตกต่างระหว่างพวกเขา 2x .

ดังนั้นสมการ:

(10 + x)(10 - x) = 96

100 - x 2 = 96

x 2 - 4 = 0 (1)

จากที่นี่ x = 2- หนึ่งในจำนวนที่ต้องการคือเท่ากับ 12 , อื่น 8 - สารละลาย x = -2เพราะไม่มีไดโอแฟนทัส เนื่องจากคณิตศาสตร์กรีกรู้แต่จำนวนบวกเท่านั้น

หากเราแก้ปัญหานี้โดยเลือกตัวเลขที่ต้องการเป็นตัวเลขที่ไม่รู้จัก เราก็จะได้คำตอบของสมการ

y(20 - y) = 96,

ปี 2 - 20ปี + 96 = 0 (2)

เห็นได้ชัดว่าการเลือกผลต่างครึ่งหนึ่งของตัวเลขที่ต้องการเป็นค่าไม่ทราบ ไดโอแฟนตัสจะทำให้การแก้ปัญหาง่ายขึ้น เขาจัดการเพื่อลดปัญหาในการแก้สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ (1)

1.3 สมการกำลังสองในอินเดีย

ปัญหาเกี่ยวกับสมการกำลังสองพบอยู่ในบทความทางดาราศาสตร์เรื่อง “อารยภัตติยม” ซึ่งรวบรวมในปี 499 โดยนักคณิตศาสตร์และนักดาราศาสตร์ชาวอินเดีย อารยภัตตะ นักวิทยาศาสตร์ชาวอินเดียอีกคนหนึ่งคือ Brahmagupta (ศตวรรษที่ 7) สรุปไว้ กฎทั่วไปการแก้สมการกำลังสองลดลงเป็นรูปแบบบัญญัติเดียว:

อา 2 + ข x = ค, ก > 0 (1)

ในสมการ (1) จะเป็นค่าสัมประสิทธิ์ ยกเว้น กอาจเป็นค่าลบก็ได้ กฎของพรหมคุปต์ก็เหมือนกับของเราโดยพื้นฐานแล้ว

ใน อินเดียโบราณการแข่งขันสาธารณะในการแก้ปัญหาเป็นเรื่องปกติ งานที่ยากลำบาก- หนังสืออินเดียโบราณเล่มหนึ่งกล่าวถึงการแข่งขันดังกล่าวว่า “เมื่อดวงอาทิตย์บังดวงดาวด้วยความสุกใส ดังนั้น คนที่เรียนรู้จะบดบังความรุ่งโรจน์ของผู้อื่น การชุมนุมของประชาชนเสนอและแก้ไขปัญหาพีชคณิต” ปัญหามักถูกนำเสนอในรูปแบบบทกวี

นี่เป็นหนึ่งในปัญหาของนักคณิตศาสตร์ชาวอินเดียผู้โด่งดังแห่งศตวรรษที่ 12 ภาสการ์

ปัญหาที่ 13.

“ฝูงลิงขี้เล่นและสิบสองตัวตามเถาวัลย์...

เจ้าหน้าที่ก็กินกันสนุกสนาน พวกเขาเริ่มกระโดด แขวน...

มีพวกมันอยู่ที่จัตุรัส ตอนที่แปด มีลิงกี่ตัว?

ฉันกำลังสนุกอยู่ในที่โล่ง บอกฉันในแพ็คนี้?

คำตอบของภัสการาบ่งชี้ว่าเขารู้ว่ารากของสมการกำลังสองมีค่าเป็นสองค่า (รูปที่ 3)

สมการที่สอดคล้องกับปัญหา 13 คือ:

( x /8) 2 + 12 = x

Bhaskara เขียนภายใต้หน้ากากว่า:

x 2 - 64x = -768

และเพื่อเสริม ด้านซ้ายของสมการนี้ลงในกำลังสอง บวกทั้งสองข้าง 32 2 จากนั้นได้รับ:

x 2 - 64x + 32 2 = -768 + 1024,

(x - 32) 2 = 256,

x - 32 = ± 16,

x 1 = 16, x 2 = 48

1.4 สมการกำลังสองในอัล - โคเรซมี

ในบทความเกี่ยวกับพีชคณิตของอัล-โคเรซมี มีการจำแนกประเภทของสมการเชิงเส้นและสมการกำลังสองไว้ ผู้เขียนนับสมการได้ 6 ประเภท แสดงได้ดังนี้

1) “กำลังสองเท่ากับราก” เช่น ขวาน 2 + ค = ข เอ็กซ์

2) “กำลังสองเท่ากับตัวเลข” เช่น ขวาน 2 = ค

3) “ รากมีค่าเท่ากับจำนวน” เช่น อา = ส

4) “กำลังสองและตัวเลขเท่ากับราก” เช่น ขวาน 2 + ค = ข เอ็กซ์

5) “กำลังสองและรากเท่ากับตัวเลข” เช่น อา 2 + บีเอ็กซ์ = ส.

