Коли квадратне рівняння має два різні корені. Розв'язання квадратних рівнянь: формула коренів, приклади

Найпростішим способом. Для цього винесіть z за дужки. Ви отримаєте : z(аz + b) = 0. Множники можна розписати: z = 0 і аz + b = 0, тому що обидва можуть давати в результаті нуль. У записі аz + b = 0 перенесемо другий праворуч з іншим знаком. Звідси одержуємо z1 = 0 і z2 = -b/а. Це і є коріння вихідного.

Якщо є неповне рівняння виду аz² + з = 0, у разі перебувають простим перенесенням вільного члена праву частину рівняння. Також поміняйте у своїй його знак. Вийде запис аz² = -с. Виразіть z² = -с/а. Візьміть корінь і запишіть два рішення – позитивне та негативне значення кореня квадратного.

Зверніть увагу

За наявності в рівнянні дробових коефіцієнтів помножте все рівняння на відповідний множник так, щоб позбавитися дробів.

Знання про те, як розв'язувати квадратні рівняння, потрібне і школярам, ​​і студентам, іноді це може допомогти і дорослій людині у звичайному житті. Є кілька певних методів рішень.

Розв'язання квадратних рівнянь

Квадратне рівняння виду a*x^2+b*x+c=0. Коефіцієнт х є шуканою змінною, a, b, c - числові коефіцієнти. Пам'ятайте, що знак "+" може змінюватися на знак "-".

Для того, щоб вирішити дане рівняння, необхідно скористатися теоремою Вієта або знайти дискримінант. Найпоширенішим способом є знаходження дискримінанта, тому що при деяких значеннях a, b, c скористатися теоремою Вієта неможливо.

Щоб знайти дискримінант (D) необхідно записати формулу D=b^2 - 4*a*c. Значення D може бути більшим, меншим або дорівнює нулю. Якщо D більше або менше нуля, то кореня буде два, якщо D = 0, то залишається лише один корінь, більш точно можна сказати, що D у цьому випадку має два рівнозначні корені. Підставте відомі коефіцієнти a, b, c формулу і обчисліть значення.

Після того, як ви знайшли дискримінант, для знаходження х скористайтеся формулами: x(1) = (- b+sqrt(D))/2*a; x(2) = (- b-sqrt(D))/2*a, де sqrt - це функція, що означає вилучення квадратного кореня з цього числа. Порахувавши ці вирази, ви знайдете два корені вашого рівняння, після чого рівняння вважається вирішеним.

Якщо D менше нуля, він все одно має коріння. У школі цей розділ практично не вивчається. Студенти вузів повинні знати, що з'являється негативне число під коренем. Від нього позбавляються виділяючи уявну частину, тобто -1 під коренем завжди дорівнює уявному елементу «i», який множиться на корінь з таким самим позитивним числом. Наприклад, якщо D=sqrt(-20), після перетворення виходить D=sqrt(20)*i. Після цього перетворення рішення рівняння зводиться до такого ж знаходження коренів, як було описано вище.

Теорема Вієта полягає у підборі значень x(1) та x(2). Використовується два тотожні рівняння: x(1) + x(2)=-b; x(1)*x(2)=с. Причому дуже важливим моментом є знак перед коефіцієнтом b, пам'ятайте, що цей знак протилежний тому, що стоїть у рівнянні. З першого погляду здається, що порахувати x(1) і x(2) дуже просто, але при вирішенні ви зіткнетеся з тим, що числа доведеться саме підбирати.

Елементи розв'язання квадратних рівнянь

За правилами математики деякі можна розкласти на множники: (a+x(1))*(b-x(2))=0, якщо за допомогою формул математики вдалося перетворити подібним чином це квадратне рівняння, то сміливо записуйте відповідь. x(1) і x(2) дорівнюватимуть поряд стоять коефіцієнтам у дужках, але з протилежним знаком.

Також не варто забувати про неповні квадратні рівняння. У вас може бути якийсь із доданків, якщо це так, то всі його коефіцієнти просто дорівнюють нулю. Якщо перед x^2 або x нічого не варте, то коефіцієнти а і b дорівнюють 1.

Деякі завдання математики вимагають вміння обчислювати значення кореня квадратного. До таких завдань належить вирішення рівнянь другого порядку. У цій статті наведемо ефективний метод обчислення квадратного коріння і використовуємо його при роботі з формулами коренів квадратного рівняння.

