教材 · 数学 Course 1 · 函数 · 二次函数

二次方程式与判别式

2次方程式と判別式

3 2次関数 / 2次方程式の解
一句话结论

任何二次方程配方后都是 X2=kX^2=k 的样子,kk 的符号由判别式 D=b2−4acD=b^2-4ac 决定。D>0D>0 两个不同的实数解,D=0D=0 一个重解,D<0D<0 没有实数解;x2x^2 的系数含字母时,先单独看它为 00 的情况。

把实际问题翻成式子,最常得到的就是二次方程:长比宽多 3、面积是 40 的长方形,宽是多少?二次方程有的能一眼因式分解,有的只能用公式,有的根本没有实数解。EJU 更爱问的是:不解方程,只看系数,判断它有几个实数解。

为什么是这样

解二次方程靠的只有两条事实。一是两数之积为 00,其中至少一个是 00:左边能分解成 AB=0AB=0,就让每个因式分别等于 00。二是 X2=kX^2=k:k>0k>0 时 X=±kX=\pm\sqrt{k},有两个;k=0k=0 时只有 X=0X=0;k<0k<0 时没有实数满足,因为实数的平方不会是负数。

任何二次方程都能配方成第二种样子。ax2+bx+c=0 (a≠0)ax^2+bx+c=0\ (a\ne0) 两边除以 aa 再配方,得到 (x+b2a)2=b2−4ac4a2\left(x+\dfrac{b}{2a}\right)^2=\dfrac{b^2-4ac}{4a^2}。右边的分母 4a24a^2 总是正的,所以「X2=kX^2=k」里 kk 的符号完全由 b2−4acb^2-4ac 决定。两边开平方、移项,就是求根公式(解の公式)。

于是 b2−4acb^2-4ac 的正负直接决定实数解的个数:正,两个不同的实数解;零,两个解重合成 x=−b2ax=-\dfrac{b}{2a},叫重解(重解);负,没有实数解。它因此叫判别式(判別式),记作 DD。三种情况互不重叠、又包含了全部可能,所以反过来也成立:已知方程有重解,就能断定 D=0D=0。

方程 X²=k 的实数解个数:看抛物线 Y=X² 与水平线 Y=k 有几个交点XYOY=X²k>0:两个解 X=±√kk=0:一个解 X=0k<0:没有实数解−√k√k任何二次方程配方后都是 (x + b/2a)² = (b² − 4ac)/4a²,也就是 X² = k 的样子。分母 4a² 总是正的,k 的符号就是 D = b² − 4ac 的符号:D 决定交点有两个、一个还是没有。

定量表达

公式里的 ±\pm 一次给出两个解;D=0D=0 时根号为 00,两个解合成一个。xx 的系数是偶数(b=2b′b=2b')时用简化公式 x=−b′±b′2−acax=\dfrac{-b'\pm\sqrt{b'^2-ac}}{a},分子分母已经约掉了 22;判别式也只看 D4=b′2−ac\dfrac{D}{4}=b'^2-ac 的符号,数字小,少出错。

动手前先整理:系数有分数、小数或 2\sqrt{2} 这类根式,两边乘同一个数化成整数;x2x^2 的系数为负,两边乘 −1-1。式子里反复出现同一块,就整体换元:2(x−1)2−5(x−1)+2=02(x-1)^2-5(x-1)+2=0 设 X=x−1X=x-1;x4−5x2−36=0x^4-5x^2-36=0 设 X=x2X=x^2,得 X=9X=9 或 X=−4X=-4,但 X=x2X=x^2 不能是负数,只剩 x=±3x=\pm3。

如果 x2x^2 的系数含字母,而题目只说「方程式」没说「2次方程式」,系数为 00 的情况也要算。那时它是一次方程 Ax=BAx=B:A≠0A\ne0 时唯一解 x=BAx=\dfrac{B}{A};A=0A=0 时,B≠0B\ne0 无解,B=0B=0 则任何 xx 都是解。判别式只对二次方程有意义。

ax2+bx+c=0 ⟹ x=−b±b2−4ac2aax^2+bx+c=0\ \Longrightarrow\ x=\dfrac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac}}{2a}
aa
x2x^2 的系数
bb
xx 的系数
cc
常数项
xx
未知数,方程的解
b2−4acb^2-4ac
判别式 DD,根号里的数
适用条件
  • a≠0a\ne0(二次方程),aa、bb、cc 是实数
  • 实数解只在 b2−4ac≥0b^2-4ac\ge0 时存在;b2−4ac=0b^2-4ac=0 时 ±\pm 两项相同,只有一个解(重解)x=−b2ax=-\dfrac{b}{2a}
  • 由配方 (x+b2a)2=b2−4ac4a2\left(x+\dfrac{b}{2a}\right)^2=\dfrac{b^2-4ac}{4a^2} 两边开平方得到

怎么用

EJU 的问法和要写的条件一一对应:「重解をもつ」写 D=0D=0,重解是 x=−b2ax=-\dfrac{b}{2a};「異なる2つの実数解をもつ」写 D>0D>0;「実数解をもつ」写 D≥0D\ge0,等号别丢。要证明「kk がどんな値でも実数解をもつ」,就把 DD 整理成平方或平方和,说明 D≥0D\ge0。

登录后免费阅读全文

本节还有 7 部分,以及配套的真题和小测验。

  • 本节公式一览
  • 例题
  • 容易错在哪里
  • 自测
  • 小结
  • 日文术语