6) “รากและตัวเลขเท่ากับกำลังสอง” เช่น บีเอ็กซ์ + ค = ขวาน 2 .

สำหรับอัล-โคเรซมี ผู้หลีกเลี่ยงการบริโภค ตัวเลขติดลบเงื่อนไขของแต่ละสมการเหล่านี้เป็นการบวก ไม่สามารถลบได้ ในกรณีนี้สมการที่ไม่มี การตัดสินใจเชิงบวก- ผู้เขียนกำหนดวิธีการแก้สมการเหล่านี้โดยใช้เทคนิคของอัลญะบรีและอัล-มุคาบาลา แน่นอนว่าการตัดสินใจของเขาไม่ตรงกับการตัดสินใจของเราเลย ไม่ต้องพูดถึงว่าเป็นวาทศิลป์ล้วนๆ ควรสังเกตว่าเมื่อแก้สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ประเภทแรก

al-Khorezmi เช่นเดียวกับนักคณิตศาสตร์ทุกคนจนถึงศตวรรษที่ 17 ไม่ได้คำนึงถึง วิธีแก้ปัญหาเป็นศูนย์อาจเป็นเพราะโดยเฉพาะ ปัญหาในทางปฏิบัติมันไม่สำคัญ เมื่อแก้สมการกำลังสองที่สมบูรณ์ al-Khorezmi บางส่วน ตัวอย่างเชิงตัวเลขกำหนดกฎเกณฑ์สำหรับการแก้ปัญหา จากนั้นจึงกำหนดข้อพิสูจน์ทางเรขาคณิต

ปัญหาที่ 14.“สี่เหลี่ยมจัตุรัสและเลข 21 มีค่าเท่ากับ 10 ราก ค้นหาต้นตอ" (หมายถึงรากของสมการ x 2 + 21 = 10x)

วิธีแก้ปัญหาของผู้เขียนมีดังนี้: หารจำนวนรากลงครึ่งหนึ่ง คุณจะได้ 5 คูณ 5 ด้วยตัวมันเอง ลบ 21 จากผลคูณ สิ่งที่เหลืออยู่คือ 4 นำรากออกจาก 4 คุณจะได้ 2 ลบ 2 จาก 5 คุณได้ 3 นี่จะเป็นรูทที่ต้องการ หรือบวก 2 ถึง 5 ซึ่งให้ 7 นี่ก็เป็นรูทเช่นกัน

บทความของ al-Khorezmi เป็นหนังสือเล่มแรกที่ลงมาหาเราซึ่งกำหนดการจำแนกประเภทของสมการกำลังสองอย่างเป็นระบบและให้สูตรสำหรับการแก้โจทย์ของพวกเขา

1.5 สมการกำลังสองในยุโรป สิบสาม - XVII BB

สูตรสำหรับการแก้สมการกำลังสองตามแนวของอัล-ควาริซมีในยุโรปมีการกำหนดไว้ครั้งแรกใน Book of Abacus ซึ่งเขียนขึ้นในปี 1202 โดย Leonardo Fibonacci นักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลี ผลงานชิ้นใหญ่นี้ซึ่งสะท้อนถึงอิทธิพลของคณิตศาสตร์ทั้งประเทศอิสลามและ กรีกโบราณโดดเด่นด้วยทั้งความครบถ้วนและความชัดเจนในการนำเสนอ ผู้เขียนได้พัฒนาสิ่งใหม่อย่างอิสระ ตัวอย่างพีชคณิตแก้ปัญหาและเป็นรายแรกในยุโรปที่แนะนำตัวเลขติดลบ หนังสือของเขามีส่วนช่วยในการเผยแพร่ความรู้เกี่ยวกับพีชคณิตไม่เพียงแต่ในอิตาลี แต่ยังในเยอรมนี ฝรั่งเศส และประเทศอื่นๆ ในยุโรปด้วย ปัญหามากมายจาก Book of Abacus ถูกถ่ายทอดไปยังเกือบทั้งหมด หนังสือเรียนยุโรปเจ้าพระยา - XVII ศตวรรษ และส่วนหนึ่ง XVIII

