方程模块的前三讲,未知数最高只有一次。这一讲把它提到二次——平方一出现,情况立刻多了三种:可能有两个根、可能只有一个根、也可能一个都没有。
所以这一讲多了一个前两讲没有的问题:不用急着解,先问一句"到底有没有根"。回答这个问题的工具叫判别式,也就是 Δ。
整讲分两块:怎么解(四种解法),和不解也能说的三件事(Δ 判根的个数、韦达定理说两根的和与积)。后者才是中考最爱考的部分。
一元二次方程:只含一个未知数、未知数的最高次数是 2、且二次项系数不为 0 的整式方程。一般形式:ax2 + bx + c = 0(a ≠ 0)。三个条件缺一不可——少了 a ≠ 0,方程会悄悄降成一次方程。含参题最爱在这里设卡:"若 (m − 1)x2 + 2x + 1 = 0 是一元二次方程,求 m 的取值范围",答案就是m ≠ 1。看到"是一元二次方程"这七个字,脑子里第一个反应就是"二次项系数不为 0"。
① 直接开平方法:缺一次项(b = 0),化成 x2 = m(m ≥ 0),得 x = ± √m。② 配方法:凑成 (x + m)2 = n 再开方。口诀:先提 a(a ≠ 1 时),再在括号内加一次系数一半的平方;接着方程两边同时处理这个数——多加了减(a > 0),多减了加(a < 0)。③ 因式分解法:分解成两个因式相乘为 0,则至少一个因式为 0,最快。④ 公式法:x = (− b ± √Δ) / 2a,万能保底。考场上的选择顺序很实在:先看能不能分解,不能分解就用公式。配方法是"系数规整"时的顺手招,也是后面学二次函数顶点式的底子,不要跳过去。
能分解就分解,不能分解用公式;公式法是保底不是最优。Δ 就是抛物线与 x 轴的交点个数:两个、一个、零个
Δ = b2 − 4ac:① Δ > 0 → 两个不相等的实数根(两个交点);② Δ = 0 → 两个相等的实数根(一个交点,相切);③ Δ < 0 → 没有实数根(无交点)。这里有个必须抠字眼的地方:"有两个实数根"包含相等的情形,对应 Δ ≥ 0;"有两个不相等的实数根"才对应 Δ > 0。差一个"不"字,等号就差一个。
有实根 → Δ ≥ 0;两个不等实根 → Δ > 0。若 x1、x2 是 ax2 + bx + c = 0 的两根,则: x1 + x2 = − b / a x1 · x2 = c / a前提:方程必须有实数根,也就是先确认 Δ ≥ 0。韦达定理的用法只有一个动作:把要算的式子,变形成只含"两根之和"与"两根之积"的样子。常见的有两个:1/x1 + 1/x2 = (x1 + x2) / (x1 · x2),以及 x12 + x22 = (x1 + x2)2 − 2 x1 x2。
韦达定理只给两个数:两根之和与两根之积。但中考要算的式子千奇百怪,全靠把式子化成只含和与积。下面五个变形式出现频率最高,建议直接记住。
记 p = x1 + x2,q = x1 · x2:① x12 + x22 = p2 − 2q② (x1 − x2)2 = p2 − 4q,所以 |x1 − x2| = √Δ / |a|③ 1 / x1 + 1 / x2 = p / q④ x13 + x23 = p3 − 3pq⑤ (x1 + 1)(x2 + 1) = q + p + 1,(x1 − 1)(x2 − 1) = q − p + 1最容易混的是 ① 和 ②:平方和减 2q,差的平方减 4q。记法:把 (x1 − x2)2 拆开就是 (x1 + x2)2 − 4x1x2,中间那个 4 是差出来的。第 ② 式还和判别式连着——(x1 − x2)2 = Δ / a2,所以两根差的绝对值直接用 √Δ / |a| 算,不用先求出根。
平方和减 2q,差的平方减 4q;两根差 = √Δ / |a|。① 定系数:a = 2,b = −4,c = −3。② 先算 Δ = b2 − 4ac = (−4)2 − 4 × 2 × (−3) = 16 + 24 = 40 > 0,所以有两个不等实根。③ 代入公式:x = (4 ± √40) / 4 = (4 ± 2√10) / 4。④ 约分:x = (2 ± √10) / 2。三个提醒。第一,b = −4 代进公式时 −b = 4,符号最容易在这一步反掉。第二,√40 要化成 2√10,根号内能开的必须开出来。第三,分子分母要约分,(4 ± 2√10)/4 不是最简结果。