Що таке квадратний корінь?

У математиці цьому поняттю відповідає символ √. Історичні дані кажуть, що він почав використовуватися вперше приблизно у першій половині XVI століття у Німеччині (перша німецька праця з алгебри Крістофа Рудольфа). Вчені вважають, що вказаний символ є трансформованою латинською літерою r (radix означає "корінь" латиною).

Корінь із якогось числа дорівнює такому значенню, квадрат якого відповідає підкореному виразу. На мові математики це визначення виглядатиме так: x = y, якщо y 2 = x.

Корінь із позитивного числа (x > 0) є також числом позитивним (y > 0), проте якщо беруть корінь із негативного числа (x< 0), то его результатом уже будет комплексное число, включающее мнимую единицу i.

Наведемо два простих приклади:

√9 = 3, оскільки 32 = 9; √(-9) = 3i, оскільки i 2 = -1.

Ітераційна формула Герона для знаходження значень коріння квадратного

Наведені вище приклади є дуже простими, і обчислення коренів у них не становить жодних труднощів. Складнощі починають з'являтися вже при знаходженні значень кореня для будь-якого значення, яке не може бути представлене у вигляді квадрата натурального числа, наприклад, √10, √11, √12, √13, не кажучи вже про те, що на практиці необхідно знаходити коріння для нецілих. чисел: наприклад √(12,15), √(8,5) тощо.

У всіх вищезгаданих випадках слід застосовувати спеціальний метод обчислення квадратного кореня. В даний час таких методів відомо кілька: наприклад, розкладання в ряд Тейлора, поділ стовпчиком і деякі інші. З усіх відомих методів, мабуть, найпростішим і найефективнішим є використання ітераційної формули Герона, яка також відома як вавилонський спосіб визначення квадратних коренів (існують свідчення, що давні вавилоняни застосовували її у своїх практичних обчисленнях).

Нехай необхідно визначити значення x. Формула знаходження квадратного кореня має такий вигляд:

a n+1 = 1/2(a n +x/a n), де lim n->∞ (a n) => x.

Розшифруємо цей математичний запис. Для обчислення √x слід взяти деяке число a 0 (воно може бути довільним, проте для швидкого отримання результату слід вибирати його таким, щоб (a 0) 2 було максимально близько до x. Потім підставити його у вказану формулу обчислення квадратного кореня і отримати нове число a 1 , яке вже буде ближчим до шуканого значення, після чого необхідно вже a 1 підставити у вираз і отримати a 2. Цю процедуру слід повторювати до отримання необхідної точності.

Приклад застосування ітераційної формули Герона

Описаний вище алгоритм отримання кореня квадратного з деякого заданого числа для багатьох може звучати досить складно і заплутано, насправді ж все набагато простіше, оскільки ця формула сходиться дуже швидко (особливо якщо вибрано вдале число a 0).

Наведемо простий приклад: необхідно обчислити √11. Виберемо a 0 = 3, тому що 3 2 = 9, що ближче до 11, ніж 4 2 = 16. Підставляючи у формулу, отримаємо:

a 1 = 1/2 (3 + 11/3) = 3,333333;

a 2 = 1/2 (3,33333 + 11/3,33333) = 3,316668;

a 3 = 1/2 (3,316668 + 11/3,316668) = 3,31662.

Далі немає сенсу продовжувати обчислення, оскільки ми отримали, що a 2 і a 3 починають відрізнятись лише у 5-му знаку після коми. Таким чином, достатньо було застосувати лише 2 рази формулу, щоб обчислити √11 з точністю до 0,0001.

В даний час широко використовуються калькулятори та комп'ютери для обчислення коренів, проте зазначену формулу корисно запам'ятати, щоб мати можливість вручну обчислювати їх точне значення.

Рівняння другого порядку

Розуміння того, що таке квадратний корінь, і вміння його обчислювати використовується при вирішенні квадратних рівнянь. Цими рівняннями називають рівності з однією невідомою, загальний вигляд яких наведено на малюнку нижче.

Тут c, b і a є деякі числа, причому a не повинно дорівнювати нулю, а значення c і b можуть бути абсолютно довільними, в тому числі і рівними нулю.

