第二章 等式与不等式
2.1 等式
2.1.2 一元二次方程的解集及其根与系数的关系教学设计
本节内容结合初三学过的一元二次方程,三角形相似,勾股定理,必修一集合的知识,让学生通过古代数学语言,体会数学在实际生活中的应用,了解近年来高考的语境。
【教学目标】
1、掌握一元二次方程一般式解集的方法.
2、掌握一元二次方程根与系数的关系.
3、会用整体代入法解一元二次方程.
4、学会用配方法推出一元二次方程的解集.
5. 灵活运用根与系数的关系解决一元二次方程问题.
【核心素养】
数学抽象:学会整体代入法解特殊一元二次方程思想方法。
逻辑推理: 由一般性地配方法解集推理出特殊性的方程解集,探索其过程。
数学建模:在实际情景中分析问题,构建一元二次方程模型,计算结果,检验结果实际性。
数学运算: 掌握解一元二次方程的运算法则,选择运算方法。
数据分析: 对特殊一元二次方程选择相关系数进行分析,得出简捷运算方法。
【教学重点】
掌握用配方法,整体代入法解一元二次方程.
用根与系数的关系解题.
实际情景问题中构建一元二次方程模型.
【教学难点】
用整体代入法解一元二次方程.
灵活运用根与系数的关系,基础恒等式解决问题.
回顾初中所学的一元二次方程,三角形相似,勾股定理等知识。
一、一元二次方程的解集
【情境与问题】
我们知道,形如
ax2+bx+c=0
的方程为一元二次方程,其中a,b,c是常数,且a≠0.
从上一节的内容可知,用因式分解法能得到一元二次方程的解集,但是用这种方法有时候并不容易,例如情境与问题中所得到的方程就是这种情形,此时该怎么办呢?
【尝试与发现】
不难知道,如果一个一元二次方程可以化为
x2=t
的形式,其中t为常数,那么这个方程的解集①是容易获得的.(①如不特别声明,本书中所说的一元二次方程的解均指的是实数解,下同。)
例如,方程x2=3的解集为{一,},方程x2=0的解集为{0},方程x2=-2的解集为?.
一般地,方程x2=t:
当t>0时,解集为 {,-} ;
(2)当t=0时,解集为 {0} ;
(3)当t<0时,解集为 ? .
更进一步,形如(x-k)2=t(其中k,t是常数)的一元二次方程的解集也容易得到.例如,由(x-1)2=2可知x-1=﹣或x-1=,从而x=1-或x=1+,因此解集为{1-,1+}.
一般地,方程(x-k)2=t:
当t>0时,解集为 ;
当t=0时,解集为 ;
当t<0时,解集为 .
因此,对于一般的一元二次方程来说,只需要将其化为(x-k)2=t的形式,就可得到方程的解集.
【尝试与发现】
我们知道,利用配方法可得
x2+2x+3=x2+2x+1+2=(x+1)2+2
因此x2+2x+3=0可以化为(x+1)2 =﹣2,从而解集为?.
事实上,利用配方法,总是可以将 ax2+bx+c=0(a≠0)化为(x-k)2=t的形式,过程如下:因为a≠0,所以
一般地,Δ=b2-4ac称为一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的判别式.由此可知,一元二次方程解集的情况完全由它的系数决定。
前述情境与问题中的方程可以化为(x+17)2=71289,从而可解得x=250或x=-284(舍).
【典型例题】
例1 求方程的解集.
分析 这不是一个一元二次方程,但是通过把看成一个整体就可以转化为一个一元二次方程.
解 设 =y,则y≥0,且原方程可变为
因此可知y=1+或y=1-(舍)
从而=1+,即x=3+2,所以原方程的解为{3+2}.
一元二次方程根与系数的关系
我们知道,当一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的解集不是空集时,这个方程的解可以记为
①
①当Δ=0时,x1=x2,按照初中的习惯,我们仍称方程有两个相等的实数根.
【尝试与发现】
这一结论通常称为一元二次方程根与系数的关系.
【典型例题】
例2 已知一元二次方程2x2+3x-4=0的两根为x1与x2,求下列各式的值:
(1)x12+x22; (2)|x1-x2|.
【尝试与发现】
解 : 如下图所示:
本节内容新引用了“整体代入法”数学思想,也有一元二次方程常考的“分类讨论”思想,对学生的运算能力有一定的要求。