一元二次方程作為整式方程家族里重要的一員,是繼一元一次方程、二(三)元一次方程組、可化為一元一次方程的分式方程后,又一個(gè)常見的方程模型。二(三)元一次方程組可以看作是對(duì)一元一次方程在“元”上的推廣,那么一元二次方程可以看作是對(duì)一元一次方程在“次”上的推廣。
在現(xiàn)實(shí)生活中,許多問題中的數(shù)量關(guān)系都可以抽象為一元二次方程,方程模型豐富多彩。一元二次方程是以前學(xué)習(xí)的方程知識(shí)的延續(xù)和深化,它在現(xiàn)實(shí)生活以及數(shù)學(xué)中同樣有著廣泛的應(yīng)用。我們知道方程模型的研究路徑一般是“概念——解法——應(yīng)用”,一元二次方程也不例外,下面對(duì)本章的知識(shí)進(jìn)行梳理,具體如下:
由這個(gè)知識(shí)框架我們可以知道,從實(shí)際問題中抽象出數(shù)量關(guān)系、列出一元二次方程、求出方程的解,解決實(shí)際問題是學(xué)習(xí)一元二次方程這一章的主線。因此,我們需要明確學(xué)習(xí)目標(biāo),具體如下:
1.理解配方法,能用配方法、公式法、因式分解法解數(shù)字系數(shù)的一元二次方程;
2.會(huì)用一元二次方程根的判別式判別方程是否有實(shí)根和兩個(gè)實(shí)根是否相等;
3.了解一元二次方程的根與系數(shù)的關(guān)系;
4.能根據(jù)具體問題的實(shí)際意義,檢驗(yàn)方程的解是否合理;
5.能根據(jù)具體問題中的數(shù)量關(guān)系列出方程,體會(huì)方程是刻畫現(xiàn)實(shí)世界數(shù)量關(guān)系的有效模型。
了解學(xué)習(xí)目標(biāo)后,我們結(jié)合中考真題,一起來看一下一元二次方程這一章中的核心知識(shí)。
核心知識(shí)1:解系數(shù)是數(shù)字的一元二次方程
例1 (2018·徐州)解方程:2x2-x-1=0。
【解析】想要求方程的解,需要觀察這個(gè)方程的結(jié)構(gòu)。經(jīng)判斷這是一個(gè)一元二次方程,二次項(xiàng)系數(shù)是2,一次項(xiàng)系數(shù)是-1,常數(shù)項(xiàng)是-1,我們可以選擇配方法或者公式法來解這個(gè)一元二次方程。
【答案】x1=[-12],x2=1。
例2 (2019·揚(yáng)州)一元二次方程x(x-2)=x-2的根是。
【解析】觀察這個(gè)方程的結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)等號(hào)兩邊都有x-2,可以移項(xiàng)為:x(x-2)-(x-2)=0,選擇因式分解法(提取公因式)來求解,或者將這個(gè)方程化成一般式x2-3x+2=0,選擇公式法或配方法來解這個(gè)一元二次方程。
【答案】x1=2,x2=1。
【總結(jié)】這兩題考查了一元二次方程的解法。一元二次方程的解法,包括配方法、公式法和因式分解法等,是一元二次方程這一章的重點(diǎn)內(nèi)容之一。解一元二次方程的基本策略是降次,即通過配方、因式分解等,將一個(gè)一元二次方程轉(zhuǎn)化為兩個(gè)一元一次方程來解。具體地,根據(jù)平方根的意義,可得出x2=p和(x+n)2=p的解法。通過配方,我們可以將一元二次方程轉(zhuǎn)化為(x+n)2=p的形式再求解;一元二次方程的求根公式x=[-b±b2-4ac2a](b2-4ac≥0),就是對(duì)方程ax2+bx+c=0(a≠0)配方后得出的。
核心知識(shí)2:判別方程是否有實(shí)根和兩個(gè)實(shí)根是否相等
例3 (2016·宿遷)若一元二次方程x2-2x+k=0有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根,則k的取值范圍是。
【解析】由題目中信息“方程x2-2x+k=0有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根”可聯(lián)想到,當(dāng)b2-4ac>0時(shí),有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根。因此b2-4ac=(-2)2-4×1×k=4-4k>0,即k<1。
【答案】k<1。
【總結(jié)】本題考查的是一元二次方程的根的情況,利用一元二次方程根的判別式判別方程是否有實(shí)根和兩個(gè)實(shí)根是否相等。我們只要掌握如下知識(shí),這一類問題便可迎刃而解。
[一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的根的情況如下:
當(dāng)b2-4ac>0時(shí),有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根;
當(dāng)b2-4ac=0時(shí),有兩個(gè)相等的實(shí)數(shù)根;
當(dāng)b2-4ac<0時(shí),沒有實(shí)數(shù)根。
]
核心知識(shí)3:一元二次方程的根與系數(shù)的關(guān)系
例4 (2019·鹽城)設(shè)x1、x2是方程x2-3x+2=0的兩個(gè)根,則x1+x2-x1x2=。