กฎทั่วไปสำหรับการแก้สมการกำลังสองลดลงเป็นรูปแบบบัญญัติเดียว:

x2+ บีเอ็กซ์ = ค,

สำหรับการรวมกันของเครื่องหมายสัมประสิทธิ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมด ข , กับได้รับการคิดค้นขึ้นในยุโรปในปี ค.ศ. 1544 โดย M. Stiefel

ที่มาของสูตรในการแก้สมการกำลังสองในรูปแบบทั่วไปหาได้จากViète แต่Vièteจำได้เพียงรากที่เป็นบวกเท่านั้น นักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลี Tartaglia, Cardano, Bombelli เป็นกลุ่มแรก ๆ ในศตวรรษที่ 16 พวกเขาคำนึงถึงนอกเหนือจากด้านบวกและ รากเชิงลบ- เฉพาะในศตวรรษที่ 17 เท่านั้น ต้องขอบคุณผลงานของ Girard, Descartes, Newton และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ วิธีการแก้สมการกำลังสองจึงมีรูปแบบที่ทันสมัย

1.6 เกี่ยวกับทฤษฎีบทของเวียตตา

ทฤษฎีบทที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างสัมประสิทธิ์ของสมการกำลังสองกับรากของมัน ซึ่งตั้งชื่อตามเวียตา ได้รับการกำหนดโดยเขาเป็นครั้งแรกในปี 1591 ดังนี้: “ถ้า บี + ดี, คูณด้วย ก - ก 2 เท่ากับ บีดี, ที่ กเท่ากับ ในและเท่าเทียมกัน ดี ».

เพื่อให้เข้าใจ Vieta เราควรจำไว้ว่า กเช่นเดียวกับอักษรสระใด ๆ หมายถึงสิ่งที่ไม่รู้จัก (ของเรา เอ็กซ์) สระ ใน, ดี- ค่าสัมประสิทธิ์สำหรับสิ่งที่ไม่รู้จัก ในภาษาพีชคณิตสมัยใหม่ สูตร Vieta ข้างต้นหมายถึง ถ้ามี

(ก + ข )x - x 2 = เกี่ยวกับ ,

x 2 - (ก + ข )x + ก ข = 0,

x 1 = ก, x 2 = ข .

การแสดงความสัมพันธ์ระหว่างรากและสัมประสิทธิ์ของสมการ สูตรทั่วไปเขียนโดยใช้สัญลักษณ์ เวียตสร้างความสม่ำเสมอในวิธีการแก้สมการ อย่างไรก็ตามสัญลักษณ์ของเวียดนามยังห่างไกลจากนั้น ดูทันสมัย- เขาไม่รู้จักจำนวนลบ ดังนั้น เมื่อแก้สมการ เขาพิจารณาเฉพาะกรณีที่รากทั้งหมดเป็นค่าบวก

2. วิธีการแก้สมการกำลังสอง

สมการกำลังสองเป็นรากฐานที่วางอยู่ อาคารคู่บารมีพีชคณิต. สมการกำลังสองใช้กันอย่างแพร่หลายในการแก้สมการตรีโกณมิติ เลขชี้กำลัง ลอการิทึม อตรรกยะ และอสมการและอสมการ เราทุกคนรู้วิธีแก้สมการกำลังสองตั้งแต่โรงเรียน (ชั้นประถมศึกษาปีที่ 8) จนกระทั่งสำเร็จการศึกษา

วิดีโอสอน 2: การแก้สมการกำลังสอง

บรรยาย: สมการกำลังสอง

สมการ

สมการ- นี่คือความเท่าเทียมกันในนิพจน์ที่มีตัวแปร

แก้สมการ- หมายถึงการหาตัวเลขแทนตัวแปรที่จะนำมาซึ่งความเท่าเทียมกันที่ถูกต้อง

สมการอาจมีคำตอบเดียว มีหลายคำตอบหรือไม่มีเลยก็ได้

ในการแก้สมการใด ๆ ควรทำให้รูปแบบง่ายขึ้นให้มากที่สุด:

