配方法 - 数学乐
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例如, "x" 可能是个函数(像cos(z)),重排后可能可以让我们找到一个更好的解法。
配方也是导出二次方程的求根公式的方法. 配方法是你的数学工具箱里的一个工具。
配方法
"配方"是……
……拿一个像这样的二次方程:
把它转化为:
ax2+bx+c=0
a(x+d)2+e=0
如果你没有时间看下去,我可以告诉你:
d=b2a
并且:
e=c−b24a
但若你有时间,让我教你怎样自己"配方"。
配方法
假设我们有一个简单的式子,像x2+bx。
x在式子里出现两次,这相当复杂。
怎办?
借用几何的理念,我们可以改变它,像这样:
x2+bx可以几乎重排成一个正方形……
……我们可以搭配上(b/2)2来完成这个正方形
在代数这是:
x2+bx
+(b/2)2
=
(x+b/2)2
"配方"
只要配上(b/2)2,我们就可以完成正方形。
现在(x+b/2)2里x只出现一次,令处理比较容易。
保持平衡
注意……我们不能只加(b/2)2,而不把它减去!否则方程便会完全改变。
我们来看看正确做法的例子:
开始:
(在这里"b"是6)
配方:
同时,减同一项
简化,就做好了。
结果:
x2+6x+7 = (x+3)2−2
现在x只出现一次,我们做好了!
捷径
我们来看看我们想要的结果:(x+d)2+e
展开(x+d)2为x2+2dx+d2,所以:
我们可以"逼"出一个答案出来:
我们知道6x会成为2dx,所以d一定是3
我们也知道7会成为d2+e=9+e,所以e一定是−2
得到的结果(x+3)2−2和上面是一样的!
我们现在来看看一个配方法的应用:解二次方程……
用配方法来解一般二次方程
我们可以用配方法来解一个二次方程(求它何时等于零)。
但一个二次方程可以有系数a在x2前面:
ax2+bx+c=0
这很容易……先把方程除以"a",然后继续:
x2+(b/a)x+c/a=0
步骤
我们可以用5步来解二次方程:
一、把所有项除以a(x2的系数)。
二、把常数项(c/a)移到方程的右边。
三、左边配方,右边也加同项以保持平衡。
现在方程像(x+p)2=q,解这个相当容易:
四、取方程两边的平方根。
五、减去左边剩下的数来求x。
例子
以下有两个例子:
例子1:解x2+4x+1=0
一、可以略过因为x2的系数是1
二、把常数项移到右边:
x2+4x=-1
三、左边配方,右边也加同项以保持平衡。
(b/2)2=(4/2)2=22=4
x2+4x+4=-1+4
(x+2)2=3
四、取方程两边的平方根:
x+2=±√3=±1.73(保留2位小数)
五、每边减2:
x=±1.73–2=-3.73or-0.27
还有一个有趣并且有用的小知识。
做完第三步后,方程是:
(x+2)2=3
这方程告诉我们x2+4x+1的顶点(转折点)在(-2,-3)
例子2:解5x2–4x–2=0
一、所有项除以5
x2–0.8x–0.4=0
二、把常数项移到右边:
x2–0.8x=0.4
三、左边配方,右边也加同项以保持平衡:
(b/2)2=(0.8/2)2=0.42=0.16
x2–0.8x+0.16=0.4+0.16
(x–0.4)2=0.56
四、取方程两边的平方根:
x–0.4=±√0.56=±0.748(保留3位小数)
五、每边减(-0.4)(换句话说,加0.4):
x=±0.748+0.4=-0.348or1.148
为什么要"配方"?
为什么要配方?为什么不用二次方程求根公式去解二次方程?
上面讲了一个原因,除了解方程以外,我们还可以知道顶点在哪里。
有时这个方程格式ax2+bx+c可能是一个更大的问题的一部分,把它重排成a(x+d)2+e会让求解更容易,因为x只出现一次。
例如,"x"可能是个函数(像cos(z)),重排后可能可以让我们找到一个更好的解法。
配方也是导出二次方程的求根公式的方法
配方法是你的数学工具箱里的一个工具。
附注:"d"和"e"的值
怎样得到在这页面顶部的d和e的值?
开始
除以a
把c/a移到另一边
每边加(b/2a)2
"配方"
把所有项移到……
……左边
……乘以a,还原x2的指数
我们得到了:
a(x+d)2+e=0
其中:
d=
b
2a
并且:
e=c−
b2
4a
和页顶一样!
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