Будь-які значення ікса, що задовольняють вказаній на малюнку рівність, називаються його корінням (слід не плутати це поняття з квадратним коренем √). Оскільки аналізоване рівняння має 2-й порядок (x 2), то коріння йому може бути більше, ніж дві числа. Розглянемо далі у статті, як знаходити це коріння.

Знаходження коріння квадратного рівняння (формула)

Цей спосіб розв'язання типу рівностей також називається універсальним, або методом через дискримінант. Його можна використовувати для будь-яких квадратних рівнянь. Формула дискримінанта і коріння квадратного рівняння має такий вигляд:

З неї видно, що коріння залежить від значення кожного з трьох коефіцієнтів рівняння. Більше того, обчислення x 1 відрізняється від розрахунку x 2 лише знаком перед коренем квадратним. Підкорене вираз, що дорівнює b 2 - 4ac, є чим іншим, як дискримінантом аналізованої рівності. Дискримінант у формулі коренів квадратного рівняння відіграє важливу роль, оскільки визначає число і тип рішень. Так, якщо він дорівнює нулю, то рішення буде всього одне, якщо він позитивний, то рівняння має два дійсні коріння, нарешті, негативний дискримінант призводить до двох комплексних коренів x 1 і x 2 .

Теорема Вієта або деякі властивості коренів рівнянь другого порядку

Наприкінці XVI століття один із основоположників сучасної алгебри француз вивчаючи рівняння другого порядку, зміг отримати властивості його коріння. Математично їх можна записати так:

x 1 + x 2 = -b/a та x 1 * x 2 = c/a.

Обидві рівності легко може отримати кожен, для цього необхідно лише виконати відповідні математичні операції з корінням, отриманим через формулу з дискримінантом.

Сукупність цих двох виразів можна по праву назвати другою формулою коренів квадратного рівняння, що дає можливість вгадувати його рішення, не використовуючи у своїй дискримінант. Тут слід зазначити, що хоча обидва вирази справедливі завжди, застосовувати їх для вирішення рівняння зручно тільки в тому випадку, якщо воно може бути розкладене на множники.

Завдання на закріплення здобутих знань

Розв'яжемо математичне завдання, в якому продемонструємо всі прийоми, що обговорюються у статті. Умови завдання такі: необхідно знайти два числа, котрим твір дорівнює -13, а сума становить 4.

Ця умова відразу нагадує про теорему Вієта, застосовуючи формули суми квадратного коріння та їх твори, записуємо:

x 1 + x 2 = -b/a = 4;

x 1 * x 2 = c/a = -13.

Якщо припустити, що a = 1, тоді b = -4 та c = -13. Ці коефіцієнти дозволяють скласти рівняння другого порядку:

x 2 – 4x – 13 = 0.

Скористаємося формулою з дискримінантом, отримаємо наступне коріння:

x 1,2 = (4±√D)/2, D = 16 - 4 * 1 * (-13) = 68.

Тобто завдання звелося до знаходження числа √68. Зауважимо, що 68 = 4 * 17, тоді, використовуючи властивість квадратного кореня, отримаємо: √68 = 2√17.

Тепер скористаємося розглянутою формулою квадратного кореня: a 0 = 4 тоді:

a 1 = 1/2 (4 + 17/4) = 4,125;

a 2 = 1/2 (4,125 + 17/4,125) = 4,1231.

У обчисленні a 3 немає необхідності, оскільки знайдені значення відрізняються лише на 0,02. Таким чином, √68 = 8,246. Підставляючи його у формулу для x 1,2 отримаємо:

x 1 = (4 + 8,246) / 2 = 6,123 і x 2 = (4 - 8,246) / 2 = -2,123.

Як бачимо, сума знайдених чисел дійсно дорівнює 4, якщо ж знайти їх добуток, то він дорівнює -12,999, що задовольняє умові завдання з точністю до 0,001.

Бібліографічний опис:Гасанов А. Р., Курамшин А. А., Єльков А. А., Шильненков Н. В., Уланов Д. Д., Шмельова О. В. Способи розв'язання квадратних рівнянь // Юний вчений. 2016. №6.1. С. 17-20..3.2019).



