§ квадратичная функция. как построить параболу

Как проверить, что точка принадлежит графику функции

Рассмотрим функцию «»

Требуется выяснить, принадлежит ли графику этой функции точка с координатами
.

Для этой задачи нет необходимости, строить график заданной функции.

Запомните!

Чтобы определить, принадлежит ли точка функции,
достаточно подставить её координаты в функцию (координату по оси
«» вместо
«» и координату по оси «»
вместо «»).

Если получится верное равенство, значит, точка принадлежит функции.

Вернемся к нашему заданию. Подставим в функцию «»
координаты точки .

Вместо «» подставим «».
Вместо «» подставим «».

У нас получилось верное равенство, значит, точка с координатами
принадлежит заданной функции.

Теперь проверим точку с координатами .
Принадлежит ли она функции «»?

Вместо «» подставим «».
Вместо «» подставим «».

В этом случае мы не получили верное равенство.
Это означает, что точка с координатами не принадлежит функции
«»

Как получить значение функции

Рассмотрим задание.
Функция задана формулой «»

Вычислить «» при «»
Найти значение «», при котором
значение «» равно «».

Для того, чтобы вычислить «» при
«» достаточно подставить в функцию вместо «»
необходимое числовое значение.

Запись решения выглядит следующим образом.

Для того, чтобы найти «»
по известному «», необходимо подставить вместо
«» в формулу функции числовое значение.

То есть теперь наоборот, для поиска «»
мы подставляем в функцию «» вместо
«» число «» .

Мы получили линейное уравнение с неизвестным «»,
которое решается по правилам решения линейных уравнений.

Запомните!

Не забывайте про правило переноса в уравнениях.

При переносе из левой части уравнения в правую (и наоборот) буква или число меняет знак на
противоположный.

Как и при решении линейного уравнения, чтобы найти неизвестное, сейчас
требуется умножить и левую, и правую часть на «» для смены знака.

Теперь разделим и левую, и правую часть на «», чтобы найти «» .

Дискриминант: формула корней квадратного уравнения

Чтобы найти результат квадратного уравнения, придумали формулу корней. Выглядит она так:

где D = b2 − 4ac — дискриминант квадратного уравнения.

Эта запись означает:

Чтобы легко применять эту формулу, нужно понять, как она получилась. Давайте разбираться.

Выводим формулу корней квадратного уравнения

Продолжим изучать формулу корней квадратного уравнения.

Пусть перед нами есть задача решить квадратное уравнение ax2 + bx + c = 0. Выполним ряд равносильных преобразований:

разделим обе части этого уравнения на отличное от нуля число a, после чего получим приведенное квадратное уравнение:
выделим полный квадрат левой части нового уравнения:
,

после чего уравнение примет вид
перенесем два последних слагаемых в правую часть и сменим знак на противоположный:
преобразуем выражение в правой части:

Так, мы пришли к уравнению , которое полностью равносильно исходному ax2 + bx + c = 0.

Отсюда выводы про корни уравнения :

И еще один вывод: есть у уравнения корень или нет, зависит от знака выражения в правой части

При этом важно помнить, что знак этого выражения задается знаком числителя. Потому выражение принято называть дискриминантом квадратного уравнения и обозначается буквой D

По значению и знаку дискриминанта можно сделать вывод, есть ли действительные корни у квадратного уравнения, и сколько.

Повторим:

Алгоритм решения квадратных уравнений по формулам корней

Теперь мы знаем, что при решении квадратных уравнения можно использовать универсальную формулу корней — это помогает находить комплексные корни.

В 8 классе на алгебре можно встретить задачу по поиску действительных корней квадратного уравнения

Для этого важно перед использованием формул найти дискриминант и убедиться, что он неотрицательный, и только после этого вычислять значения корней. Если дискриминант отрицательный, значит уравнение не имеет действительных корней

Алгоритм решения квадратного уравнения ax2 + bx + c = 0:

вычислить его значение дискриминанта по формуле D = b2−4ac;
если дискриминант отрицательный, зафиксировать, что действительных корней нет;
если дискриминант равен нулю, вычислить единственный корень уравнения по формуле х = −b/2a;
если дискриминант положительный, найти два действительных корня квадратного уравнения по формуле корней

Чтобы запомнить алгоритм решения квадратных уравнений и с легкостью его использовать, давайте тренироваться!

