我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了用直接開(kāi)平方法解一元二次方程。例如,解方程(x+1)2=25,那么(x+1)就是25的平方根,所以x+1=±5,即x1=?6,x2=4。
因此,在解方程x2+2x?24=0時(shí),我們可以先移項(xiàng),得x2+2x=24;再給等式兩邊同時(shí)加上12,得x2+2x+12=25;將方程的左邊配成完全平方的形式,即(x+1)2=25;最后用直接開(kāi)平方法求出方程的解。這種解一元二次方程的方法叫作配方法。
那么,我們?cè)撊绾卫斫膺@個(gè)配方的過(guò)程呢?給移項(xiàng)后等式左邊的二次項(xiàng)和一次項(xiàng)配一個(gè)什么樣的常數(shù)項(xiàng)才能得到完全平方式呢?下面,我們借助拼圖來(lái)研究。
第一步:【配方過(guò)程】將x2+2x?24=0移項(xiàng),得x2+2x=24,即x(x+2)=24。
【拼圖研究】取一張紙片,令其面積為24,長(zhǎng)為x+2,寬為x,如圖1。
圖1
第二步:【配方過(guò)程】將方程x2+2x=24變形成x2+2?(1?x)=24。
【拼圖研究】如圖2,將這張紙片分割成一個(gè)x?x的正方形和兩個(gè)1?x的矩形,并將其中一張1?x的矩形移動(dòng)到如圖3的位置。
第三步:【配方過(guò)程】在等式x2+2x=24的左右兩邊同時(shí)加上12,得x2+2x+12=24+12。
【拼圖研究】在圖3右上角補(bǔ)一個(gè)邊長(zhǎng)為1的正方形,如圖4。
第四步:【配方過(guò)程】等式左邊完全平方式因式分解后,原方程變形為(x+1)2=25。
【拼圖研究】原圖補(bǔ)成一個(gè)邊長(zhǎng)為x+1的正方形,如圖5。
當(dāng)方程的一次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)數(shù)時(shí),又該如何拼圖呢?下面,我們來(lái)嘗試通過(guò)拼圖研究方程x2?4x?12=0的配方過(guò)程。
第一步:【配方過(guò)程】將x2?4x?12=0移項(xiàng),得x2?4x=12,再將其變形成x2?2?(2?x)=12。
【拼圖研究】取一張x?x的正方形紙片,如圖6,裁去兩個(gè)2?x的矩形,重疊的部分是一個(gè)邊長(zhǎng)為2的正方形,被多裁去了一次。
第二步:【配方過(guò)程】在等式x2?4x=12的左右兩邊同時(shí)加上22,得x2?4x+22=12+22。
【拼圖研究】給重疊部分補(bǔ)上一個(gè)邊長(zhǎng)為2的正方形,如圖7。
第三步:【配方過(guò)程】等式左邊完全平方式因式分解后,原方程變形為(x?2)2=16。
【拼圖研究】原圖變成了一個(gè)邊長(zhǎng)為x?2的正方形,如圖8。
請(qǐng)你試一試用拼圖的方式研究下列各方程的配方過(guò)程:x2+2x?3=0、x2?6x?13=0、x2+3x?28=0、x2?x?1=0。你發(fā)現(xiàn)了嗎?我們用配方法解二次項(xiàng)系數(shù)為1的一元二次方程時(shí),在方程的兩邊都加上了一次項(xiàng)系數(shù)一半的平方,也就是我們拼圖時(shí)裁下的兩個(gè)矩形其中一個(gè)的寬。
(作者單位:江蘇省昆山市新鎮(zhèn)中學(xué))