第4节 用因式分解法解一元二次方程
知 识 梳 理
知识点1 因式分解法
1.因式分解法的概念:
当一元二次方程的一边为0,而另一边易于分解成两个一次因式的乘积时,我们就可以把一元二次方程变为一元一次方程来求解,这种解一元二次方程的方法叫因式分解法。
2.因式分解法的步骤:
(1)将方程的右边化为0;
(2)将方程的左边分解成两个一次因式的积;
(3)分别令每个因式为0,得到两个一元一次方程;
(4)解这两个一元一次方程,它们的解就是原方程的解。
注意(1)因式分解法的基本思想和方法是转化和降次,它是一种特殊的解一元二次方程的方法;(2)因式分解法的理论依据:若两个因式的乘积等于0,则这两个因式至少有一个等于0,用式子表示为:若a·b=0,则a=0或b=0.如方程x2-3x=0,提公因式得x(x-3)=0,则x=0或x-3=0。
知识点2 因式分解的主要方法
1.提公因式法:把公因式提到括号外面,将多项式写成因式乘积的形式,如2(x-2)+x(x-2)=0,通过提公因式(x-2),原方程变形为(x-2)(2+x)=0.
2.运用公式法:
完全平方公式:a2±2ab+b2=(a±b)2;
平方差公式:a2-b2=(a+b)(a-b).
知识点3 选择适当方法解一元二次方程(难点)
选择解法的步骤是:先特殊,再一般,即先考虑能否用开平方法和因式分解法,再考虑公式法若无特殊说明,一般不使用配方法,但若二次项系数为1,一次项系数为偶数时,选择配方法解方程也比较方便。
考 点 突 破
考点1:用因式分解法解简单方程
【典例1】用因式分解法解方程:
(1)x2-3x=0; (2)2(x-3)2=5(3-x) (3)(2x+1)2=x2; (4)(x+2)2-10x-20=-25.
思路导析:(1)可直接提取公因式分解因式求解.(2)可先移项,再提公因式(x-3)分解因式求解.(3)可移项利用平方差分解因式求解.(4)可移项后,把(x+2)当作一个整体,利用完全平方公式分解因式求解.
解:(1)原方程变形为x(x-3)=0,∴x=0或x-3=0∴x1=0,x2=3;
(2)∵2(x-3)2=5(3-x),∴2(x-3)2+5(x-3)=0
∴(x-3)[2(x-3)+5]=0∴x-3=0,2(x-3)+5=0
∴x1=3,x2=;
(3)原方程变形为(2x+1)2-x2=0即(2x+1+x)(2x+1-x)=0
∴3x+1=0或x+1=0.∴x1=-3,x2=-1;
(4)原方程变形为(x+2)2-10(x+2)+52=0,即(x+2-5)2=0,
∴x1=x2=3.
友情提示 用因式分解法解一元二次方程时,应熟记各种分解因式的方法,要善于观察方程的特点,不要急于将原方程化为一般式,而要观察括号中的因式能否提公因式,公因式有可能是单项式,也有可能是多项式,如果没有公因式,尝试能否化为两个整式的平方差或完全平方式的形式来解决,此时要注意整体思想的运用,对形如(ax+b)2=(cx+d)2常用平方差公式来求解,也可以用直接开平方法求解。
变式1(1)方程(3x-5)(2x-)=0可转化为两个一元一次方程_____________或_____________。
(2)小明在解关于x的方程(x+2)2=4(x+2)时,在方程两边都除以(x+2),得到方程的解为x=2。其实,在解答过程中,小明的做法还遗漏了方程的另一个解,你认为遗漏的解是_________。
变式2 解方程:
(1)5x2=4x; (2)3x(x-1)=2x-2; (3)2(x-3)2=x2-9; (4)(x-3)(x+2)=6.
考点2: 用因式分解法解复杂方程
【典例2】解下列一元二次方程:
(1)4(x-3)2-25(x-2)2=0; (2)(2x+1)2+4(2x+1)=-4; (3)(x+3)(x-1)=4x-4
思路导析:解一元二次方程时,一定要先从整体上分析,选择适当的解法,如(1)可以用因式分解法中的平方差公式,(2)可以用完全平方公式,从整体上把握,(3)无法求解,因此需要重新整理。
解:(1)由4(x-3)2-25(x-2)2=0,得[2(x-3)]2-[5(x-2)]2=0.