Примеры решения квадратных уравнений

Как решать квадратные уравнения мы уже знаем, осталось закрепить знания на практике.

Пример 1. Решить уравнение −4×2 + 28x — 49 = 0.

Как решаем:

Найдем дискриминант: D = 282 — 4(-4)(-49) = 784 — 784 = 0
Так как дискриминант равен нулю, значит это квадратное уравнение имеет единственный корень
Найдем корень
х = — 28/2(-4)

х = 3,5

Ответ: единственный корень 3,5.

Пример 2. Решить уравнение 54 — 6×2 = 0.

Как решаем:

Произведем равносильные преобразования. Умножим обе части на −1
54 — 6×2 = 0 | *(-1)

6×2 — 54 = 0
Оставим неизвестное в одной части, остальное перенесем с противоположным знаком в другую
6×2 = 54

х2 = 9

х = ±√9

х₁ = 3, х₂ = — 3

Ответ: два корня 3 и — 3.

Пример 3. Решить уравнение x2— х = 0.

Как решаем:

Преобразуем уравнение так, чтобы появились множители
х(х — 1) = 0

х₁ = 0, х₂ = 1

Ответ: два корня 0 и 1.

Пример 4. Решить уравнение x2— 10 = 39.

Как решаем:

Оставим неизвестное в одной части, остальное перенесем с противоположным знаком в другую
x2— 10 = 39

x2= 39 + 10

x2= 49

х = ±√49

х₁ = 7, х₂ = −7

Ответ: два корня 7 и −7.

Пример 5. Решить уравнение 3×2— 4x+94 = 0.

Как решаем:

Найдем дискриминант по формуле
D = (-4)2 — 4 * 3 * 94 = 16 — 1128 = −1112
Дискриминант отрицательный, поэтому корней нет.

Ответ: корней нет.

В школьной программе за 8 класс нет обязательного требования искать комплексные корни, но такой подход может ускорить ход решения. Если дискриминант отрицательный — сразу пишем ответ, что действительных корней нет и не мучаемся.

Основные понятия

Функция — это зависимость «y» от «x», при которой «x» является переменной или аргументом функции, а «y» — зависимой переменной или значением функции.

Задать функцию означает определить правило в соответствии с которым по значениям независимой переменной можно найти соответствующие ее значения. Вот, какими способами ее можно задать:

Табличный способ. Помогает быстро определить конкретные значения без дополнительных измерений или вычислений.
Графический способ: наглядно.

Аналитический способ, через формулы. Компактно и можно посчитать функцию при произвольном значении аргумента из области определения.
Словесный способ.

График функции — это объединение всех точек, когда вместо «x» можно подставить произвольные значения и найти координаты этих точек.

Создание параболы

Парабола представляет собой график квадратичной функции следующего типа f(x)=ax^2+bx+c. Одним из примечательных его свойств является тот факт, что парабола имеет вид симметричной фигуры, состоящей из набора точек равноудаленных от директрисы. По большому счету построение параболы в среде Эксель мало чем отличается от построения любого другого графика в этой программе.

Создание таблицы

Прежде всего, перед тем, как приступить к построению параболы, следует построить таблицу, на основании которой она и будет создаваться. Для примера возьмем построение графика функции f(x)=2x^2+7.

Заполняем таблицу значениями x от -10 до 10 с шагом 1. Это можно сделать вручную, но легче для указанных целей воспользоваться инструментами прогрессии. Для этого в первую ячейку столбца «X» заносим значение «-10». Затем, не снимая выделения с данной ячейки, переходим во вкладку «Главная». Там щелкаем по кнопке «Прогрессия», которая размещена в группе «Редактирование». В активировавшемся списке выбираем позицию «Прогрессия…».

Выполняется активация окна регулировки прогрессии. В блоке «Расположение» следует переставить кнопку в позицию «По столбцам», так как ряд «X» размещается именно в столбце, хотя в других случаях, возможно, нужно будет выставить переключатель в позицию «По строкам». В блоке «Тип» оставляем переключатель в позиции «Арифметическая».

В поле «Шаг» вводим число «1». В поле «Предельное значение» указываем число «10», так как мы рассматриваем диапазон x от -10 до 10 включительно. Затем щелкаем по кнопке «OK».

После этого действия весь столбец «X» будет заполнен нужными нам данными, а именно числами в диапазоне от -10 до 10 с шагом 1.