เชิงเส้น: ก*x = ข;

สี่เหลี่ยม: a*x 2 + b*x + c = 0

นั่นคือสมการใดๆ จะต้องถูกแปลงเป็นรูปแบบมาตรฐานก่อนที่จะแก้

สมการใดๆ สามารถแก้ไขได้สองวิธี: เชิงวิเคราะห์และเชิงกราฟิก

บนกราฟ การแก้สมการถือเป็นจุดที่กราฟตัดกับแกน OX

สมการกำลังสอง

สมการสามารถเรียกว่าสมการกำลังสองได้ถ้าเมื่อทำให้ง่ายขึ้นจะอยู่ในรูปแบบ:

a*x 2 + b*x + c = 0

โดยที่ ก ข คคือค่าสัมประสิทธิ์ของสมการที่แตกต่างจากศูนย์ ก "เอ็กซ์"- รากของสมการ เชื่อกันว่าสมการกำลังสองมีสองรากหรืออาจไม่มีคำตอบเลย รากที่ได้อาจจะเหมือนกัน

"เอ"- ค่าสัมประสิทธิ์ที่อยู่หน้ารากกำลังสอง

"ข"- ยืนหยัดต่อหน้าสิ่งไม่รู้ในระดับที่หนึ่ง

"กับ"คือเทอมอิสระของสมการ

ตัวอย่างเช่น หากเรามีสมการในรูปแบบ:

2x 2 -5x+3=0

ในนั้น "2" คือสัมประสิทธิ์ของเทอมนำของสมการ "-5" คือสัมประสิทธิ์ที่สอง และ "3" คือเทอมอิสระ

การแก้สมการกำลังสอง

มีอยู่ ความหลากหลายมากวิธีแก้สมการกำลังสอง อย่างไรก็ตาม ในหลักสูตรคณิตศาสตร์ของโรงเรียน มีการศึกษาวิธีแก้ปัญหาโดยใช้ทฤษฎีบทของ Vieta เช่นเดียวกับการใช้การแบ่งแยก

วิธีแก้ปัญหาจำแนก:

เมื่อแก้ด้วย วิธีนี้มีความจำเป็นต้องคำนวณการเลือกปฏิบัติโดยใช้สูตร:

หากระหว่างการคำนวณ คุณพบว่าตัวแบ่งส่วนน้อยกว่าศูนย์ แสดงว่าสมการนี้ไม่มีคำตอบ

หากการแบ่งแยกเป็นศูนย์ สมการจะมีสอง โซลูชั่นที่เหมือนกัน- ในกรณีนี้ พหุนามสามารถยุบได้โดยใช้สูตรการคูณแบบย่อให้เป็นกำลังสองของผลรวมหรือผลต่าง แล้วแก้มันเป็นสมการเชิงเส้น หรือใช้สูตร:

หากการแบ่งแยกมากกว่าศูนย์ คุณต้องใช้วิธีการต่อไปนี้:

ทฤษฎีบทของเวียตตา

หากให้สมการนั่นคือสัมประสิทธิ์ของคำนำหน้าเท่ากับ 1 คุณสามารถใช้ได้ ทฤษฎีบทของเวียตตา.

สมมุติว่าสมการคือ:

รากของสมการมีดังนี้:

สมการกำลังสองไม่สมบูรณ์

มีหลายทางเลือกในการรับสมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ รูปแบบซึ่งขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของสัมประสิทธิ์

1. ถ้าสัมประสิทธิ์ที่สองและสามเป็นศูนย์ (ข = 0, ค = 0)จากนั้นสมการกำลังสองจะมีลักษณะดังนี้:

จะได้สมการนี้ การตัดสินใจเท่านั้น- ความเท่าเทียมกันจะเป็นจริงก็ต่อเมื่อคำตอบของสมการเป็นศูนย์เท่านั้น

สมการของแบบฟอร์ม

การแสดงออก ดี= ข 2 - 4 เครื่องปรับอากาศเรียกว่า เลือกปฏิบัติสมการกำลังสอง. ถ้าดี = 0 ดังนั้นสมการจะมีรากจริงเพียงอันเดียว ถ้า D> 0 ดังนั้นสมการจะมีรากจำนวนจริงสองตัว
เผื่อ ดี = 0 บางครั้งอาจกล่าวได้ว่าสมการกำลังสองมีรากที่เหมือนกันสองราก
การใช้สัญกรณ์ ดี= ข 2 - 4 เครื่องปรับอากาศเราสามารถเขียนสูตร (2) ใหม่ในรูปแบบได้

