配方法是一种用于解决一元二次方程根的便捷方法。以下是如何使用配方法证明方程根的情况:
1. 化简方程:首先将一元二次方程 \(ax^2 + bx + c = 0\) 化为标准形式,确保二次项系数为1,即通过除以 \(a\)(假设 \(a \neq 0\))。
2. 移项:将常数项 \(c\) 移至等式右侧,得到 \(ax^2 + bx = -c\)。
3. 配平方:在等式左侧添加和减去相同的数,使左侧成为一个完全平方公式。具体操作如下:
- 计算一次项系数的一半的平方,即 \(\left(\frac{b}{2a}\right)^2\)。
- 将此数加到等式两边,得到 \(ax^2 + bx + \left(\frac{b}{2a}\right)^2 = -c + \left(\frac{b}{2a}\right)^2\)。
4. 形成完全平方:将左侧写成一个完全平方的形式,即 \(\left(x + \frac{b}{2a}\right)^2 = \frac{b^2}{4a^2} - c\)。
5. 解方程:接下来,对等式两边开平方,得到 \(x + \frac{b}{2a} = \pm\sqrt{\frac{b^2 - 4ac}{4a^2}}\)。
6. 求解根:最后,解出 \(x\) 的值,得到两个根:
\[x = -\frac{b}{2a} \pm \frac{\sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}\]
根据判别式 \(b^2 - 4ac\) 的值,我们可以判断根的情况:
- 当 \(b^2 - 4ac > 0\) 时,方程有两个不相等的实数根。
- 当 \(b^2 - 4ac = 0\) 时,方程有两个相等的实数根(重根)。
- 当 \(b^2 - 4ac < 0\) 时,方程没有实数根,而是有两个共轭复数根。
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