文 何 平
方程是初中數(shù)學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。初中階段我們經(jīng)歷了解一元一次方程、二(三)元一次方程組、分式方程、一元二次方程,求方程的解最終都是轉(zhuǎn)化為x=a的形式,上述方程的解法都離不開轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想。對(duì)于一元二次方程,常見的解法有直接開平方法、配方法、公式法和因式分解法,這幾種常見解法之間既有區(qū)別也有聯(lián)系。下面我們通過具體的問題一起來剖析它們之間的關(guān)系。
例1解方程:x2+2x+1=9。
【方法一】觀察方程左邊,我們可以發(fā)現(xiàn)它符合完全平方公式,那么我們可以利用配方法、直接開平方法求解。
解:(x+1)2=9,
x+1=±3,
∴x1=2,x2=-4。
【點(diǎn)評(píng)】配方法是通過將方程中含x的項(xiàng)配成完全平方的形式來解一元二次方程的方法。當(dāng)二次項(xiàng)系數(shù)為1時(shí),配方法的關(guān)鍵是將方程兩邊同時(shí)加上一次項(xiàng)系數(shù)一半的平方;當(dāng)二次項(xiàng)系數(shù)不為1時(shí),先把二次項(xiàng)系數(shù)化為1,然后再配方。因此,配方法適合求解所有的一元二次方程。
【方法二】觀察這個(gè)方程,我們還可以把方程整理成一般形式,選擇公式法求解。
解:把方程化成一般形式,得
【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于一元二次方程ax2+bx+c=0(a、b、c為常數(shù),a≠0),當(dāng)b2-4ac≥0時(shí),同學(xué)們只需要將各項(xiàng)系數(shù)代入公式即可求解。公式法同樣適合求解所有的一元二次方程。
【方法三】方程左邊可以利用完全平方公式,然后把方程右邊的常數(shù)9移項(xiàng)后再利用平方差公式分解因式,因此我們還可以選擇因式分解法。
解:(x+1)2-9=0,
(x+1+3)(x+1-3)=0,
(x+4)(x-2)=0,
∴x+4=0或x-2=0。
∴x1=-4,x2=2。
【點(diǎn)評(píng)】在解方程時(shí),我們要注意觀察方程的特點(diǎn),思考能不能用提取公因式、完全平方公式、平方差公式等進(jìn)行因式分解,從而將一元二次方程轉(zhuǎn)化為兩個(gè)一元一次方程的積的形式,實(shí)現(xiàn)降次的目的。因式分解法在解方程時(shí)比較簡(jiǎn)單,但是并不適合所有的一元二次方程,需要我們靈活選用。
【總結(jié)】解一元二次方程的基本思路是將二次方程轉(zhuǎn)化為一次方程,實(shí)現(xiàn)降次的目的。
降次有兩條路徑:開方和因式分解。解一元二次方程時(shí),要開方需要先配方,利用平方根的定義將方程轉(zhuǎn)化為一次方程,實(shí)現(xiàn)降次的目的;因式分解法是要先將方程的一邊化為兩個(gè)一次因式相乘,另一邊化為0,再分別使這兩個(gè)一次因式等于0,其實(shí)配方法也是特殊的因式分解法。另外,通過配方法,我們能推出求根公式,公式法是直接利用求根公式解方程。具體如下圖:
配方法、公式法適用于所有的一元二次方程,因式分解法在解某些一元二次方程時(shí)比較簡(jiǎn)便,因此我們要根據(jù)方程的特點(diǎn),靈活選用各種解法,以優(yōu)化思維。下面我們?cè)賮砜纯慈绾卫棉D(zhuǎn)化的思想解決不熟悉的方程。
例2解方程:x3-2x2-9x+18=0。
【分析】這是一元三次方程,類比之前各類方程的解法,依然應(yīng)該通過轉(zhuǎn)化思想實(shí)現(xiàn)降次的目的。觀察方程的特點(diǎn),我們可以分項(xiàng)組合,提取公因式,利用因式分解法求解。
解:x2(x-2)-9(x-2)=0,
(x-2)(x2-9)=0,
(x-2)(x+3)(x-3)=0。
∴x1=2,x2=-3,x3=3。
變 式解 方 程:(x2+x-3)(x2+x-5)=3。
【分析】這是一個(gè)高次方程。觀察方程的特點(diǎn),我們可以利用換元法實(shí)現(xiàn)降次的目的,從而將方程轉(zhuǎn)化為熟悉的方程求解。
解:設(shè)x2+x=t,
則方程可以化為:
解得x1=2,x2=-3,x3=-2,x4=1。
【點(diǎn)評(píng)】高次方程的基本解法思路依然是通過轉(zhuǎn)化思想,把高次方程逐漸轉(zhuǎn)化為一次方程求解。
例3解方程=-x。
【分析】這是無理方程(根號(hào)下含有未知數(shù)的方程)。我們可以通過將方程兩邊同時(shí)平方,把無理方程轉(zhuǎn)化為有理方程求解。
解:方程兩邊同時(shí)平方,得
經(jīng)檢驗(yàn),x1=5不滿足原方程,舍去。
∴x=-1是原方程的解。
變式解方程:2-=-x。
解:移項(xiàng)得=2+x,
方程兩邊同時(shí)平方,得:
經(jīng)檢驗(yàn),x1=1,x2=-1都是原方程的解。
【點(diǎn)評(píng)】無理方程的基本解法思路仍然是通過轉(zhuǎn)化思想,把無理方程轉(zhuǎn)化為有理方程,具體的策略是方程兩邊同時(shí)平方。但是解這類方程時(shí)我們要注意驗(yàn)根,防止產(chǎn)生增根。
同學(xué)們,方程這個(gè)大家族通??梢苑譃橛欣矸匠毯蜔o理方程,有理方程又包括整式方程和分式方程。我們熟悉的一元一次方程、二元一次方程組、一元二次方程都是整式方程。在解一元二次方程時(shí),利用轉(zhuǎn)化思想實(shí)現(xiàn)降次;在解二元一次方程組時(shí)利用轉(zhuǎn)化思想實(shí)現(xiàn)消元;在解分式方程時(shí),利用轉(zhuǎn)化思想,通過去分母轉(zhuǎn)化為整式方程;遇到無理方程,同樣通過去根號(hào)轉(zhuǎn)化為有理方程來解。具體如下圖:
方程千變?nèi)f化,但是解方程的基本思路都是通過轉(zhuǎn)化思想,最終轉(zhuǎn)化為x=a的形式。在解題過程中,我們需要結(jié)合方程特點(diǎn),靈活選用解法,體會(huì)轉(zhuǎn)化思想,以不變應(yīng)萬變。