Наш проект присвячений способам розв'язання квадратних рівнянь. Мета проекту: навчитися вирішувати квадратні рівняння способами, які не входять до шкільної програми. Завдання: знайти всі можливі способи розв'язання квадратних рівнянь та навчитися їх використовувати самим та познайомити однокласників із цими способами.

Що таке «квадратні рівняння»?

Квадратне рівняння- Рівняння виду ax2 + bx + c = 0, де a, b, c- Деякі числа ( a ≠ 0), x- Невідоме.

Числа a, b, c називаються коефіцієнтами квадратного рівняння.

• a називається першим коефіцієнтом;
• b називається другим коефіцієнтом;
• c – вільним членом.

А хто ж перший "винайшов" квадратні рівняння?

Деякі алгебраїчні прийоми розв'язання лінійних і квадратних рівнянь були відомі ще 4000 років тому у Стародавньому Вавилоні. Знайдені стародавні вавилонські глиняні таблички, датовані десь між 1800 і 1600 роками до н.е., є ранніми свідченнями про вивчення квадратних рівнянь. На цих табличках викладено методи розв'язання деяких типів квадратних рівнянь.

Необхідність вирішувати рівняння як першої, а й другого ступеня ще давнини була викликана потребою вирішувати завдання, пов'язані зі знаходженням площ земельних ділянок і із земляними роботами військового характеру, і навіть з недостатнім розвитком астрономії і самої математики.

Правило розв'язання цих рівнянь, викладене у вавилонських текстах, збігається по суті із сучасним, проте невідомо, яким чином дійшли вавилоняни до цього правила. Майже всі знайдені до цих пір клинописні тексти наводять лише завдання з рішеннями, викладеними у вигляді рецептів, без вказівок щодо того, як вони були знайдені. Незважаючи на високий рівень розвитку алгебри у Вавилоні, у клинописних текстах відсутні поняття негативного числа та загальні методи розв'язання квадратних рівнянь.

Вавилонські математики приблизно з IV століття до н. використовували метод доповнення квадрата для вирішення рівнянь з позитивним корінням. Близько 300 року до н. Евклід придумав загальніший геометричний метод рішення. Першим математиком, який знайшов рішення рівняння з негативним корінням у вигляді алгебраїчної формули, був індійський учений Брахмагупта(Індія, VII століття нашої ери).

Брахмагупта виклав загальне правило розв'язання квадратних рівнянь, наведених до єдиної канонічної форми:

ax2 + bх = с, а>0

У цьому рівнянні коефіцієнти можуть бути і негативними. Правило Брахмагупт по суті збігається з нашим.

В Індії були поширені громадські змагання у вирішенні важких завдань. В одній із старовинних індійських книг говориться з приводу таких змагань наступне: «Як сонце блиском своїм затьмарює зірки, так вчена людина затьмарить славу в народних зборах, пропонуючи і вирішуючи завдання алгебри». Завдання часто вдягалися у віршовану форму.

В алгебраїчному трактаті Аль-Хорезмідається класифікація лінійних та квадратних рівнянь. Автор налічує 6 видів рівнянь, висловлюючи їх так:

1) «Квадрати дорівнюють корінням», тобто ах2 = bх.

2) «Квадрати дорівнюють числу», тобто ах2 = с.

3) «Коріння рівні числу», тобто ах2 = с.

4) «Квадрати та числа дорівнюють корінням», тобто ах2 + с = bх.

5) «Квадрати і коріння дорівнюють числу», тобто ах2 + bх = с.

6) «Коріння та числа дорівнюють квадратам», тобто bх + с == ах2.

Для Аль-Хорезмі, що уникав вживання негативних чисел, члени кожного з цих рівнянь доданки, а не віднімаються. При цьому свідомо не беруться до уваги рівняння, які не мають позитивних рішень. Автор викладає способи розв'язання зазначених рівнянь, користуючись прийомами ал-джабр та ал-мукабала. Його рішення, звісно, ​​не збігається повністю із нашим. Вже не кажучи про те, що воно чисто риторичне, слід зазначити, наприклад, що при розв'язанні неповного квадратного рівняння першого виду Аль-Хорезмі, як і всі математики до XVII ст., не враховує нульового рішення, ймовірно тому, що в конкретних практичних Завдання воно не має значення. При вирішенні повних квадратних рівнянь Аль-Хорезмі на окремих числових прикладах викладає правила розв'язання, а потім їх геометричні докази.

