一元二次方程
一元二次方程是方程家族中的重要成员！它引入了"平方"的概念，解法也更加丰富多样。
什么是一元二次方程？
一元二次方程是只含有一个未知数，且未知数的最高次数是 2 的方程。
标准形式
ax² + bx + c = 0 （a ≠ 0）
其中：
- a：二次项系数（不能为 0）
- b：一次项系数
- c：常数项
- x：未知数
例子：
x² - 5x + 6 = 0 ← a = 1, b = -5, c = 6
2x² + 3x - 1 = 0 ← a = 2, b = 3, c = -1
x² - 4 = 0 ← a = 1, b = 0, c = -4
x² + 3x = 0 ← a = 1, b = 3, c = 0
一元二次方程的解
一元二次方程通常有两个解（也可能有一个或没有解）。
解的个数
- 两个不同的解：当判别式 > 0
- 一个解（重根）：当判别式 = 0
- 无实数解：当判别式 < 0
解一元二次方程的方法
方法 1：因式分解法
如果方程可以因式分解，这是最简单的方法。
步骤
- 把方程化为标准形式：ax² + bx + c = 0
- 因式分解左边
- 令每个因式等于 0
- 分别求解
例子 1
x² - 5x + 6 = 0
步骤：
- 因式分解：(x - 2)(x - 3) = 0
- 令 x - 2 = 0，得 x = 2
- 令 x - 3 = 0，得 x = 3
- 所以解是：x = 2 或 x = 3
例子 2
x² - 4 = 0
步骤：
- 因式分解：(x - 2)(x + 2) = 0
- 令 x - 2 = 0，得 x = 2
- 令 x + 2 = 0，得 x = -2
- 所以解是：x = 2 或 x = -2
方法 2：配方法
通过配方把方程变成完全平方的形式。
步骤
- 把常数项移到右边
- 两边同时加上一次项系数一半的平方
- 左边变成完全平方式
- 开平方求解
例子
x² + 6x + 5 = 0
步骤：
- 移项：x² + 6x = -5
- 配方：x² + 6x + 9 = -5 + 9
- （6 的一半是 3，3 的平方是 9）
- 完全平方：(x + 3)² = 4
- 开平方：x + 3 = ±2
- 求解：
- x + 3 = 2，得 x = -1
- x + 3 = -2，得 x = -5
- 所以解是：x = -1 或 x = -5
方法 3：公式法（万能方法）
对于任何一元二次方程 ax² + bx + c = 0，都可以用公式：
x = (-b ± √(b² - 4ac)) / (2a)
其中：
- b² - 4ac 叫做判别式，用 Δ（delta）表示
- ± 表示"正或负"，所以通常有两个解
判别式的作用
- Δ > 0：方程有两个不同的实数解
- Δ = 0：方程有一个实数解（重根）
- Δ < 0：方程没有实数解（有复数解）
例子 1
x² - 5x + 6 = 0
步骤：
- a = 1, b = -5, c = 6
- 判别式：Δ = (-5)² - 4×1×6 = 25 - 24 = 1
- 因为 Δ > 0，所以有两个解
- 代入公式：
x = (5 ± √1) / (2×1)
x = (5 ± 1) / 2 - 两个解：
- x = (5 + 1) / 2 = 3
- x = (5 - 1) / 2 = 2
- 所以解是：x = 2 或 x = 3
例子 2
x² - 4x + 4 = 0
步骤：
- a = 1, b = -4, c = 4
- 判别式：Δ = (-4)² - 4×1×4 = 16 - 16 = 0
- 因为 Δ = 0，所以有一个解（重根）
- 代入公式：
x = (4 ± √0) / (2×1)
x = 4 / 2 = 2 - 所以解是：x = 2（重根）
例子 3
x² + 2x + 5 = 0
步骤：
- a = 1, b = 2, c = 5
- 判别式：Δ = 2² - 4×1×5 = 4 - 20 = -16
- 因为 Δ < 0，所以没有实数解
方法选择建议
| 情况 | 推荐方法 | 原因 |
|---|---|---|
| 容易因式分解 | 因式分解法 | 最简单快速 |
| 一次项系数是偶数 | 配方法 | 计算相对简单 |
| 其他情况 | 公式法 | 万能方法，总能解 |
生活中的应用
面积问题
- 📐 一个正方形的面积是 25 平方米，求边长
- 设边长为 x 米
- 方程：x² = 25
- 解：x = 5 或 x = -5（边长不能为负，所以 x = 5 ）
运动问题
- ⚽ 物体从高度 h 自由落体，落地时间 t 满足：h = (1/2)gt²
- 如果 h = 20 米，g = 10 m/s²
- 方程：20 = (1/2)×10×t²
- 化简：t² = 4
- 解：t = 2 秒（时间不能为负）
利润问题
- 💰 商品售价 x 元，成本 10 元，卖出 100 件，总利润 2000 元
- 每件利润：x - 10
- 总利润：100(x - 10) = 2000
- 化简：x - 10 = 20
- 解：x = 30（售价 30 元）
常见错误
错误 1：忘记 a ≠ 0 的条件
❌ 错误：0x² + 3x + 2 = 0 是一元二次方程
✅ 正确：这不是一元二次方程（a = 0）
错误 2：公式法计算错误
❌ 错误：x = (-b ± √(b² - 4ac)) / 2a
忘记除以 2a
✅ 正确：x = (-b ± √(b² - 4ac)) / (2a)
错误 3：开平方时忘记 ±
❌ 错误：x² = 4，所以 x = 2
✅ 正确：x² = 4，所以 x = ±2（x = 2 或 x = -2）
小练习
- 解方程：x² - 9 = 0
- 解方程：x² - 5x + 6 = 0（用因式分解法）
- 解方程：x² + 4x + 3 = 0（用配方法）
- 解方程：2x² - 7x + 3 = 0（用公式法）
- 应用题：一个数的平方减去这个数的 2 倍等于 3，求这个数
💡 小贴士：一元二次方程通常有两个解，记住公式法是最可靠的方法！判别式 Δ 能帮你判断解的个数。