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一元二次方程是数学中的重要概念。它的标准形式是 ax² + bx + c = 0,其中 a 不等于 0。以 x² - 3x + 2 = 0 为例,这里 a = 1,b = -3,c = 2。方程的解就是使等式成立的 x 值。接下来我们将通过图像来理解方程解的几何意义。
今天我们要探讨一元二次方程的图像解法。一元二次方程 ax² + bx + c = 0 的解,实际上等于对应二次函数图像与x轴交点的横坐标。让我们以 x² - 3x + 2 = 0 这个方程为例来理解这个关系。
将一元二次方程转化为二次函数,我们得到 y = x² - 3x + 2。这是一个开口向上的抛物线,顶点在 (1.5, -0.25),对称轴是 x = 1.5。最重要的是,这个抛物线与 x 轴的交点,就对应着原方程的解。
现在我们来寻找抛物线与x轴的交点。当 y = 0 时,就是 x² - 3x + 2 = 0。从图像上可以清楚地看到,抛物线与x轴有两个交点:x₁ = 1 和 x₂ = 2。我们可以验证:1² - 3×1 + 2 = 0,2² - 3×2 + 2 = 0。这就是原方程的两个解。
图像解法揭示了一元二次方程的几何意义。方程 ax² + bx + c = 0 对应函数 y = ax² + bx + c,方程的解就是函数图像与x轴交点的横坐标。这种方法不仅直观地展示了解的位置,还能清晰地显示解的个数。这是代数与几何完美结合的体现,帮助我们更深刻地理解数学的本质。
现在我们详细分析抛物线与x轴的交点。当 y 等于 0 时,ax² + bx + c = 0 就是我们原来的一元二次方程。从图像上可以看到,抛物线 y = x² - 3x + 2 与x轴有两个交点,坐标分别是 (1, 0) 和 (2, 0)。这意味着 x = 1 和 x = 2 就是方程 x² - 3x + 2 = 0 的两个解。
判别式决定了抛物线与x轴交点的个数。当判别式Δ = b² - 4ac大于0时,有两个不同实根和两个交点;当Δ等于0时,有一个重根和一个交点;当Δ小于0时,无实根,抛物线不与x轴相交。图中蓝色抛物线有两个交点,绿色抛物线与x轴相切于一点,红色抛物线完全在x轴上方。
让我们通过具体例题来演示。对于方程 2x² - 4x - 6 = 0,首先写出对应函数 y = 2x² - 4x - 6。计算判别式:Δ = 16 + 48 = 64 > 0,说明有两个不同实根。用求根公式得到 x₁ = -1,x₂ = 3。从图像上可以验证,抛物线确实与x轴交于(-1, 0)和(3, 0)两点,完美印证了代数解与几何解的一致性。