Форми розв'язання квадратних рівнянь на зразок Аль-Хорезмі у Європі було вперше викладено у «Книзі абака», написаної 1202г. італійським математиком Леонардом Фібоначчі. Автор розробив самостійно деякі нові приклади алгебри вирішення завдань і перший в Європі підійшов до введення негативних чисел.

Ця книга сприяла поширенню знань алгебри не тільки в Італії, але і в Німеччині, Франції та інших країнах Європи. Багато завдань із цієї книги переходили майже до всіх європейських підручників XIV-XVII ст. Загальне правило розв'язання квадратних рівнянь, наведених до єдиного канонічного виду x2 + bх = с при всіляких комбінаціях знаків та коефіцієнтів b, c, було сформульовано в Європі у 1544 р. М. Штіфелем.

Висновок формули розв'язання квадратного рівняння у загальному вигляді є у Вієта, проте Вієт визнавав лише позитивне коріння. Італійські математики Тарталья, Кардано, Бомбеллісеред перших у XVI ст. враховують, крім позитивних, і негативне коріння. Лише XVII в. завдяки працям Жірара, Декарта, Ньютоната інших вчених спосіб розв'язання квадратних рівнянь набуває сучасного вигляду.

Розглянемо кілька способів розв'язання квадратних рівнянь.

Стандартні способи розв'язання квадратних рівнянь із шкільної програми:

1. Розкладання лівої частини рівняння на множники.
2. Метод виділення повного квадрата.
3. Розв'язання квадратних рівнянь за формулою.
4. Графічний розв'язок квадратного рівняння.
5. Розв'язання рівнянь із використанням теореми Вієта.

Зупинимося докладніше на розв'язання наведених та не наведених квадратних рівнянь за теоремою Вієта.

Нагадаємо, що для вирішення наведених квадратних рівнянь достатньо знайти два числа такі, добуток яких дорівнює вільному члену, а сума - другому коефіцієнту з протилежним знаком.

приклад.x 2 -5x+6=0

Потрібно знайти числа, добуток яких дорівнює 6, а сума 5. Такими числами будуть 3 та 2.

Відповідь: x 1 =2, x 2 =3.

Але можна використовувати цей спосіб і для рівнянь з першим коефіцієнтом не рівним одиниці.

приклад.3x 2 +2x-5=0

Беремо перший коефіцієнт та множимо його на вільний член: x 2 +2x-15=0

Корінням цього рівняння будуть числа, добуток яких дорівнює - 15, а сума дорівнює - 2. Ці числа - 5 і 3. Щоб знайти коріння вихідного рівняння, отримане коріння ділимо на перший коефіцієнт.

Відповідь: x 1 =-5/3, x 2 =1

6. Розв'язання рівнянь способом "перекидання".

Розглянемо квадратне рівняння ах 2 + bх + с = 0 де а≠0.

Помножуючи обидві його частини на а, отримуємо рівняння а 2 х 2 + abх + ас = 0.

Нехай ах = у, звідки х = у/а; тоді приходимо до рівняння у 2 + by + ас = 0, рівносильному даному. Його коріння у 1 та у 2 знайдемо за допомогою теореми Вієта.

Остаточно отримуємо х 1 = у 1/а та х 2 = у 2/а.

При цьому способі коефіцієнт a множиться на вільний член, як би "перекидається" до нього, тому його називають способом "перекидання". Цей спосіб застосовують, коли можна легко знайти коріння рівняння, використовуючи теорему Вієта і що найважливіше, коли дискримінант є точний квадрат.

приклад.2х 2 - 11х + 15 = 0.

"Перекинемо" коефіцієнт 2 до вільного члена і зробивши заміну отримаємо рівняння у 2 - 11у + 30 = 0.

Відповідно до зворотної теореми Вієта

у 1 = 5, х 1 = 5/2, х 1 = 2,5; у 2 = 6, x 2 = 6/2, x 2 = 3.

Відповідь: х 1 =2,5; х 2 = 3.

7. Властивості коефіцієнтів квадратного рівняння.

Нехай надано квадратне рівняння ах 2 + bх + с = 0, а ≠ 0.

1. Якщо a + b + с = 0 (тобто сума коефіцієнтів рівняння дорівнює нулю), то х 1 = 1.