① 移项,把常数项挪到右边:x2 + 6x = 7。② 一次项系数是 6,取一半得 3,平方 9 加到两边:x2 + 6x + 9 = 7 + 9 = 16。③ 左边写成完全平方:(x + 3)2 = 16。④ 两边开方:x + 3 = ± 4。⑤ 所以 x = 1 或 x = −7。配方法最常见的错是只在左边加 9、右边忘了加。记住"加到两边"这四个字,这一招就稳了。另外它还有个隐藏价值:到二次函数时,顶点式就是靠配方得来的,现在练熟,后面省一大截力气。
若关于 x 的方程 x2 − 4x + k = 0 有两个相等的实数根,求 k 的值。
① 定系数:a = 1,b = −4,c = k。② 算 Δ = b2 − 4ac = 16 − 4k。③ "两个相等的实数根"对应 Δ = 0:16 − 4k = 0。④ 得 k = 4。⑤ 验算:k = 4 时方程为 x2 − 4x + 4 = 0,即 (x − 2)2 = 0,两根都是 2,确实是相等实根。这类题的坑全在措辞上,把这三句记牢:"有两个相等实根" → Δ = 0;"有两个实根" → Δ ≥ 0;"没有实根" → Δ < 0。
Δ = 0 相等、Δ > 0 不等、Δ < 0 无实根。已知 x1、x2 是方程 x2 − 5x + 3 = 0 的两个根,求:(1) x1 + x2 与 x1 · x2;(2) 1 / x1 + 1 / x2。
① 先确认有根:Δ = (−5)2 − 4 × 1 × 3 = 25 − 12 = 13 > 0,有两个不等实根,可以用韦达定理。② (1) x1 + x2 = −b/a = 5;x1 · x2 = c/a = 3。③ (2) 先通分变形:1/x1 + 1/x2 = (x1 + x2) / (x1 · x2) = 5 / 3。第 ③ 步那个通分动作,就是韦达定理的全部技巧:不要去解方程,把式子变形成"和"与"积"。题目里 x1、x2 是什么根本不重要,重要的只有它们的和与积。
已知实数 a、b 均不为 0,且 a2 + 4a + 2 = 0,2b2 + 4b + 1 = 0。求:(1) a2 + 1/b2;(2) a3 + 1/b3。
① 关键一步——把第二个方程变出 1/b:2b2 + 4b + 1 = 0 两边同除以 2b2,得 1 + 2/b + 1/(2b2) = 0,再乘 2 整理得 (1/b)2 + 4(1/b) + 2 = 0。② 所以 a 和 1/b 是同一个方程 x2 + 4x + 2 = 0 的两个根。③ 由韦达定理:a + 1/b = −4,a · (1/b) = 2。④ (1) a2 + 1/b2 = (a + 1/b)2 − 2 × a × (1/b) = 16 − 4 = 12。⑤ (2) a3 + 1/b3 = (a + 1/b)3 − 3 × a × (1/b) × (a + 1/b) = (−64) − 3 × 2 × (−4) = −40。这道题的机关全在第一步:目标是凑出 1/b,所以第二个方程整体除以 2b²。除完之后两个方程"长得一样",a 和 1/b 成了同一方程的两根,后面全是韦达加变形,一个根都不用求。
严谨性提醒:上面用的是a 与 1/b 不相等的情形。严格做题时还要交代 a ≠ 1/b;若 a = 1/b,则 a2 + 1/b2 = 2a2 会随 a 的取值而变,答案不唯一。
目标凑 1/b,方程两边除以 2b²;两根一出,韦达收工。已知关于 x 的一元二次方程 (m − 1)x2 − 2mx + m + 1 = 0。(1) 求证:方程总有两个不相等的实数根;(2) 当 m 为何整数时,此方程的两个根都是正整数?
