濮磊
一元二次方程是繼一元一次方程、二(三)元一次方程組、可化為一元一次方程的分式方程后,又一個常見的方程類型。如果說二(三)元一次方程組可以看成是一元一次方程在“元”上的推廣,那么一元二次方程則是一元一次方程在“次”上的推廣。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,將一個一元二次方程轉(zhuǎn)化為兩個一元一次方程來解。
隨手翻開教材,摘抄一些熟悉的一元二次方程如下:
(1)x2=3;(2)(x+1)2=3;(3)x2+2x-2=0;(4)2x2-3x-4=0……
那么,當我們把它們放在一起的時候,你能看出它們之間的聯(lián)系嗎?原來,把方程(2)中的x+1看成x就變成了方程(1);方程(3)雖然是一般形式,但移項、配方后,竟然就是方程(2);方程(4)看起來系數(shù)不為1,但我們運用等式的性質(zhì),將方程兩邊同時除以2,然后再移項、配方,總可以變成方程(3)的形式……
大家一定感受到了這一點:方程(4)可以依次轉(zhuǎn)化成(3)(2)(1)的形式,也就是說,會解方程(1),就等于會了“所有”,因為我們可以轉(zhuǎn)化。
而我們又是怎樣看方程(1)的呢?可以根據(jù)平方根的定義,直接開平方后轉(zhuǎn)化為一次方程;也可以移項,得x2-3=0,于是(x+[3])·(x-[3])=0,這樣一元二次方程也轉(zhuǎn)化成兩個一元一次方程,即x+[3]=0、x-[3]=0,方程的解顯而易見。原來又是轉(zhuǎn)化。
暢想一下,你能借助轉(zhuǎn)化思想解決哪些更復(fù)雜的方程呢?
例1 解方程:(1)x3-9x=0;(2)(x2-x)2-8(x2-x)+12=0。
(1)是一個三次方程,沒見過吧?不過,一定難不倒聰明的你。想到“轉(zhuǎn)化”,可以設(shè)法降次。對于方程(2),如果展開,那該變成4次了。能不能不展開?觀察一下方程的特點,能借助解二次方程的方法來解決嗎?
解:(1)x3-9x=0。
x(x2-9)=0。
x(x+3)(x-3)=0。
x=0或x+3=0或x-3=0。
解得x1=0,x2=-3,x3=3。
(2)令m=x2-x,則原方程可寫為m2-8m+12=0。
所以(m-2)(m-6)=0,解得m1=2,m2=6。
當m1=2時,x2-x=2,所以(x-2)(x+1)=0,解得x1=2,x2=-1;
當m2=6時,x2-x=6,所以(x-3)(x+2)=0,解得x3=3,x4=-2。
綜上,方程的解為
x1=2,x2=-1,x3=3,x4=-2。
原來,“三次”也可以通過因式分解轉(zhuǎn)化到“一次”。把(2)中的x2-x看成一個整體,最大的妙處在于降低了原方程的次數(shù),這是很重要的轉(zhuǎn)化方法。解決了上述問題,請試試解分式方程([xx-1])2-5([xx-1])-6=0吧。你一定能行!
轉(zhuǎn)化要注意一些什么呢?
例2 解方程:[2x+3]=x。
我們會解上述的一些高次方程,但是遇到根號就要格外小心。根號下含有未知數(shù)的方程叫作無理方程。相信大家一看見它的樣子,就聯(lián)想到可以將方程兩邊平方轉(zhuǎn)化為2x+3=x2的形式。但是,這又會帶來什么“隱患”呢?請大家小心“操作”,認真“思考”哦。
解:兩邊平方,得2x+3=x2。
所以(x-3)(x+1)=0,解得x1=3,x2=-1。
檢驗:x=-1是增根,舍去。
所以x=3是原方程得解。
原來,無理方程可以通過平方等方法轉(zhuǎn)化成我們熟悉的有理方程。但是,要注意增根的產(chǎn)生。例如上面的平方,可不是同解變換。細心的同學(xué)們一定發(fā)現(xiàn)了,例1最后的練習,我們?nèi)绻裑xx-1]當成一個整體,會出現(xiàn)分式方程,同樣需要檢驗。
最后,再讓我們換個視角看問題。
例3 解方程:x3-2[2]x2+2x-[2]+1=0。
這是一個高次方程,我們未學(xué)過其解法,難以求解。如果我們換一個角度(“已知”和“未知”互換),即將[2]看作“未知數(shù)”,而將x看成“已知數(shù)”,則原方程可整理成x([2])2-(2x2+1)[2]+(x3+1)=0。
b2-4ac=(2x2+1)2-4x(x3+1)=4x2-4x+1=(2x-1)2。
解得[2]=x+1或[2]=[x2-x+1x]。
故方程可轉(zhuǎn)化為一個一元一次方程[2]=x+1和一個一元二次方程x2-x+1=[2]x,從而不難求得這個高次方程的解。
理解了上述問題,請試試解方程:
9x-3x2-3+[14]x3+[12]x=0。
解:由9x-3x2-3[+14]x3[+12]x=0,得
x·32-(x2+1)·3+([14]x3[+12]x)=0。
b2-4ac=(x2+1)2-4x([14]x3[+12]x)=1>0,
解得3=[12]x或3=[x2+22x]。
當3=[12]x時,解得x=6。
當3=[x2+22x]時,解得x1=3-[7],x2=3+[7]。
經(jīng)檢驗,x1=3-[7],x2=3+[7]是方程的解。
綜上所述,方程的解為
x1=3-[7],x2=3+[7],x3=6。
轉(zhuǎn)化在數(shù)學(xué)解題中無處不在,說到底,轉(zhuǎn)化就是生疏化成熟悉,復(fù)雜化成簡單,抽象化成直觀,含糊化成明朗,同學(xué)們試著感悟轉(zhuǎn)化的奧妙吧。
(作者單位:江蘇省南京市第五十中學(xué))