Теперь нам предстоит заполнить данными столбец «f(x)». Для этого, исходя из уравнения (f(x)=2x^2+7), нам нужно вписать в первую ячейку данного столбца выражение по следующему макету:

Только вместо значения x подставляем адрес первой ячейки столбца «X», который мы только что заполнили. Поэтому в нашем случае выражение примет вид:

Теперь нам нужно скопировать формулу и на весь нижний диапазон данного столбца. Учитывая основные свойства Excel, при копировании все значения x будут поставлены в соответствующие ячейки столбца «f(x)» автоматически. Для этого ставим курсор в правый нижний угол ячейки, в которой уже размещена формула, записанная нами чуть ранее. Курсор должен преобразоваться в маркер заполнения, имеющий вид маленького крестика. После того, как преобразование произошло, зажимаем левую кнопку мыши и тянем курсор вниз до конца таблицы, после чего отпускаем кнопку.

Как видим, после этого действия столбец «f(x)» тоже будет заполнен.

На этом формирования таблицы можно считать законченным и переходить непосредственно к построению графика.

Урок: Как сделать автозаполнение в Экселе

Построение графика

Как уже было сказано выше, теперь нам предстоит построить сам график.

Выделяем таблицу курсором, зажав левую кнопку мыши. Перемещаемся во вкладку «Вставка». На ленте в блоке «Диаграммы» щелкаем по кнопке «Точечная», так как именно данный вид графика больше всего подходит для построения параболы. Но и это ещё не все. После нажатия на вышеуказанную кнопку открывается список типов точечных диаграмм. Выбираем точечную диаграмму с маркерами.

Как видим, после этих действий, парабола построена.

Урок: Как сделать диаграмму в Экселе

Редактирование диаграммы

Теперь можно немного отредактировать полученный график.

Если вы не хотите, чтобы парабола отображалась в виде точек, а имела более привычный вид кривой линии, которая соединяет эти точки, кликните по любой из них правой кнопкой мыши. Открывается контекстное меню. В нем нужно выбрать пункт «Изменить тип диаграммы для ряда…».

Открывается окно выбора типов диаграмм. Выбираем наименование «Точечная с гладкими кривыми и маркерами». После того, как выбор сделан, выполняем щелчок по кнопке «OK».

Теперь график параболы имеет более привычный вид.

Кроме того, можно совершать любые другие виды редактирования полученной параболы, включая изменение её названия и наименований осей. Данные приёмы редактирования не выходят за границы действий по работе в Эксель с диаграммами других видов.

Урок: Как подписать оси диаграммы в Excel

Как видим, построение параболы в Эксель ничем принципиально не отличается от построения другого вида графика или диаграммы в этой же программе. Все действия производятся на основе заранее сформированной таблицы. Кроме того, нужно учесть, что для построения параболы более всего подходит точечный вид диаграммы.

Опишите, что у вас не получилось.
Наши специалисты постараются ответить максимально быстро.

Примеры решения квадратных неравенств

Рассмотрим примеры решения квадратных неравенств с использованием рассмотренного выше алгоритма.

Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Пример 2

Решите неравенство 8·x2−4·x−1≥.

Решение

Используем для решения неравенства метод интервалов. Для этого найдем корни квадратного трехчлена 8·x2−4·x−1. В связи с тем, что коэффициент при х четный, нам будет удобнее вычислить не дискриминант, а четвертую часть дискриминанта: D’=(−2)2−8·(−1)=12.

Дискриминант больше нуля. Это позволяет нам найти два корня квадратного трехчлена: x1=2-129, x1=1-34 и x2=2+128, x2=1+34. Отметим эти значения на числовой прямой. Так как уравнение нестрогое, то на графике мы используем обычные точки.

Теперь по методу интервалов определяем знаки трех полученных интервалов. Коэффициент при x2 равен 8, то есть, положителен, следовательно, последовательность знаков будет +, −, +.

Так как мы решаем неравенство со знаком ≥, то изображаем штриховку над промежутками со знаками плюс:

Запишем аналитически числовое множество по полученному графическому изображению. Мы можем сделать это двумя способами:

(-∞; 1-34∪1+34, +∞) или x≤1-34, x≥1+34.

Ответ: (-∞; 1-34∪1+34, +∞) или x≤1-34, x≥1+34.