∴(2x-6)2-(5x-10)2=0∴(2x-6+5x-10)(2x-6-5x+10)=0
即(7x-16)(-3x+4)=0∴x1=,x2=;
(2)由(2x+1)2+4(2x+1)+4=0,得(2x+1+2)2=0.
∴(2x+3)2=0∴x1=x2=;
(3)解法一:由(x+3)(x-1)=4x-4,得x2+2x-3=4x-4
∴x2-2x+1=0。∴(x-1)2=0。∴x1=x2=1.
解法二:(x+3)(x-1)=4(x-1),即(x+3)(x-1)-4(x-1)=0
提出公因式为(x-1)(x+3-4)=0。∴x1=x2=1
友情提示 解一元二次方程时,首先观察方程的特点,因式分解法是最简便的方法,应首先考虑,不易式解因式洁先考虑提公因式法,然后是平方差公式或完全平方公式,但方程右边一定为0.
变式3 如果关于x的一元二次方程x2+px+q=0的两个根分别是x1=3,x2=4,那么二次三项式x2-px+q可因式分解为( )
A.(x-3)(x+4) B.(x+3)(x-4) C.(x-3)(x-4) D.(x+3)(x+4)
变式4 用因式分解法解下列方程:
(1)49(x-3)2=16(x+6)2; (2)(2-3x)(x+4)=(3x-2)(1-5x);
(3)(1+2y)2-3(1+2y)+2=0; (4)(x+4)2-(x+5)2+(x-3)2=24-3x.
考点3: 用适当的方法解一元二次方程
【典例3】用适当的方法解方程。
(1)9(x-1)2=5; (2)(x-3)2+x2=9; (3)x(x+2)=323; (4)x2-x-1=0.
思路导析: 本题考查因式分解的四种解法,要会根据方程的结构特点灵活选择恰当的方法来解答(1)用直接开平方法;(2)用因式分解法;(3)用配方法;(4)用公式法。
解:(1)原方程可变形为(x-1)2=。开平方得x-1=,∴x1=1+,x2=1-。
(2)原方程可变形为(x-3)[(x-3)+(x+3)]=0,即2x(x-3)=0.
∴2x=0或x-3=0.∴x1=0,x2=3;
原方程可变形为x2+2x=323。配方,得x2+2x+1=323+1,即(x+1)2=324开平方,
得x+1=±18,即x1=17,x2=-19;
(4)∵a=1,b=-2,c=-1,
∴b2-4ac=(-2)2-4×1×(-1)=6>0。∴x==,
即x1=,x2=.
友情提示 选择解法的步骤是:
先特殊,再一般,即先考虑能否用开平方法和因式分解法,再考虑公式法,若无特殊说明,一般不使用配方法,但若二次项系数为1,一次项系数为偶数时,选择配方法解方程比较方便。
变式5 已知下列方程,请把它们的序号填在相应解法后的横线上。
①2(x-1)2=6;②(x-2)2+x2=4;③(x-2)(x-3)=3;
④x2-2x-1=0;⑤x2-x+=0;⑥x2-2x-99=0
(1)直接开平方法:________________; (2)配方法:___________;
(3)公式法:_________; (4)因式分解法:_____________。
变式6 用适当的方法解下列方程。
(1)x2+x-6=0;(2)49(x-3)2=16(x+6)2;(3)(x-2)(x+3)=66;(4)(x+1)2=3x+2.
考点4: 通过换元法降次解方程
【典例4】阅读材料:为解方程(x2-1)2-5(x2-1)+4=0,我们可以将(x2-1)看作一个整体,然后设x2-1=y…①,那么原方程可化为y2-5y+4=0,解得y1=1,y2=4.
