一元二次方程的求根公式是数学中用于求解形如 $ax^2 + bx + c = 0$(其中 $a \neq 0$)方程的根的公式。该公式通过配方法推导得出,具体过程如下:
一、公式内容
求根公式为:
$$x = \frac{ -b \pm \sqrt{b^2 - 4ac} }{2a}$$
其中,判别式 $\Delta = b^2 - 4ac$ 决定根的情况:
$\Delta > 0$:两个不等实根
$\Delta = 0$:两个相等实根
$\Delta < 0$:两个共轭虚根
二、公式推导步骤
方程标准化 将方程化为标准形式 $ax^2 + bx + c = 0$($a \neq 0$)。
二次项系数化为1
两边同时除以 $a$,得到 $x^2 + \frac{b}{a}x = -\frac{c}{a}$。
配方
在方程两边加上 $\left(\frac{b}{2a}\right)^2$,完成平方:
$$x^2 + \frac{b}{a}x + \left(\frac{b}{2a}\right)^2 = \left(\frac{b}{2a}\right)^2 - \frac{c}{a}$$
即:
$$\left(x + \frac{b}{2a}\right)^2 = \frac{b^2 - 4ac}{4a^2}$$。
开平方
对等式两边开平方,得到:
$$x + \frac{b}{2a} = \pm \frac{\sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$$。
解出 $x$
移项后得到:
$$x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$$。
三、公式应用要点
判别式的作用: 通过 $\Delta = b^2 - 4ac$ 判断根的性质,避免开负数平方根。 公式适用范围
历史背景:该公式最早由9世纪阿拉伯数学家提出,后经欧洲数学家完善为现代形式。
四、示例
解方程 $2x^2 - 4x - 6 = 0$:
1. 标准化:$a=2, b=-4, c=-6$;
2. 代入公式:
$$x = \frac{4 \pm \sqrt{(-4)^2 - 4 \cdot 2 \cdot (-6)}}{2 \cdot 2} = \frac{4 \pm \sqrt{16 + 48}}{4} = \frac{4 \pm \sqrt{64}}{4} = \frac{4 \pm 8}{4}$$;
3. 解得:$x = 3$ 或 $x = -1$。
通过以上步骤,可系统地求解一元二次方程的根。