Пример 3

Выполните решение квадратного неравенства -17·x2+2·x-7< методом интервалов.

Решение

Для начала найдем корни квадратного трехчлена из левой части неравенства:

D’=12—17·-7=x=-1-17x=7

Это строгое неравенство, поэтому на графике используем «пустую» точку. С координатой 7.

Теперь нам нужно определить знаки на полученных промежутках (−∞, 7) и (7, +∞). Так как дискриминант квадратного трехчлена равен нулю, а старший коэффициент отрицательный, то мы проставляем знаки −, −:

Так как мы решаем неравенство со знаком <, то изображаем штриховку над интервалами со знаками минус:

В данном случае решениями являются оба промежутка (−∞, 7), (7, +∞).

Ответ: (−∞, 7)∪(7, +∞) или в другой записи x≠7.

Пример 4

Имеет ли квадратное неравенство x2+x+7< решения?

Решение

Найдем корни квадратного трехчлена из левой части неравенства. Для этого найдем дискриминант: D=12−4·1·7=1−28=−27. Дискриминант меньше нуля, значит, действительных корней нет.

Графическое изображение будет иметь вид числовой прямой без отмеченных на ней точек.

Определим знак значений квадратного трехчлена. При D< он совпадает со знаком коэффициента при x2, то есть, со знаком числа 1, оно положительное, следовательно, имеем знак +:

Штриховку мы могли бы нанести в данном случае над промежутками со знаком «-». Но таких промежутков у нас нет. Следовательно, чертеж сохраняет вот такой вид:

В результате вычислений мы получили пустое множество. Это значит, что данное квадратное неравенство решений не имеет.

Ответ: Нет.

Всё ещё сложно?
Наши эксперты помогут разобраться

Все услуги

Решение задач

от 1 дня / от 150 р.

Курсовая работа

от 5 дней / от 1800 р.

Реферат

от 1 дня / от 700 р.

Приведенные и неприведенные квадратные уравнения

Квадратное уравнение может быть приведенным или неприведенным — все зависит от от значения первого коэффициента.

Приведенное квадратное уравнение — это уравнение, где старший коэффициент, тот который стоит при одночлене высшей степени, равен единице.

Неприведенным называют квадратное уравнение, где старший коэффициент может быть любым.

Давайте-ка на примерах — вот у нас есть два уравнения:

x2 — 2x + 6 = 0
x2 — x — 1/4 = 0

В каждом из них старший коэффициент равен единице (которую мы мысленно представляем при x2 ), а значит уравнение называется приведенным.

2×2 − 4x — 12 = 0 — первый коэффициент отличен от единицы (2), значит это неприведенное квадратное уравнение.

Каждое неприведенное квадратное уравнение можно преобразовать в приведенное, если произвести равносильное преобразование — разделить обе его части на первый коэффициент.

Запоминаем!

У преобразованного уравнения те же корни, что и у первоначального. Ну или вообще нет корней.

Пример 1. Превратим неприведенное уравнение: 8×2 + 20x — 9 = 0 — в приведенное.

Для этого разделим обе части исходного уравнения на старший коэффициент 8:

Ответ: равносильное данному приведенное уравнение x2 + 2,5x — 1,125 = 0.

Сдвиг графика вверх/вниз вдоль оси ординат

Настала пора дать передышку ногам и сесть в лифт.

Если к ФУНКЦИИ добавляется константа, то происходит сдвиг (параллельный перенос) её графика вдоль оси . Рассмотрим функцию и положительное число :

Правила:
1) чтобы построить график функции , нужно график сдвинуть ВДОЛЬ оси на единиц вверх;
2) чтобы построить график функции , нужно график сдвинуть ВДОЛЬ оси на единиц вниз.

Пример 15

Построить графики функций .

Комбинационное построение графика в общем случае осуществляется очевидным образом:

1) График функции растягиваем (сжимаем) вдоль оси . Если множитель отрицателен, дополнительно осуществляем симметричное отображение относительно оси .

2) Полученный на первом шаге график сдвигаем вверх или вниз в соответствии со значением константы .