当y=1时,x2-1=1,∴x2=2,∴x=±;
当y=4时,x2-1=4,∴x2=5,∴x=±。
故原方程的解为x1=,x2=-,x3=5,x4=-。
解答问题:(1)上述解题过程,在由原方程得到方程①的过程中,利用了____________法达到了解方程的目的,体现了转化的数学思想;
(2)请利用以上知识解方程:x4-x2-6=0.
解:(1)换元.
(2)设x2=y,那么原方程可化为y2-y-6=0解得y1=3,y2=-2.
当y=3时,x2=3,∴x=±;当y=-2时,x2=-2无解。
∴原方程的解为x1=,x2=-.
友情提示 此类题目考查利用换元法解特殊的高次方程,解答这类问题的关键是设出适当的未知数,通过整体交换或代入达到降次的目的,换元法是一种重要的数学方法,对某些具有一定特点的方程可采用设辅助未知数的方法,把原方程转化为一个整式方程,它不仅可用在解方程中,在其他方面也有广泛的应用。
变式7 填空:
(1)已知=0,则的值等于______________。
(2)若(x2+y2+2)(x2+y2-1)=0,则x2+y2的值为_____________。
变式8 运用换元法解方程:x4-6x2+8=0。
巩 固 提 高
1.下面一元二次方程的解法中,正确的是( )
A.(x-3)(x-5)=10×2,∴x-3=10,x-5=2∴x1=13,x2=7
B.(2-5x)+(5x-2)2=0,∴(5x-2)(5x-3)=0,∴x1=,x2=
C.(x+2)2+4x=0,∴x1=2,x2=-2
D.x2=x,两边同时除以x,得x=1。
2.解方程9(x+1)2-4(x-1)2=0的正确解法是( )
A.直接开平方得3(x+1)=2(x-1)
B.化为一般形式为13x2+5=0
C.分解因式得[3(x+1)+2(x-1)][3(x+1)-2(x-1)]=0
D.直接得x+1=0或x-1=0
3.若关于x的一元二次方程x2+mx+n=0的两个实根分别为5,-6,则二次三项式x2+mx+n可分解为( )
A.(x+5)(x-6) B.(x-5)(x+6) C.(x+5)(x+6) D.(x-5)(x-6)
4.设a,b是一个直角三角形两直角边,且(a2+b2)(a2+b2-1)-12=0,则这个直角三角形的斜边=_______。5.已知数轴上A,B两点对应的数分别是一元二次方程(x+1)(x-2)=0的两个根,则A,B两点间的距离是____________。
6.若矩形的长和宽是方程x2-7x+12=0的两根,则矩形的对角线长度为___________。
7.用因式分解法解方程。
(1)(x-2)2=3(x-2); (2)4(x-2)2=9(x+3)2;
(3)2x2-7x-15=0; (4)(1+2y)2-3(1+2y)+2=0
8.用适当的方法解下列方程:
(1)9(x+2)2=16;(2)(x-1)2-(x-1)=0;(3)4x2-4x+1=0;(4)(3x-4)2=9x-12.
9.已知m为方程(x+6)(x-6)=64的较大的一个根,n为方程x(x-5)=2x的较小的一个根,求mn的值.
10.已知关于x的方程(a-1)x2-4x-1+2a=0的一个根为x=3.
(1)求a的值及方程的另一个根;
(2)如果一个三角形的三条边长都是这个方程的根,求这个三角形的周长。
11.三角形两边的长分别是8和6,第3边的长是一元二次方程x2-16x+60=0的一个实数根,求该三角形的面积。
12.将4个数a,b,c,d排成两行两列,记为,定义=ad-bc。
解方程:=6(x+1).
真 题 训 练
1.(2018·铜仁)关于x的一元二次方程x2-4x+3=0的解为( )
A.x1=-1,x2=3 B.x1=1,x2=-3 C.x1=1,x2=3 D.x1=-1,x2=-3
2.(2018·安顺)一个等腰三角形的两条边长分别是方程x2-7x+10=0的两根,则该等腰三角形的周长是( )
A.12 B.9 C.13 D.12或9
3.(2018·淮安)一元二次方程x2-x=0的根是_____________。
4.(2017·德州)方程3x(x-1)=2(x-1)的解为__________。
5.解方程:
(1)(2018·齐齐哈尔)2(x-3)=3x(x-3);
(2)(2016·山西)2(x-3)2=x2-9.