【解析】已知一元二次方程x2-3x+2=0的二次項(xiàng)系數(shù)a=1,一次項(xiàng)系數(shù)b=-3,常數(shù)項(xiàng)c=2,由一元二次方程的根與系數(shù)的關(guān)系可得x1+x2=[-ba]=3,x1x2=[ca]=2,則x1+x2-x1x2=3-2=1。
【答案】1。
【總結(jié)】本題考查了一元二次方程的根與系數(shù)的關(guān)系,此為選學(xué)內(nèi)容。一元二次方程的根與系數(shù)有如下關(guān)系:
[方程ax2+bx+c=0(a≠0)的兩個(gè)根是x1、x2,則它們之間有如下關(guān)系:
x1+x2=[-ba],x1x2=[ca]。
]
核心知識(shí)4:用一元二次方程解決實(shí)際問題
例5 (2016·泰州)隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展,某購物網(wǎng)站的年銷售額從2013年的200萬元增長(zhǎng)到2015年的392萬元。求該購物網(wǎng)站平均每年銷售額增長(zhǎng)的百分率。
【解析】平均變化率問題(以增長(zhǎng)為例)中常用的數(shù)量關(guān)系是:“變化前的量+增長(zhǎng)的量=增長(zhǎng)后的量”“增長(zhǎng)的量=變化前的量×增長(zhǎng)率”。將這兩個(gè)數(shù)量關(guān)系合起來可表示為:變化前的量×(1+增長(zhǎng)率)=增長(zhǎng)后的量。如果設(shè)平均增長(zhǎng)率為x,2013年的年銷售額為200萬元,2014年的年銷售額為200×(1+x)萬元,2015年的年銷售額為200×(1+x)×(1+x)萬元,即200(1+x)2萬元,根據(jù)“從2013年的200萬元增長(zhǎng)到2015年的392萬元”,即可列出方程。
解:設(shè)該購物網(wǎng)站平均每年銷售額增長(zhǎng)的百分率是x。
根據(jù)題意,得200(1+x)2=392。
解這個(gè)方程,得x1=0.4,x2=-2.4(不合題意,舍去)。
答:該購物網(wǎng)站平均每年銷售額增長(zhǎng)的百分率是40%。
【總結(jié)】平均變化率問題的關(guān)鍵是理解變化率和變化量的區(qū)別,進(jìn)而正確理解經(jīng)過1次、2次變化,數(shù)量的變化量和變化率的表示。可設(shè)變化前的量為a,變化后的量為b,平均變化率為x,則經(jīng)過2次變化后的數(shù)量關(guān)系可表示為a(1±x)2=b。
例6 (2018·鹽城)一商店銷售某種商品,平均每天可售出20件,每件盈利40元。為了擴(kuò)大銷售、增加盈利,該店采取了降價(jià)措施,在每件盈利不少于25元的前提下,經(jīng)過一段時(shí)間銷售,發(fā)現(xiàn)銷售單價(jià)每降低1元,平均每天可多售出2件。
(1)若降價(jià)3元,則平均每天銷售數(shù)量為件;
(2)當(dāng)每件商品降價(jià)多少元時(shí),該商店每天銷售利潤為1200元?
【解析】問題中涉及的數(shù)量關(guān)系較多,如:“降價(jià)前每件商品的利潤×降價(jià)前每天的銷售量=降價(jià)前總利潤”“降價(jià)后每件商品的利潤×降價(jià)后每天的銷售量=降價(jià)后總利潤”“降價(jià)前每件商品的利潤-每件商品的降價(jià)數(shù)=降價(jià)后每件商品的利潤”“降價(jià)前每天的銷售量+2×降價(jià)數(shù)=降價(jià)后每天的銷售量”等。
我們可以借助列表的形式分析其中的數(shù)量關(guān)系,其中設(shè)每件商品降價(jià)x元時(shí),該商店每天銷售利潤為1200元,則可表示如下表:
[ 每件商品的利潤
(元/件) 每天的銷售量(件) 總利潤
(元) 降價(jià)前 40 20 800 降價(jià)后 40-x 20+2x 1200 ]
解:(1)26;
(2)設(shè)每件商品降價(jià)x元時(shí),該商店每天銷售利潤為1200元,則平均每天銷售數(shù)量為(20+2x)件,每件盈利為(40-x)元,且40-x≥25,即x≤15。
根據(jù)題意可得(40-x)(20+2x)=1200,
整理得,x2-30x+200=0,
解得x1=10,x2=20(不合題意,舍去)。
答:每件商品降價(jià)10元時(shí),該商店每天銷售利潤為1200元。
【總結(jié)】一元二次方程是刻畫現(xiàn)實(shí)世界中某些數(shù)量關(guān)系的有效數(shù)學(xué)模型。在運(yùn)用一元二次方程分析、表達(dá)和解決實(shí)際問題的過程中,利用表格可以幫助我們分析其中的數(shù)量關(guān)系,建立數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問題。
此外,我們還要根據(jù)具體問題的實(shí)際意義,檢驗(yàn)方程的解是否合理。
總之,對(duì)于一元二次方程的學(xué)習(xí),我們?cè)诮庖辉畏匠虝r(shí),抓住“降次”這一基本策略,在解決實(shí)際問題時(shí),利用表格或者線段示意圖分析題意,尋求數(shù)量關(guān)系,嘗試建立方程模型解決問題,增強(qiáng)數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí),努力做到化繁為簡(jiǎn)、化難為易、有的放矢。
(作者單位:江蘇省南京市致遠(yuǎn)初級(jí)中學(xué))