文/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(gè)常見(jiàn)的方程類(lèi)型。如果說(shuō)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(guò)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(lái)解。
隨手翻開(kāi)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(dāng)我們把它們放在一起的時(shí)候,你能看出它們之間的聯(lián)系嗎?原來(lái),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(xiàng)、配方后,竟然就是方程(2);方程(4)看起來(lái)系數(shù)不為1,但我們運(yùn)用等式的性質(zhì),將方程兩邊同時(shí)除以2,然后再移項(xiàng)、配方,總可以變成方程(3)的形式……
大家一定感受到了這一點(diǎn):方程(4)可以依次轉(zhuǎn)化成(3)(2)(1)的形式,也就是說(shuō),會(huì)解方程(1),就等于會(huì)了“所有”,因?yàn)槲覀兛梢赞D(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(kāi)平方后轉(zhuǎn)化為一次方程;也可以移項(xiàng),得x2-3=0,于是,這樣一元二次方程也轉(zhuǎn)化成兩個(gè)一元一次方程,即,方程的解顯而易見(jiàn)。原來(lái)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(gè)三次方程,沒(méi)見(jiàn)過(guò)吧?不過(guò),一定難不倒聰明的你。想到“轉(zhuǎn)化”,可以設(shè)法降次。對(duì)于方程(2),如果展開(kāi),那該變成4 次了。能不能不展開(kāi)?觀察一下方程的特點(diǎn),能借助解二次方程的方法來(lái)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(xiě)為m2-8m+12=0。
所以(m-2)(m-6)=0,解得m1=2,m2=6。
當(dāng)m1=2 時(shí),x2-x=2,所以(x-2)(x+1)=0,解得x1=2,x2=-1;
當(dāng)m2=6 時(shí),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(lái),“三次”也可以通過(guò)因式分解轉(zhuǎn)化到“一次”。把(2)中的x2-x看成一個(gè)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(wèn)題,請(qǐng)?jiān)囋嚱夥质椒匠蹋ǎ?6=0 吧。你一定能行!
轉(zhuǎn)化要注意一些什么呢?
例2解方程:
我們會(huì)解上述的一些高次方程,但是遇到根號(hào)就要格外小心。根號(hào)下含有未知數(shù)的方程叫作無(wú)理方程。相信大家一看見(jiàn)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(huì)帶來(lái)什么“隱患”呢?請(qǐng)大家小心“操作”,認(rèn)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(yàn):x=-1是增根,舍去。
所以x=3是原方程得解。
原來(lái),無(wú)理方程可以通過(guò)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(xì)心的同學(xué)們一定發(fā)現(xiàn)了,例1 最后的練習(xí),我們?nèi)绻旬?dāng)成一個(gè)整體,會(huì)出現(xiàn)分式方程,同樣需要檢驗(yàn)。
最后,再讓我們換個(gè)視角看問(wèn)題。
例3解方程
這是一個(gè)高次方程,我們未學(xué)過(guò)其解法,難以求解。如果我們換一個(gè)角度(“已知”和“未知”互換),即將看作“未知數(shù)”,而將x看成“已知數(shù)”,則原方程可整理成
理解了上述問(wèn)題,請(qǐng)?jiān)囋嚱夥匠蹋?/p>
綜上所述,方程的解為
轉(zhuǎn)化在數(shù)學(xué)解題中無(wú)處不在,說(shuō)到底,轉(zhuǎn)化就是生疏化成熟悉,復(fù)雜化成簡(jiǎn)單,抽象化成直觀,含糊化成明朗,同學(xué)們?cè)囍形蜣D(zhuǎn)化的奧妙吧。