Пример 16

Построить график функции

График косинуса (чёрный цвет):

1) Растягиваем вдоль оси в 1,5 раза: (синий цвет);
2) Сдвигаем вдоль оси на 2 единицы вниз: :

Простой, но весьма распространённый кадр:

Пример 17

Построить график функции

Параболу :

1) отобразим симметрично относительно оси абсцисс: ;
2) сдвинем вдоль оси на 4 единицы вверх: :

Да, конечно, данную кривую легко построить и поточечно, но такие параболы очень часто встречаются в практических заданиях, поэтому весьма полезно сразу представлять, как они расположены.

Аналогичный трехходовой пример с растяжением и симметричным отображением графика относительно оси :

Пример 18

Построить график функции

График экспоненциальной функции :

1) растянем вдоль оси в 2 раза: ;
2) отобразим симметрично относительно оси абсцисс: ;
3) сдвинем вдоль оси на 1 единицу вверх: :
Заметьте, что в результате последнего преобразования горизонтальная асимптота графика тоже «уехала» вверх на 1 единицу. Аналогичный факт мы уже наблюдали при сдвиге гиперболы (см. Пример №7).

Систематизируем всю информацию:

Квадратичная функция

Стандартная форма: f(x) = ax2 + bx + c

Вершинная форма: $f(x)=(a+\frac{b}{2a})^2-\frac{\Delta}{4a}$
где Δ = b2 — 4ac

Если a > 0, то минимальным значением f(x) будет $-\frac{\Delta}{4a}$ , которое получается, если $x=-\frac{b}{2a}$.
Графиком будет выпуклая парабола, вершина которой (точка, в которой она меняет направление) это $V(-\frac{b}{2a};-\frac{\Delta}{4a})$.

Если a < 0, то минимальное значение f(x) будет $-\frac{\Delta}{4a}$
, которое получается, если $x=-\frac{b}{2a}$.
Графиком будет вогнутая парабола, вершина которой это$V(-\frac{b}{2a};-\frac{\Delta}{4a})$.

Парабола симметрична относительно прямой, которую она пересекает $x=-\frac{b}{2a}$ и которая называется «осью симметрии».
Именно поэтому, когда мы присваиваем знаячения x, то вибираем их симметричными относительно $-\frac{b}{2a}$.
При построении графика, точки пересечения с осями координат очень важны.

|. Точка, расположенная на оси Ox имеет форму P(x, 0), потому что расстояние от неё до Ox равно 0. Если точка находиться и на Ox и на графике функции,то она также имеет вид P(x, f(x)) ⇒ f(x) = 0.

Таким образом, для того чтобы найти координаты точки пересечения с осью Ox, мы должны решить уравнение f(x)=0.
Мы получаем уравнение a2 + bx + c = 0.

Решение уравнения зависит от знака Δ = b2 — 4ac.

Иммем следующие варианты:

1) Δ < 0,
тогда у уравнения нет решений в R (множестве действительных чисел) и график не пересекает Ox. Форма графика будет:

или

2) Δ = 0,
тогда у уравнения два решения $x_1=x_2=-\frac{b}{2a}$

График касается оси Ox в вершине параболы. Форма графика будет:

или

3) Δ > 0,
тогда у уравнения два разных решения.

$x_1=\frac{-b-\sqrt{\Delta}}{2a}$ и
$x_2=\frac{-b+\sqrt{\Delta}}{2a}$

График функции будет пересекать ось Ox в точках M(x1 и Ox. Форма графика будет:

или

||. Точка, находящаяся на оси Oy имеет форму R(0, y), потому что расстояние от Oy равно. Если точка находиться и на Oy и на графике функции, то она также имеет форму R(x, f(x)) ⇒ x = 0 ⇒ R(0, f(0)).

В случае квадратичной функции,f(0) = a×02 + b×0 + c ⇒ R(0, c).

Решение уравнений с помощью графиков

Решение линейных уравнений

Как ты уже знаешь, графиком линейного уравнения является прямая линия, отсюда и название данного вида.

Линейные уравнения достаточно легко решать алгебраическим путем – все неизвестные переносим в одну сторону уравнения, все, что нам известно – в другую и вуаля! Мы нашли корень.

Сейчас же я покажу тебе, как это сделать графическим способом.

Итак, у тебя есть уравнение: $ \displaystyle 2{x} -10=2$

Как его решить?

Вариант 1, и самый распространенный – перенести неизвестные в одну сторону, а известные в другую, получаем:

$ \displaystyle 2x=2+10$$ \displaystyle 2x=12$Обычно дальше мы делим правую часть на левую, и получаем искомый корень, но мы с тобой попробуем построить левую и правую части как две различные функции в одной системе координат.