(1) Δ = (−2m)2 − 4(m − 1)(m + 1) = 4m2 − 4(m2 − 1) = 4。 Δ = 4 > 0 与 m 无关,所以不论 m 取何值,总有两个不相等的实数根。(2) 用求根公式:x = (2m ± 2) / (2(m − 1)),化简得 x = (m + 1)/(m − 1) 或 x = 1。 一根已经是 1;另一根 (m + 1)/(m − 1) = 1 + 2/(m − 1)。要是正整数,2/(m − 1) 必须是整数,即 m − 1 是 2 的因数:m − 1 = ±1 或 ±2,m = 2、0、3、−1。 再筛"正":m = 0 时另一根为 −1,m = −1 时另一根为 0,都不是正整数。 所以 m = 2 或 m = 3(此时两根分别为 3、1 和 2、1)。两个看点。第一,"总有两个"的题,把 Δ 算成与 m 无关的正常数即可——(m − 1)(m + 1) 用平方差展开,m2 项正好抵掉。第二,整数根问题的套路:先把根用 m 表示出来,再用整除条件收参数,最后按"正"筛选。
整数根三步:求根表参数 → 因数整除 → 按正负筛选。① 漏写 a ≠ 0:含参题说"是一元二次方程",第一件事就是要求二次项系数不为 0。② "有实根"用成 Δ > 0:有实根包含相等,要用 Δ ≥ 0;只有"两个不相等实根"才是 Δ > 0。③ 韦达定理不验 Δ:方程没有实根时,x1、x2 根本不存在,韦达定理也就无从谈起。④ 开平方只取正根:x2 = m 的解是 ± √m,负根不能丢。⑤ 配方只加一边:等式两边要同时加同一个数,只加左边,方程就变了。⑥ 对称式记错系数:x12 + x22 减 2x1x2,(x1 − x2)2 减 4x1x2——一个 2 一个 4,别混。⑦ 整数根忘验"正":整除条件只保证是整数,0 和负数同样能整除,最后必须按正整数再筛一遍。1.(公式法)解方程 x2 − 5x + 6 = 0。2.(配方法)解方程 x2 − 8x + 12 = 0。3.(判别式)若关于 x 的方程 x2 − 2x + m = 0 有两个不相等的实数根,求 m 的取值范围。4.(韦达)已知 x1、x2 是方程 x2 + 3x − 2 = 0 的两根,求 x12 + x22。5.(对称式)已知 x1、x2 是方程 x2 − 3x + 1 = 0 的两根,求 (x1 − x2)2 的值。6.(整数根)若关于 x 的方程 x2 − 5x + k = 0 的两个根都是正整数,求 k 的值。1. a = 1,b = −5,c = 6。Δ = 25 − 24 = 1,x = (5 ± 1) / 2,即 x = 3 或 x = 2。2. 移项 x2 − 8x = −12,两边加 16:(x − 4)2 = 4,x − 4 = ± 2,即 x = 6 或 x = 2。3. Δ = (−2)2 − 4 × 1 × m = 4 − 4m > 0,得 m < 1。4. 先验 Δ = 9 + 8 = 17 > 0。x1 + x2 = −3,x1 · x2 = −2。 x12 + x22 = (x1 + x2)2 − 2 x1 x2 = (−3)2 − 2 × (−2) = 9 + 4 = 13。5. p = x1 + x2 = 3,q = x1 · x2 = 1。(x1 − x2)2 = p2 − 4q = 9 − 4 = 5。6. 由韦达:x1 + x2 = 5,x1 · x2 = k。两根都是正整数且和为 5,只有 (1, 4) 和 (2, 3) 两种,所以 k = 4 或 6。这一讲的主线两句话:解法挑着用,Δ 先判根,剩下的韦达定理只是一个"整体代换"的动作。
如果孩子这一讲总丢分,先查两处:Δ ≥ 0 和 Δ > 0 有没有写错,韦达题有没有先确认 Δ ≥ 0。这两处不是计算问题,是读题问题。
下讲预告:第 09 讲 不等式与不等式组——不等号变号与数轴取交集。
#初中数学 #中考总复习 #一元二次方程 #判别式 #韦达定理 #第08讲
注:本文为初中数学中考总复习第 08 讲的学习笔记,题目与解法按通用教材口径整理;各地教材版本与考试要求可能不同,请结合课内进度使用。本文不构成任何学习效果承诺。