ถ้า ข= 2พันจากนั้นสูตร (2) จะอยู่ในรูปแบบ:

ที่ไหน เค= ข / 2 .
สูตรหลังนี้สะดวกเป็นพิเศษในกรณีที่ ข / 2 - จำนวนเต็มเช่น ค่าสัมประสิทธิ์ ข - เลขคู่.
ตัวอย่างที่ 1:แก้สมการ 2 x 2 - 5 ครั้ง + 2 = 0 - ที่นี่ ก = 2, ข = -5, ค = 2- เรามี ดี= ข 2 - 4 เครื่องปรับอากาศ = (-5) 2- 4*2*2 = 9 - เพราะ ดี > 0 แล้วสมการจะมีรากสองอัน ลองค้นหาโดยใช้สูตร (2)

ดังนั้น x 1 =(5 + 3) / 4 = 2, x 2 =(5 - 3) / 4 = 1 / 2 ,
นั่นคือ x 1 = 2 และ x 2 = 1 / 2 - รากสำหรับ สมการที่กำหนด.
ตัวอย่างที่ 2:แก้สมการ 2 x 2 - 3 ครั้ง + 5 = 0 - ที่นี่ ก = 2, ข = -3, ค = 5- การหาผู้แบ่งแยก ดี= ข 2 - 4 เครื่องปรับอากาศ = (-3) 2- 4*2*5 = -31 - เพราะ ดี 0 แล้วสมการก็ไม่มีรากที่แท้จริง

สมการกำลังสองที่ไม่สมบูรณ์ ถ้าอยู่ในสมการกำลังสอง ขวาน 2 +ขx+ ค =0 สัมประสิทธิ์ที่สอง ขหรือสมาชิกฟรี คเท่ากับศูนย์ แล้วจึงเรียกว่าสมการกำลังสอง ไม่สมบูรณ์. สมการที่ไม่สมบูรณ์ถูกแยกออกเพราะว่าจะหารากของมันได้ คุณไม่จำเป็นต้องใช้สูตรสำหรับรากของสมการกำลังสอง การแก้สมการโดยการแยกตัวประกอบทางด้านซ้ายจะง่ายกว่า
ตัวอย่างที่ 1:แก้สมการ 2 x 2 - 5 เท่า = 0 .
เรามี x(2x - 5) = 0 - ดังนั้นเช่นกัน x = 0 , หรือ 2 x - 5 = 0 , นั่นคือ x = 2.5 - ดังนั้นสมการจึงมีรากสองอัน: 0 และ 2.5
ตัวอย่างที่ 2:แก้สมการ 3 x 2 - 27 = 0 .
เรามี 3 x 2 = 27 - ดังนั้นรากของสมการนี้ก็คือ 3 และ -3 .

ทฤษฎีบทของเวียตตา ถ้าสมการกำลังสองลดลง x 2 +พิกเซล+ถาม =0 มีรากจริง แล้วผลรวมจะเท่ากับ - พีและผลิตภัณฑ์ก็เท่ากัน ถาม, นั่นคือ

x 1 + x 2 = -p,
x 1 x 2 = คิว

(ผลรวมของรากของสมการกำลังสองข้างต้นเท่ากับสัมประสิทธิ์ที่สองที่มีเครื่องหมายตรงข้าม และผลคูณของรากเท่ากับเทอมอิสระ)

แค่. ตามสูตรและกติกาง่ายๆชัดเจน ในระยะแรก

จำเป็น สมการที่กำหนดนำไปสู่ มุมมองมาตรฐาน, เช่น. ไปที่แบบฟอร์ม:

หากคุณให้สมการในรูปแบบนี้แล้ว คุณไม่จำเป็นต้องดำเนินการขั้นแรก สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการทำถูกต้อง

กำหนดค่าสัมประสิทธิ์ทั้งหมด ก, ขและ ค.

สูตรการหารากของสมการกำลังสอง

เรียกว่านิพจน์ภายใต้เครื่องหมายรูท เลือกปฏิบัติ - อย่างที่คุณเห็นเพื่อค้นหา X เรา

เราใช้ เฉพาะ a, b และ c. เหล่านั้น. ค่าสัมประสิทธิ์จาก สมการกำลังสอง- แค่ใส่มันอย่างระมัดระวัง

ค่านิยม ก ข และคเราคำนวณเป็นสูตรนี้ เราแทนด้วย ของพวกเขาสัญญาณ!