2. Якщо а – b + с = 0, або b = а + с, то х 1 = – 1.

приклад.345х 2 - 137х - 208 = 0.

Так як а + b + с = 0 (345 – 137 – 208 = 0), то х 1 = 1, х 2 = -208/345.

Відповідь: х 1 =1; х 2 = -208/345 .

приклад.132х 2 + 247х + 115 = 0

Т.к. a-b + с = 0 (132 - 247 +115 = 0), то х 1 = - 1, х 2 = - 115/132

Відповідь: х 1 = - 1; х 2 =- 115/132

Існують інші властивості коефіцієнтів квадратного рівняння. але їх використання складніше.

8. Розв'язання квадратних рівнянь за допомогою номограми.

Рис 1. Номограма

Це старий і нині забутий спосіб розв'язання квадратних рівнянь, вміщений с.83 збірки: Брадис В.М. Чотиризначні математичні таблиці. - М., Просвітництво, 1990.

Таблиця XXII. Номограма для вирішення рівняння z 2 + pz + q = 0. Ця номограма дозволяє, не вирішуючи квадратного рівняння, за його коефіцієнтами визначити коріння рівняння.

Криволинійна шкала номограми побудована за формулами (рис. 1):

Вважаючи ОС = р, ED = q, ОЕ = а(Все в см), з рис.1 подоби трикутників САНі CDFотримаємо пропорцію

звідки після підстановок та спрощень випливає рівняння z 2 + pz + q = 0,причому буква zозначає мітку будь-якої точки криволінійної шкали.

Рис. 2 Розв'язання квадратних рівнянь за допомогою номограми

приклади.

1) Для рівняння z 2 - 9z + 8 = 0номограма дає коріння z 1 = 8,0 та z 2 = 1,0

Відповідь: 8,0; 1.0.

2) Вирішимо за допомогою номограми рівняння

2z 2 - 9z + 2 = 0.

Розділимо коефіцієнти цього рівняння на 2 отримаємо рівняння z 2 - 4,5z + 1 = 0.

Номограма дає коріння z 1 = 4 та z 2 = 0,5.

Відповідь: 4; 0,5.

9. Геометричний спосіб розв'язання квадратних рівнянь.

приклад.х 2 + 10х = 39.

В оригіналі це завдання формулюється так: "Квадрат і десять коренів дорівнюють 39".

Розглянемо квадрат зі стороною х, на його сторонах будуються прямокутники так, що інша сторона кожного з них дорівнює 2,5, отже площа кожного дорівнює 2,5x. Отриману фігуру доповнюють потім до нового квадрата АВСD, добудовуючи в кутах чотири рівні квадрати, сторона кожного з них 2,5, а площа 6,25

Рис. 3 Графічний спосіб розв'язання рівняння х 2 + 10х = 39

Площа S квадрата ABCD можна як суму площ: початкового квадрата x 2 , чотирьох прямокутників (4∙2,5x = 10х) і чотирьох прибудованих квадратів (6,25∙ 4 = 25) , тобто. S = х 2 + 10х = 25. Замінюючи х 2 + 10х числом 39, отримаємо що S = 39 + 25 = 64, звідки випливає, що сторона квадрата АВСD, тобто. відрізок АВ = 8. Для шуканої сторони х початкового квадрата отримаємо

10. Розв'язання рівнянь із використанням теореми Безу.

Теорема Безу. Залишок від розподілу многочлена P(x) на двочлен x - α дорівнює P(α) (тобто значення P(x) при x = α).

Якщо число α є коренем многочлена P(x), цей многочлен ділиться на x -α без залишку.

приклад.х²-4х+3=0

Р(x)= х²-4х+3, α: ±1,±3, α =1, 1-4+3=0. Розділимо Р(x) на (х-1):(х²-4х+3)/(х-1)=х-3

х²-4х+3=(х-1)(х-3), (х-1)(х-3)=0

х-1 = 0; х=1, або х-3=0, х=3; Відповідь: х1 =2, х2 =3.