Иными словами, у нас будет:

$ \displaystyle {{y}_{1}}=2x$$ \displaystyle {{y}_{2}}=12$А теперь строим. Что у тебя получилось?

Как ты думаешь, что является корнем нашего уравнения? Правильно, координата $ \displaystyle x$ точки пересечения графиков:

Наш ответ: $ \displaystyle x=6$

Создание функции для решения квадратных уравнений

Теперь мы поместим наш код в функцию, которая получает коэффициенты a, b и c и возвращает решение или решения уравнения. Это удобно, если нам нужно решить несколько уравнений в нашей программе.

Мы будем думать о функции так, чтобы она возвращала список значений, поскольку, как мы видели, реально возможные решения могут быть 0, 1 или 2. Таким образом, достаточно проверить длину списка, возвращаемого нашей функцией, чтобы узнать количество решений уравнения.

Теперь функция не должна ничего выводить на экран, мы позаботимся об этом после вызова нашей функции, поэтому мы уберем вызовы функции print и заменим их в конце инструкциями по добавлению вычисленных решений в список решений.

Кроме того, поскольку наша функция уже получает значения коэффициентов в качестве параметров, нам не нужно делать вызовы input внутри нее. Давайте посмотрим на код:

Обратите внимание, что, хотя мы могли бы запросить у пользователя значения коэффициентов, как мы делали это ранее, в данном случае мы собираемся предоставить их напрямую:

Если мы непосредственно выведем содержимое списка решений, предоставленного нашей функцией, то получим следующее, где видно, что для первого случая у нас есть два решения, для второго нет решения, а для третьего два решения:

Вычисление решений (или решения)

Бывает, что квадратное уравнение имеет два разных решения. Это возможно потому, что квадрат любого числа всегда является положительным числом, поскольку отрицательное число, умноженное на другое отрицательное число, дает положительное число. То есть существуют различные числа, которые при возведении в квадрат дают одно и то же число.

Другими словами, результат квадратного корня на самом деле всегда равен двум, что является величиной, полученной в результате операции с положительным знаком и с отрицательным знаком.

Чтобы было понятно, если сделать квадратный корень из 4, то получится 2. Но результат корня не только 2, но и -2, так как 2² = 4 и (-2)² = 4.

Мы также должны учесть это при вычислении решения уравнения, так что нам придется получить два разных значения: одно с учетом положительного результата корня, а другое – с учетом отрицательного.

Для этого, всегда предполагая, что дискриминант является неотрицательным числом, мы можем вычислить два различных решения уравнения следующим образом:

Обратите внимание, что сначала я вычисляю положительное значение корня с помощью функции sqrt, которая находится в модуле math. Не забудьте выполнить from math import sqrt, чтобы иметь возможность использовать его

Причина вычисления его заранее, поскольку я также ранее сохранил значение дискриминанта в переменной, заключается в том, чтобы избежать повторения кода при вычислении двух решений x_1 и x_2. Это также делает код более четким, легко читаемым и менее склонным к ошибкам.

Однако может случиться так, что x_1 и x_2 имеют одинаковое значение. То есть уравнение имеет только одно решение (иногда его называют двойным решением). Это происходит, когда дискриминант равен 0, потому что результат корня также будет равен 0, и между выражениями для вычисления x_1 и x_2 не будет разницы, то есть они будут одинаковыми.

Интересно также выделить такую ситуацию. Для этого достаточно проверить, что дискриминант равен 0, и таким образом вычислить единственное решение в этом случае. Это можно сделать следующим образом:

Теперь остается только вывести решения на экран. Вы увидите это ниже, когда мы соберем воедино весь код, который уже видели.

Решение уравнения a·x2+b·x=0

Разберем третий вид неполных квадратных уравнений, когда c=. Чтобы найти решение неполного квадратного уравнения a·x2+b·x=, воспользуемся методом разложения на множители. Разложим на множители многочлен, который находится в левой части уравнения, вынеся за скобки общий множитель x. Этот шаг даст возможность преобразовать исходное неполное квадратное уравнение в равносильное ему x·(a·x+b)=. А это уравнение, в свою очередь, равносильно совокупности уравнений x= и a·x+b=. Уравнение a·x+b= линейное, и корень его: x=−ba.

