一
實系數一元二次方程ax+bx+c=0在實數范圍內的解的情況:ax+bx+c=a(x+x)+c=a[x+x+()]+c-=a(x+)+=0,即(x+)=。
設Δ=b-4ac(判別式),
當Δ>0時,方程有兩個不等的實數解:x=。
當Δ=0時,方程有兩個相等的實數解:x=。
當Δ<0時,方程無實數解。
方程的根與系數的關系:x+x=-,xx=。
實系數一元二次方程ax+bx+c=0在復數范圍內的解的情況:
ax+bx+c=a(x+x)+c=a[x+x+()]+c-=a(x+)+=0,即(x+)=。設Δ=b-4ac(判別式),
當Δ>0時,方程有兩個不等的實數根:x=。
當Δ=0時,方程有兩個相等的實數根:x=。
當Δ<0時,方程有兩個共軛虛數根:x=。
注意:實系數一元二次方程在復數范圍內求解時,
① 由于求根公式仍可使用,故方程的根與系數的關系也仍成立;
② 若Δ<0,則意味著方程有一對共軛的虛數根。
二
下面對兩道例題進行解算。
例1:已知實系數一元二次方程2x+rx+s=0的一個根為-3+2i,求r,s的值。
解:由題設得方程另一根為-3-2i,由韋達定理得s=2(-3+2i)(-3-2i)=26,r=-2(-3+2i-3-2i)=12。
例2:若關于x的方程x+5x+m=0的兩個虛數根x,x滿足|x-x|=3 ,求實數m的值。
解:方法一:
方程x+5x+m=0有兩個虛根,則有Δ=25-4m<0,∴m>。
又|x-x|=|-|==3,∴4m-25=9,
∴m=。
方法二:
∵|x-x|=3,
∴|x-x|=9,
即|(x-x)|=9,|(x+x)-4xx|=9。
又x+x=-5,xx=m,
∴|25-4m|=9。
又25-4m<0,
∴4m-25=9,
∴m=。
三
上面我們解決了實系數一元二次方程求解問題,那么對于至少有一個系數是虛數的一元二次方程又應該如何求解呢?
例1:求方程x-2ix-5=0的解。
解: 配方,得(x-i)-4=0,即(x-i)=4,
∴x=2+i,x=-2+i。
另解:Δ=(-2i)-4×(-5)=-4+20=16,
x=,x=,即x=2+i,x=-2+i。
例2:求方程(x+)=的解。
解:因為a,b,c中至少有一個是虛數,所以b-4ac∈C,先求b-4ac的平方根,設b-4ac的平方根為z,z∈C,
則x=,x=。
一元二次方程的求根公式此時仍然適用,但當b-4ac≥0時,由于不一定是實數,因此方程的解不一定都是實數。
小結:當一元二次方程的系數中至少有一個虛數時,求根公式和韋達定理仍然適用,但判別式不再適用。(不可由b-4ac≥0得出方程的根為實根的結論)
四
例1:解方程x+(1+i)x+5i=0。
解:Δ=(1+i)-4×5i=-18i
∵-18i的平方根為3-3i,-3+3i,
∴x==1-2i,
x==-2+i。
求解系數不全為實數的一元二次方程的步驟:
① 求出Δ=b-4ac的平方根z,z;
② 代入求根公式x=,x=。
例2:方程x+(m+2i)x+2+mi=0至少有一實根,求實數m的值和方程的解。
分析:該方程的系數不全為實數的一元二次方程,故對條件中“方程有實根”已不能與判別式Δ≥0相聯(lián)系。
思考:方程有實根這一條件應如何利用?
設方程的實根為x,聯(lián)系復數相等的充要條件,分離復數的實部和虛部,將復數方程化為實數方程組,同時解出方程的實根和實數m的值,再由韋達定理求出方程的另一根。
解: 設方程的實根為x,則原方程化為(x+mx+2)+(2x+m)i=0,
∴x+mx+2=02x+m=0,
解得x=m=-2,或x=-m=2。
當x=,m=-2時,x=-(-2+2i)-=-2i;
當x=-,m=2時,x=-(2+2i)+=--2i。
綜上,當m=-2時,原方程的解為x=,x=-2i;
當m=2時,原方程的解為x=-,x=--2i。
例3:已知方程x+mx+1+2i=0(m∈C)有實根,求|m|的最小值。
解: 設方程的實根為x,則m=-=--i=-(x+)-i,
|m|==≥,
當且僅當x=,x=±時取“=”。
∴|m|=。
另解:設m=a+bi(a,b∈R),方程的實根為x,
則x+(a+bi)x+1+2i=0,
∴x+ax+1=0bx+2=0,
消去x,得a=+。