Висновок:Вміння швидко і раціонально розв'язувати квадратні рівняння просто необхідне рішення більш складних рівнянь, наприклад, дробово-раціональних рівнянь, рівнянь вищих ступенів, біквадратних рівнянь, а старшій школі тригонометричних, показових і логарифмічних рівнянь. Вивчивши всі знайдені способи розв'язання квадратних рівнянь, ми можемо порадити однокласникам, крім стандартних способів, розв'язання способом перекидання (6) і розв'язання рівнянь за якістю коефіцієнтів (7), оскільки є більш доступними для розуміння.

Література:

1. Брадіс В.М. Чотиризначні математичні таблиці. - М., Просвітництво, 1990.
2. Алгебра 8 клас: підручник для 8 кл. загальноосвіт. установ Макарічев Ю. Н., Міндюк Н. Г., Нешков К. І., Суворова С. Б. за ред. С. А. Теляковського 15-те вид., Дораб. - М: Просвітництво, 2015
3. https://ua.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%B4%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0 %B5_%D1%83%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
4. Глейзер Г.І. Історія математики у школі. Посібник для вчителів. / За ред. В.М. Молодшого. - М: Просвітництво, 1964.

Квадратні рівняння вивчають у 8 класі, тож нічого складного тут немає. Вміння вирішувати їх необхідно.

Квадратне рівняння - це рівняння виду ax 2 + bx + c = 0, де коефіцієнти a, b і c - довільні числа, причому a ≠ 0.

Перш ніж вивчати конкретні методи розв'язання, зауважимо, що всі квадратні рівняння можна умовно поділити на три класи:

1. Не мають коріння;
2. Мають рівно один корінь;
3. Мають два різні корені.

У цьому полягає важлива відмінність квадратних рівнянь від лінійних, де корінь завжди існує і єдний. Як визначити, скільки коренів має рівняння? Для цього існує чудова річ. дискримінант.

Дискримінант

Нехай дано квадратне рівняння ax 2 + bx + c = 0. Тоді дискримінант це просто число D = b 2 − 4ac .

Цю формулу треба знати напам'ять. Звідки вона береться - зараз не має значення. Важливо інше: за знаком дискримінанта можна визначити, скільки коренів має квадратне рівняння. А саме:

1. Якщо D< 0, корней нет;
2. Якщо D = 0, є рівно один корінь;
3. Якщо D > 0, коріння буде два.

Зверніть увагу: дискримінант вказує на кількість коренів, а зовсім не на їхні знаки, як чомусь багато хто вважає. Погляньте на приклади - і самі все зрозумієте:

Завдання. Скільки коренів мають квадратні рівняння:

1. x 2 − 8x + 12 = 0;
2. 5x2+3x+7=0;
3. x 2 - 6x + 9 = 0.

Випишемо коефіцієнти для першого рівняння та знайдемо дискримінант:
a = 1, b = -8, c = 12;
D = (−8) 2 − 4 · 1 · 12 = 64 − 48 = 16

Отже, дискримінант позитивний, тому рівняння має два різні корені. Аналогічно розбираємо друге рівняння:
a = 5; b = 3; c = 7;
D = 3 2 − 4 · 5 · 7 = 9 − 140 = −131.

Дискримінант негативний, коріння немає. Залишилося останнє рівняння:
a = 1; b = -6; c = 9;
D = (−6) 2 − 4 · 1 · 9 = 36 − 36 = 0.

Дискримінант дорівнює нулю – корінь буде один.

Зверніть увагу, що для кожного рівняння було виписано коефіцієнти. Так, це довго, так, це нудно — зате ви не переплутаєте коефіцієнти і не припуститеся дурних помилок. Вибирайте самі: швидкість чи якість.

До речі, якщо «набити руку», через деякий час вже не потрібно виписувати всі коефіцієнти. Такі операції ви виконуватимете в голові. Більшість людей починають робити десь після 50-70 вирішених рівнянь — загалом, не так і багато.

Коріння квадратного рівняння

Тепер перейдемо власне до рішення. Якщо дискримінант D > 0, коріння можна знайти за формулами:

Основна формула коренів квадратного рівняння

Коли D = 0, можна використовувати будь-яку з цих формул — вийде те саме число, яке і буде відповіддю. Нарешті, якщо D< 0, корней нет — ничего считать не надо.

1. x 2 − 2x − 3 = 0;
2. 15 − 2x − x 2 = 0;
3. x2+12x+36=0.

Перше рівняння:
x 2 − 2x − 3 = 0 ⇒ a = 1; b = -2; c = -3;
D = (−2) 2 − 4 · 1 · (−3) = 16.