Определение 7

Таким образом, неполное квадратное уравнение a·x2+b·x= будет иметь два корня x= и x=−ba.

Закрепим материал примером.

Пример 5

Необходимо найти решение уравнения 23·x2-227·x=.

Решение

Вынесем x за скобки и получим уравнение x·23·x-227=. Это уравнение равносильно уравнениям x= и 23·x-227=. Теперь следует решить полученное линейное уравнение: 23·x=227, x=22723.

Далее осуществим деление смешанного числа на обыкновенную дробь и определяем, что x=337. Таким образом, корни исходного уравнения это: x= и x=337.

Кратко решение уравнения запишем так:

23·x2-227·x=x·23·x-227=

x= или 23·x-227=

x= или x=337

Ответ: x=, x=337.

Как решать квадратные уравнения

В отличии от линейных уравнений для решения квадратных уравнений используется специальная
формула для нахождения корней.

Запомните!

Чтобы решить квадратное уравнение нужно:

привести квадратное уравнение к общему виду «».
То есть в правой части должен остаться только «»;
использовать формулу для корней:

Давайте на примере разберем, как применять формулу для нахождения корней квадратного уравнения. Решим квадратное уравнение.

Уравнение «» уже приведено к общему виду «» и не требует дополнительных упрощений.
Для его решения нам достаточно применить формулу нахождения корней квадратного уравнения.

Определим коэффициенты «», «» и
«» для этого уравнения.

Уравнение	Коэффициенты

Подставим их в формулу и найдем корни.

Ответ: ;

Важно!

Обязательно выучите наизусть формулу для нахождения корней.

С её помощью решается любое квадратное уравнение.

дискриминантомЧто такое дискриминант

Рассмотрим другой пример квадратного уравнения.

В данном виде определить коэффициенты «», «» и
«» довольно сложно.
Давайте вначале приведем уравнение к общему виду «».

Используем
и

члены.

Теперь можно использовать формулу для корней.

Ответ:

Бывают случаи, когда в квадратных уравнениях нет корней. Такая ситуация возникает, когда в формуле под корнем
оказывается отрицательное число.

Мы помним из определения квадратного корня о том,
что извлекать квадратный корень из отрицательного числа
нельзя.

Рассмотрим пример квадратного уравнения, у которого нет корней.

Ответ: нет действительных корней.

Итак, мы получили ситуацию, когда под корнем стоит отрицательное число.
Это означает, что в уравнении нет корней. Поэтому в ответ мы так и записали «Нет действительных корней».

Важно!

Что означают слова «нет действительных корней»? Почему нельзя просто написать «нет корней»?

На самом деле корни в таких случаях есть, но в рамках школьной программы они не проходятся, поэтому и в
ответ мы записываем, что среди действительных чисел корней нет. Другими словами «Нет действительных корней».

Неполные квадратные уравнения

Иногда встречаются квадратные уравнения, в которых отсутсвуют в явном виде коэффициенты «» и/или
«». Как например, в таком уравнении:

Такие уравнения называют неполными квадратными уравнениями. Как их решать рассмотрено в уроке
«Неполные квадратные уравнения».

Примеры

Решим квадратное уравнение x2 + 6x − 16 = 0. В нём второй коэффициент является чётным. Чтобы воспользоваться формулами для чётного коэффициента, нужно сначала узнать чему равна переменная k.

Любое четное число n можно представить в виде произведения числа 2 и числа k, то есть 2k.

n = 2k

Например, число 10 можно представить как 2 × 5.

10 = 2 × 5

В этом произведении k = 5.

Число 12 можно представить как 2 × 6.

12 = 2 × 6

В этом произведении k = 6.

Число −14 можно представить как 2 × (−7)

В этом произведении k = −7.

Как видим, сомножитель 2 не меняется. Меняется только сомножитель k.

В уравнении x2 + 6x − 16 = 0 вторым коэффициентом является число 6. Это число можно представить как 2 × 3. В этом произведении k = 3. Теперь можно воспользоваться формулами для чётного коэффициента.

Найдем дискриминант по формуле D₁= k2 − ac

D₁= k2 − ac = 32 − 1 × (−16) = 9 + 16 = 25

Теперь вычислим корни по формулам: и .

Значит корнями уравнения x2 + 6x − 16 = 0 являются числа 2 и −8.

