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一元二次方程是代数中的基本方程类型。其标准形式为ax平方加bx加c等于零,其中a不等于零。对于任意一元二次方程,我们都可以使用通用求根公式求解。这个公式是:x等于负b加减b平方减4ac的平方根,再除以2a。这个公式适用于所有一元二次方程。在图中,我们展示了一个例子:x平方减2x减3等于0。这个方程有两个根,分别是x等于负1和x等于3。
现在,我们来看看如何推导一元二次方程的求根公式。首先,我们从标准形式ax平方加bx加c等于0开始,其中a不等于0。第一步是将方程两边同时除以a,得到x平方加b除以a乘以x加c除以a等于0。第二步是将常数项移到方程右边,得到x平方加b除以a乘以x等于负c除以a。在图中,我们以x平方加2x等于3为例,这个方程有两个根,分别是x等于负3和x等于1。接下来,我们将使用配方法来解这个方程。
继续我们的推导,第三步是配方。我们在方程左边加上一次项系数的一半的平方,即b除以2a的平方。为了保持方程平衡,右边也要加上相同的项。这样,左边就变成了一个完全平方式。第四步是化简。左边可以写成x加b除以2a的平方,右边则是负c除以a加b平方除以4a平方。进一步化简右边,得到b平方减4ac除以4a平方。在我们的例子中,x平方加2x等于3,配方后变成x加1的平方等于4。这种变换使方程更容易求解。
现在我们进入最后几步。第五步是对方程两边开平方。左边得到x加b除以2a,右边得到正负b平方减4ac的平方根除以2a。第六步是解出x,将左边的b除以2a移到右边,得到x等于负b除以2a加减b平方减4ac的平方根除以2a。第七步是合并同类项,得到最终的求根公式:x等于负b加减b平方减4ac的平方根,再除以2a。在这个公式中,表达式b平方减4ac被称为判别式,通常用希腊字母Δ表示。判别式的值决定了方程根的性质:当Δ大于0时,方程有两个不同的实根;当Δ等于0时,方程有一个重根;当Δ小于0时,方程没有实根。
让我们总结一下一元二次方程的求根公式。一元二次方程的标准形式是ax平方加bx加c等于0,其中a不等于0。通过配方法推导,我们得到了求根公式:x等于负b加减b平方减4ac的平方根,再除以2a。判别式Δ等于b平方减4ac,它决定了方程根的性质:当Δ大于0时,方程有两个不同的实根;当Δ等于0时,方程有一个重根;当Δ小于0时,方程没有实根,但有两个共轭复根。这个求根公式是代数中最重要的公式之一,广泛应用于数学、物理、工程等领域。配方法不仅帮助我们推导出这个公式,也是代数中解决问题的重要技巧。