D > 0 ⇒ рівняння має два корені. Знайдемо їх:

Друге рівняння:
15 − 2x − x 2 = 0 ⇒ a = −1; b = -2; c = 15;
D = (−2) 2 − 4 · (−1) · 15 = 64.

D > 0 ⇒ рівняння знову має два корені. Знайдемо їх

\[\begin(align) & ((x)_(1))=\frac(2+\sqrt(64))(2\cdot \left(-1 \right))=-5; \\ ((x)_(2))=\frac(2-\sqrt(64))(2\cdot \left(-1 \right))=3. \\ \end(align)\]

Нарешті, третє рівняння:
x 2 + 12x + 36 = 0 ⇒ a = 1; b = 12; c = 36;
D = 12 2 − 4 · 1 · 36 = 0.

D = 0 ⇒ рівняння має один корінь. Можна використати будь-яку формулу. Наприклад, першу:

Як бачимо з прикладів, все дуже просто. Якщо знати формули та вміти рахувати, проблем не буде. Найчастіше помилки виникають при підстановці формулу негативних коефіцієнтів. Тут знову ж таки допоможе прийом, описаний вище: дивіться на формулу буквально, розписуйте кожен крок — і дуже скоро позбавтеся помилок.

Неповні квадратні рівняння

Буває, що квадратне рівняння дещо відрізняється від того, що дано у визначенні. Наприклад:

1. x 2 + 9x = 0;
2. x 2 - 16 = 0.

Неважко помітити, що у цих рівняннях відсутнє одне із доданків. Такі квадратні рівняння вирішуються навіть легше, ніж стандартні: у них навіть не потрібно вважати дискримінант. Отже, введемо нове поняття:

Рівняння ax 2 + bx + c = 0 називається неповним квадратним рівнянням, якщо b = 0 чи c = 0, тобто. коефіцієнт при змінній x чи вільний елемент дорівнює нулю.

Вочевидь, можливий дуже важкий випадок, коли обидва цих коефіцієнта дорівнюють нулю: b = c = 0. І тут рівняння набуває вигляду ax 2 = 0. Вочевидь, таке рівняння має єдиний корінь: x = 0.

Розглянемо решту випадків. Нехай b = 0, тоді отримаємо неповне квадратне рівняння виду ax 2 + c = 0. Дещо перетворимо його:

Оскільки арифметичний квадратний корінь існує тільки з невід'ємного числа, остання рівність має сенс виключно за (−c /a ) ≥ 0. Висновок:

1. Якщо у неповному квадратному рівнянні виду ax 2 + c = 0 виконано нерівність (−c /a ) ≥ 0, коріння буде два. Формула дана вище;
2. Якщо ж (−c /a)< 0, корней нет.

Як бачите, дискримінант не був потрібний — у неповних квадратних рівняннях взагалі немає складних обчислень. Насправді навіть необов'язково пам'ятати нерівність (−c /a ) ≥ 0. Достатньо виразити величину x 2 і подивитися, що стоїть з іншого боку знаку рівності. Якщо там позитивне число — коріння буде два. Якщо негативне — коріння взагалі не буде.

Тепер розберемося з рівняннями виду ax 2 + bx = 0, у яких вільний елемент дорівнює нулю. Тут усе просто: коріння завжди буде два. Достатньо розкласти багаточлен на множники:

Винесення загального множника за дужку

Добуток дорівнює нулю, коли хоча б один із множників дорівнює нулю. Звідси є коріння. На закінчення розберемо кілька таких рівнянь:

Завдання. Розв'язати квадратні рівняння:

1. x 2 − 7x = 0;
2. 5x 2 + 30 = 0;
3. 4x 2 − 9 = 0.

x 2 − 7x = 0 ⇒ x · (x − 7) = 0 ⇒ x 1 = 0; x 2 = −(−7)/1 = 7.

5x 2 + 30 = 0 ⇒ 5x 2 = −30 ⇒ x 2 = −6. Коріння немає, т.к. квадрат не може дорівнювати негативному числу.

4x 2 − 9 = 0 ⇒ 4x 2 = 9 ⇒ x 2 = 9/4 ⇒ x 1 = 3/2 = 1,5; x 2 = -1,5.