ตัวอย่างเช่นในสมการ:

ก =1; ข = 3; ค = -4.

เราแทนค่าและเขียน:

ตัวอย่างนี้เกือบจะได้รับการแก้ไขแล้ว:

นี่คือคำตอบ

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดคือความสับสนกับค่าสัญญาณ ก, ขและ กับ- หรือมากกว่าด้วยการทดแทน

ค่าลบลงในสูตรคำนวณราก การบันทึกสูตรอย่างละเอียดช่วยได้ที่นี่

กับ หมายเลขเฉพาะ- มีปัญหาเรื่องการคำนวณ จัดให้เลย!

สมมติว่าเราจำเป็นต้องแก้ตัวอย่างต่อไปนี้:

ที่นี่ ก = -6; ข = -5; ค = -1

เราอธิบายทุกอย่างโดยละเอียดอย่างระมัดระวัง โดยไม่ขาดสิ่งใดเลยโดยมีป้ายและวงเล็บทั้งหมด:

สมการกำลังสองมักจะดูแตกต่างออกไปเล็กน้อย ตัวอย่างเช่นเช่นนี้:

ตอนนี้ให้สังเกตเทคนิคเชิงปฏิบัติที่ช่วยลดจำนวนข้อผิดพลาดได้อย่างมาก

นัดแรก- อย่าขี้เกียจไปก่อน การแก้สมการกำลังสองนำมาสู่รูปแบบมาตรฐาน

สิ่งนี้หมายความว่า?

สมมติว่าหลังจากการแปลงทั้งหมดคุณจะได้สมการต่อไปนี้:

อย่าเพิ่งรีบเขียนสูตรรูท! คุณเกือบจะได้รับโอกาสปะปนกันอย่างแน่นอน ก ข และค

สร้างตัวอย่างอย่างถูกต้อง อย่างแรก X กำลังสอง จากนั้นไม่มีกำลังสอง ตามด้วยพจน์อิสระ แบบนี้:

กำจัดเครื่องหมายลบ ยังไง? เราจำเป็นต้องคูณสมการทั้งหมดด้วย -1 เราได้รับ:

แต่ตอนนี้คุณสามารถเขียนสูตรสำหรับรากได้อย่างปลอดภัย คำนวณการแบ่งแยก และแก้ไขตัวอย่างให้เสร็จสิ้น

ตัดสินใจด้วยตัวเอง ตอนนี้คุณควรมีรูต 2 และ -1

แผนกต้อนรับที่สองเช็คต้นตอ! โดย ทฤษฎีบทของเวียตตา.

เพื่อแก้สมการกำลังสองที่ให้มา เช่น ถ้าเป็นค่าสัมประสิทธิ์

x 2 +bx+c=0,

แล้วx 1 x 2 =ค

x 1 +x 2 =−ข

สำหรับสมการกำลังสองที่สมบูรณ์นั้น ก≠1:

x2+ขx+ค=0,

หารสมการทั้งหมดด้วย ตอบ:

→ →

ที่ไหน x1และ x 2 - รากของสมการ

แผนกต้อนรับที่สาม- ถ้าสมการของคุณมี อัตราต่อรองแบบเศษส่วน, - กำจัดเศษส่วน! คูณ

สมการที่มีตัวส่วนร่วม

บทสรุป. คำแนะนำการปฏิบัติ:

1. ก่อนที่จะแก้โจทย์ เราจะนำสมการกำลังสองมาอยู่ในรูปแบบมาตรฐานและสร้างมันขึ้นมา ขวา.

2. หากมีสัมประสิทธิ์ลบอยู่หน้า X กำลังสอง เราจะกำจัดมันด้วยการคูณทุกอย่าง

สมการด้วย -1

3. ถ้าสัมประสิทธิ์เป็นเศษส่วน เราจะกำจัดเศษส่วนโดยการคูณสมการทั้งหมดด้วยค่าที่สอดคล้องกัน

ปัจจัย.

4. ถ้า x กำลังสองบริสุทธิ์ ค่าสัมประสิทธิ์ของมันจะเท่ากับ 1 คุณสามารถตรวจสอบคำตอบได้อย่างง่ายดาย