参考答案及解析
考点突破
1.(1)3x-5=0 2x-=0
(2)x=-2
2.解:(1)x1=0,x2=;(2)x1=,x2=1;(3)x1=3,x2=9;(4)x1=-3,x2=4.
3.D
4.解:(1)x1=-,x2=15;(2)x1=,x2=;(3)y1=,y2=0;(4)x1=8,x2=-3.
5.(1)① (2)④⑥ (3)③⑤ (4)②
6.解:(1)x1=-12,x2=2;(2)x1=15,x2=-;
(3)x1=-9,x2=8;(4)x1=,x2=。
7.(1)1 解析:,,开方得:1-=0,=1.
(2)1 解析:由(x2+y2+2)(x2+y2-1)=0,得x2+y2+2=0,或x2+y2-1=0,
即x2+y2=-2,或x2+y2=1.又∵x2+y2≥0,∴x2+y2=1.
8.解:设x2=y,则原方程可化为y2-6y+8=0解得y1=2,y2=4.
当y=2时,即x2=2,∴x=±;
当y=4时,即x2=4,∴x=±2
∴原方程的解为x1=,x2=-,x3=2,x4=-2.
巩固提高
1.B 2.C 3.B 4.2 5.3 6.5
7.解:(1)x1=2,x2=5;(2)x1=-1,x2=-13;(3)x1=5,x2=-;(4)y1=,y2=0。
8.解:(1)x1=-,x2=-;(2)x1=1,x2=2;
(3)x1=,x2=;(4)x1=,x2=。
9.解:解方程(x+6)(x-6)=64,得x1=10,x2=10,
∴m=10.
解方程x(x-5)=2x,得x1=0,x2=7,∴n=0.
∴mn=100=1.
10.解:(1)将x=3代入方程(a-1)x2-4x-1+2a=0中,得9(a-1)-12-1+2a=0,解得a=2.
将a=2代入原方程中得x2-4x+3=0,因式分解得(x-1)(x-3)=0,
∴x1=1,x2=3
∴方程的另一个根是x=1;
(2)∵三角形的三边长都是这个方程的根,∴①当三边长都为1时,周长为3;
②当三边长都为3时,周长为9;③当两边长为3,一边长为1时,周长为7;
④当两边长为1,一边长为3时,不满足三角形三边关系,不能构成三角形.故三角形的周长为3或9或7.
11.解:∵x2-16x+60=0,∴(x-6)(x-10)=0.解得:x1=6,x2=10.
当x=6时,则三角形是等腰三角形,如图①所示,AB=AC=6,BC=8,AD是高,
∴BD=4,AD==2.∴S△ABC=BC·AD=×8×2=8;
当x=10时,如图②所示,AC=6,BC=8,AB=10,
∵AC2+BC2=AB2,
∴△ABC是直角三角形,∠C=90°,
S△ABC=BC·AC=×8×6=24.2
∴该三角形的面积是24或8.
12.解:由题意得(x+1)(x+1)-(5-x)(x+5)=6(x+1),
∴(x+1)(x+1)-6(x+1)-(5-x)(x+5)=0.
∴(x+1)(x+1-6)+(x-5)(x+5)=0.即(x+1)(x-5)+(x-5)(x+5)=0,
∴(x-5)(x+1+x+5)=0.∴(x-5)(2x+6)=0.
∴x-5=0或2x+6=0.∴x1=5,x2=-3.
真题训练
1.C 2.A 3.x1=0,x2=1 4.x=1或x=
5.解:(1)2(x-3)=3x(x-3),
移项得2(x-3)-3x(x-3)=0,
整理得(x-3)(2-3x)=0,x-3=0或2-3x=0,
解得x1=3或x2=;
(2)方程变形得2(x-3)2-(x+3)(x-3)=0,
分解因式得(x-3)(2x-6-x-3)=0,
解得x1=3,x2=9.