В отличие от стандартной формулы для вычисления дискриминанта (D=b2 − 4ac), в формуле D₁= k2 − ac не нужно выполнять умножение числа 4 на ac.

И в отличие от формул и формулы и не содержат в знаменателе множитель 2 что опять же освобождает нас от дополнительных вычислений.

Пример 2. Решить квадратное уравнение 5×2 − 6x + 1=0

Второй коэффициент является чётным числом. Его можно представить в виде 2 × (−3). То есть k = −3. Найдём дискриминант по формуле D₁= k2 − ac

D₁= k2 − ac = (−3)2 − 5 × 1 = 9 − 5 = 4

Дискриминант больше нуля. Значит уравнение имеет два корня. Для их вычисления воспользуемся формулами и

Пример 3. Решить квадратное уравнение x2 − 10x − 24 = 0

Второй коэффициент является чётным числом. Его можно представить в виде 2 × (−5). То есть k = −5. Найдём дискриминант по формуле D₁= k2 − ac

D₁= k2 − ac = (−5)2 − 1 × (−24) = 25 + 24 = 49

Дискриминант больше нуля. Значит уравнение имеет два корня. Для их вычисления воспользуемся формулами и

Обычно для определения числа k поступают так: делят второй коэффициент на 2.

Действительно, если второй коэффициент b является чётным числом, то его можно представить как b = 2k. Чтобы из этого равенства выразить сомножитель k, нужно произведение b разделить на сомножитель 2

Например, в предыдущем примере для определения числа k можно было просто разделить второй коэффициент −10 на 2

Пример 5. Решить квадратное уравнение

Коэффициент b равен . Это выражение состоит из множителя 2 и выражения . То есть оно уже представлено в виде 2k. Получается, что

Найдём дискриминант по формуле D₁= k2 − ac

Дискриминант больше нуля. Значит уравнение имеет два корня. Для их вычисления воспользуемся формулами и

При вычислении корня уравнения получилась дробь, в которой содержится квадратный корень из числа 2. Квадратный корень из числа 2 извлекается только приближённо. Если выполнить это приближённое извлечение, а затем сложить результат с 2, и затем разделить числитель на знаменатель, то получится не очень красивый ответ.

В таких случаях ответ записывают, не выполняя приближённых вычислений. В нашем случае первый корень уравнения будет равен .

Вычислим второй корень уравнения:

Вывод формул

Давайте наглядно увидим, как появились формулы для вычисления корней квадратного уравнения с чётным вторым коэффициентом.

Рассмотрим квадратное уравнение ax2 + bx + c = 0. Допустим, что коэффициент b является чётным числом. Тогда его можно обозначить как 2k

b = 2k

Заменим в уравнении ax2 + bx + c = 0 коэффициент b на выражение 2k

ax2 + 2kx + c = 0

Теперь вычислим дискриминант по ранее известной формуле:

D = b2 − 4ac = (2k)2 − 4ac = 4k2 − 4ac

Вынесем в получившемся выражении за скобки общий множитель 4

D = b2 − 4ac = (2k)2 − 4ac = 4k2 − 4ac = 4(k2 − ac)

Что можно сказать о получившемся дискриминанте? При чётном втором коэффициенте он состоит из множителя 4 и выражения k2 − ac.

В выражении 4(k2 − ac) множитель 4 постоянен. Значит знак дискриминанта зависит от выражения k2 − ac. Если это выражение меньше нуля, то и D будет меньше нуля. Если это выражение больше нуля, то и D будет больше нуля. Если это выражение равно нулю, то и D будет равно нулю.

То есть выражение k2 − ac это различитель — дискриминант. Такой дискриминант принято обозначать буквой D₁

D₁= k2 − ac

Теперь посмотрим как выводятся формулы и .

В нашем уравнении ax2 + bx + c = 0 коэффициент b заменён на выражение 2k. Воспользуемся стандартными формулами для вычисления корней. То есть формулами и . Только вместо b будем подставлять 2k. Также на забываем, что D у нас равно выражению 4(k2 − ac)

Но ранее было сказано, что выражение k2 − ac обозначается через D₁. Тогда в наших преобразованиях следует сделать и эту замену:

Теперь вычислим квадратный корень, расположенный в числителе. Это квадратный корень из произведения — он равен произведению корней. Остальное перепишем без изменений: