Разложение квадратного трехчлена на множители может пригодится при решении неравенств из задачи С3 или задачи с параметром С5. Так же многие текстовые задачи B13 решатся значительно быстрее, если вы владеете теоремой Виета.
Эту теорему, конечно, можно рассматривать с позиций 8-го класса, в котором она впервые проходится. Но наша задача - хорошо подготовиться к ЕГЭ и научиться решать задания экзамена максимально эффективно. Поэтому в этом уроке рассмотрен подход немного отличный от школьного.
Формулу корней уравнения по теореме Виета знают (или хотя бы видели) многие:
$$x_1+x_2 = -\frac{b}{a}, \quad x_1 · x_2 = \frac{c}{a},$$
где `a, b` и `c` - коэффициенты квадратного трехчлена `ax^2+bx+c`.
Чтобы научиться легко пользоваться теоремой, давайте поймем, откуда она берется (так будет реально легче запомнить).
Пусть перед нами есть уравнение `ax^2+ bx+ с = 0`. Для дальнейшего удобства разделим его на `a` получим `x^2+\frac{b}{a} x + \frac{c}{a} = 0`. Такое уравнение называется приведенным квадратным уравнением.
Важная мысль урока: любой квадратный многочлен, у которого есть корни, можно разложить на скобки. Предположим, что наш можно представить в виде `x^2+\frac{b}{a} x + \frac{c}{a} = (x + k)(x+l)`, где `k` и `l` - некоторые константы.
Посмотрим, как раскроются скобки:
$$(x + k)(x+l) = x^2 + kx+ lx+kl = x^2 +(k+l)x+kl.$$
Таким образом, `k+l = \frac{b}{a}, kl = \frac{c}{a}`.
Это немного отличается от классической трактовки теоремы Виета - в ней мы ищем корни уравнения. Я же предлагаю искать слагаемые для разложения на скобки - так не нужно помнить про минус из формулы (имеется в виду `x_1+x_2 = -\frac{b}{a}`). Достаточно подобрать два таких числа, сумма которых равна среднему коэффициенту, а произведение - свободному члену.
Если нам нужно решение именно уравнения, то оно очевидно: корни `x=-k`или `x=-l` (так как в этих случаях одна из скобок занулится, значит, будет равно нулю и все выражение).
На примере покажу алгоритм, как раскладывать квадратный многочлен на скобки.
Пример первый. Алгоритм разложения квадратного трехчлена на множители
Путь у нас есть квадртаный трехчлен `x^2+5x+4`.
Он приведенный (коэффициент у `x^2` равен единице). Корни у него есть. (Для верности можно прикинуть дискриминант и убедиться, что он больше нуля.)
Дальнейшие шаги (их нужно выучить, выполнив все тренировочные задания):
- Выполнить следующую запись: $$x^2+5x+4=(x \ldots)(x \ldots).$$ Вместо точек оставьте свободное место, туда будем дописывать подходящие числа и знаки.
- Рассмотреть все возможные варианты, как можно разложить число `4` на произведение двух чисел. Получим пары "кандидатов" на корни уравнения: `2, 2` и `1, 4`.
- Прикинуть, из какой пары можно получить средний коэффициент. Очевидно, что это `1, 4`.
- Записать $$x^2+5x+4=(x \quad 4)(x \quad 1)$$.
- Следующий этап - расставить знаки перед вставленными числами.
Как понять и навсегда запомнить, какие знаки должны быть перед числами в скобках? Попробуйте раскрыть их (скобки). Коэффициент перед `x` в первой степени будет `(± 4 ± 1)` (пока что знаков мы не знаем - нужно выбрать), и он должен равняться `5`. Очевидно, что здесь будут два плюса $$x^2+5x+4=(x + 4)(x + 1)$$.
Выполните эту операцию несколько раз (привет, тренировочные задания!) и больше проблем с этим не будет никогда.
Если нужно решить уравнение `x^2+5x+4`, то теперь его решение не составит труда. Его корни: `-4, -1`.
Пример второй. Разложение на множители квадратного трехчлена с коэффициентами различных знаков
Пусть нам нужно решить уравнение `x^2-x-2=0`. Навскидку дискриминант положительный.
Идем по алгоритму.
- $$x^2-x-2=(x \ldots) (x \ldots).$$
- Разложение двойки на целые множители есть только одно: `2 · 1`.
- Пропускаем пункт - выбирать не из чего.
- $$x^2-x-2=(x \quad 2) (x \quad 1).$$
- Произведение наших чисел отрицательное (`-2` - свободный член), значит, одно из них будет отрицательное, а другое - положительное.
Поскольку их сумма равна `-1` (коэффициент при `x`), то отрицательным будет `2` (интуитивное объяснение - двойка большее из двух чисел, оно сильнее "перетянет" в отрицательную сторону). Получим $$x^2-x-2=(x - 2) (x + 1).$$
Третий пример. Разложение квадратного трехчлена на множители
Уравнение `x^2+5x -84 = 0`.
- $$x+ 5x-84=(x \ldots) (x \ldots).$$
- Разложение 84 на целые множители: `4· 21, 6· 14, 12· 7, 2·42`.
- Поскольку нам нужно, чтобы разница (или сумма) чисел равнялась 5, то нам подойдет пара `7, 12`.
- $$x+ 5x-84=(x\quad 12) (x \quad 7).$$
- $$x+ 5x-84=(x + 12) (x - 7).$$
Надеюсь, разложение этого квадратного трехчлена на скобки понятно.
Если нужно решение уравнения, то вот оно: `12, -7`.
Задания для тренировки
Предлагаю вашему вниманию несколько примеров, которые легко решаются с помощью теоремы Виета. (Примеры взяты из журнала "Математика", 2002.)
- `x^2+x-2=0`
- `x^2-x-2=0`
- `x^2+x-6=0`
- `x^2-x-6=0`
- `x^2+x-12=0`
- `x^2-x-12=0`
- `x^2+x-20=0`
- `x^2-x-20=0`
- `x^2+x-42=0`
- `x^2-x-42=0`
- `x^2+x-56=0`
- `x^2-x-56=0`
- `x^2+x-72=0`
- `x^2-x-72=0`
- `x^2+x-110=0`
- `x^2-x-110=0`
- `x^2+x-420=0`
- `x^2-x-420=0`
Спустя пару лет после написания статьи появился сборник из 150 заданий для разложения квадратного многочлена по теореме Виета.
Ставьте лайки и задавайте вопросы в комментариях!
Разработка открытого урока
по алгебре в 8 классе
по теме: «Квадратный трехчлен. Разложение квадратного трехчлена на множители.»
Учитель математики КГУ СОШ №16 г.Караганды
Бекенова Г.М.
Караганда 2015
"Математику нельзя изучать наблюдая".
Ларри Нивен - профессор математики
Тема урока:
Квадратный трехчлен.
Разложение квадратного трехчлена на множители.
Цели урока:
1. Добиться от всех учащихся класса успешной отработки и применения знаний при разложении квадратного трехчлена на множители.
2. Способствовать: а) развитию самоконтроля и самообучения,
б) умению пользоваться интерактивной доской,
в) развитию математической грамотности, аккуратности.
3. Воспитывать умение грамотно, лаконично выражать свою мысль, толерантно относиться к точке зрения одноклассников, получать удовлетворение от достигнутых результатов.
Тип урока: комбинированный урок с дифференцированным и индивидуальным подходом, с элементами развивающего и опережающего обучения.
Место урока: третий урок по данной теме(основной), на первых двух ученики узнали определение квадратного трехчлена, научились находить его корни, познакомились с алгоритмом разложения квадратного трехчлена на множители, а это в дальнейшем поможет в решении уравнений, сокращении дробей, преобразовании алгебраических выражений.
Структура урока:
1 Актуализация знаний с дифференцированным подходом к учащимся.
2 Контроль- самопроверка ранее усвоенных знаний.
3 Изложение нового материала- частично поисковый метод.
4 Первичное закрепление изученного, индивидуально- дифференцированный подход.
5 Осмысление, обобщение знаний.
6 Постановка домашнего задания методом проблемного обучения.
Оборудование: интерактивная доска, обычная доска, карточки с заданиями, учебник «Алгебра 8», копировальная бумага и чистые листочки, символы физиогностики.
Ход урока
Организационный момент (1 минута).
1. Приветствие учащихся; проверка их готовности к уроку.
2. Сообщение цели урока.
І этап.
“Повторение - мать учения.”
1. Проверка домашнего задания. № 476 (б,г), №474, №475
2. Индивидуальная работа по карточкам (4 человека)(во время проверки домашнего задания)(5 минут)
ІІ этап.
"Доверяй, но проверяй"
Проверочная работа с самоконтролем.
Проверочная работа(через копировальную бумагу) с самопроверкой.
І вариантm ІІ вариан т
1) 2)
2. Разложить на множители квадратный трехчлен:
Ответы
к проверочной работе
"Доверяй, но проверяй."
1. Найти корни квадратного трехчлена:
І вариант ІІ вариа н т
2. Разложить квадратный трехчлен на множители:
1) (X-3) (X+5); 1) (X+9) (X-7)
2) 9X (X-14); 2) 8X(X-16);
3) 4 (X-6) (X+6). 3) 7 (X-3) (X+3).
Несколько ярких ответов отметить.
Вопрос учащимся:
Как вы думаете, где можно применить разложение квадратного трехчлена на множители?
Верно:при решении уравнений,
при сокращении дробей,
в преобразовании алгебраических выражений.
ІІІ этап
” Уменье и труд все перетрут ” (10 минут)
1. Рассмотрим применение разложения квадратного трехчлена на множители при сокращении дробей. Работа учащихся у доски.
Сократить дробь:
2. А теперь рассмотрим применение разложения квадратного трехчлена на множители в преобразованиях алгебраических выражений.
Учебник. Алгебра 8. стр. 126 № 570 (б)
А теперь покажите, как вы применяете разложение квадратного трехчлена на множители.
IV этап
"Куй железо, пока горячо!"
Самостоятельная работа (13 минут)
І вариант ІІ вариант
Сократить дробь:
5. Я понял что…….
6. Теперь я могу…….
7. Я почувствовал что…..
8. Я приобрёл….
9. Я научился…….
10.У меня получилось………
11.Я смог….
12. Я попробую……
13. Меня удивило…..
14. Урок дал мне для жизни….
15. Мне захотелось….
Информация о домашнем задании: на следующий урок принести домашнюю самостоятельную работу, которую получили неделю назад.
Домашняя самостоятельная работа.
І вариант І І вариант
№ 560 (а,в) № 560 (б,г)
№ 564 (а,в) № 564(б,г)
№ 566 (а) № 566 (б)
№ 569 (а) № 569 (б)
№ 571 (а,в) № 571 (б,г)
Урок окончен.
Найдем сумму и произведение корней квадратного уравнения. Используя формулы (59.8) для корней приведенного уравнения, получим
(первое равенство очевидно, второе получается после несложного вычисления, которое читатель проведет самостоятельно; удобно использовать формулу для произведения суммы двух чисел на их разность).
Доказана следующая
Теорема Виета. Сумма корней приведенного квадратного уравнения равна второму коэффициенту с противоположным знаком, а их произведение равно свободному члену.
В случае неприведенного квадратного уравнения следует в формулы (60.1) подставить выражения формулы (60.1) примут вид
Пример 1. Составить квадратное уравнение по его корням:
Решение, а) Находим уравнение имеет вид
Пример 2. Найти сумму квадратов корней уравнения не решая самого уравнения.
Решение. Известны сумма и произведение корней. Представим сумму квадратов корней в виде
и получим
Из формул Виета легко получить формулу
выражающую правило разложения квадратного трехчлена на множители.
В самом деле, напишем формулы (60.2) в виде
Теперь имеем
что и требовалось получить.
Вышеуказанный вывод формул Виета знаком читателю из курса алгебры средней школы. Можно дать другой вывод, использующий теорему Безу и разложение многочлена на множители (пп. 51, 52).
Пусть корни уравнения тогда по общему правилу (52.2) трехчлен в левой части уравнения разлагается на множители:
Раскрывая скобки в правой части этого тождественного равенства, получим
и сравнение коэффициентов при одинаковых степенях даст нам формулы Виета (60.1).
Преимущество этого вывода состоит в том, что его можно применить и к уравнениям высших степеней с тем, чтобы получить выражения коэффициентов уравнения через его корни (не находя самих корней!). Например, если корни приведенного кубического уравнения
суть то согласно равенству (52.2) находим
(в нашем случае Раскрыв скобки в правой части равенства и собрав коэффициенты при различных степенях получим
Мир погружён в огромное количество чисел. Любые исчисления происходят с их помощью.
Люди учат цифры для того, чтобы в дальнейшей жизни не попадаться на обман. Необходимо уделять огромное количество времени, чтобы быть образованным и рассчитать собственный бюджет.
Математика - это точная наука, которая играет большую роль в жизни. В школе дети изучают цифры, а после, действия над ними.
Действия над числами бывают совершенно разными: умножение, разложение, добавление и прочие. Помимо простых формул, в изучении математики используют и более сложные действия. Существует огромное количество формул, по которым узнают любые значения.
В школе, как только появляется алгебра, в жизнь школьника добавляются формулы упрощения. Бывают уравнения, когда неизвестных числа два, но найти простым способом не получится. Трёхчлен - соединение трёх одночленов, с помощью простого метода отнимания и добавления. Трёхчлен решается с помощью теоремы Виета и дискриминанта.
Формула разложения квадратного трёхчлена на множители
Существуют два правильных и простых решения примера :
- дискриминант;
- теорема Виета.
Квадратный трёхчлен имеет неизвестный в квадрате, а также число без квадрата. Первый вариант для решения задачи использует формулу Виета. Это простая формула , если цифры, что стоят перед неизвестным, будут минимальным значением.
Для других уравнений, где число стоит перед неизвестным, уравнение необходимо решать через дискриминант. Это более сложное решение, но используют дискриминант намного чаще, нежели теорему Виета.
Изначально, для нахождения всех переменных уравнения необходимо возвести пример к 0. Решение примера можно будет проверить и узнать правильно ли подстроены числа.
Дискриминант
1. Необходимо приравнять уравнение к 0.
2. Каждое число перед х будет названо числами a, b, c. Так как перед первым квадратным х нет числа, то оно приравнивается к 1.
3. Теперь решение уравнения начинается через дискриминант:
4. Теперь нашли дискриминант и находим два х. Разница заключается в том, что в одном случае перед b будет стоять плюс, а в другом минус:
5. По решению два числа получилось -2 и -1. Подставляем под первоначальное уравнение:
6. В этом примере получилось два правильных варианта. Если оба решения подходят, то каждое из них является истинным.
Через дискриминант решают и более сложные уравнение. Но если само значение дискриминанта будет меньше 0, то пример неправильный. Дискриминант при поиске всегда под корнем, а отрицательное значение не может находиться в корне.
Теорема Виета
Применяется для решения лёгких задач, где перед первым х не стоит число, то есть a=1. Если вариант совпадает, то расчёт проводят через теорему Виета.
Для решения любого трёхчлена необходимо возвести уравнение к 0. Первые шаги у дискриминанта и теоремы Виета не отличаются.
2. Теперь между двумя способами начинаются отличия. Теорема Виета использует не только «сухой» расчёт, но и логику и интуицию. Каждое число имеет свою букву a, b, c. Теорема использует сумму и произведение двух чисел.
Запомните! Число b всегда при добавлении стоит с противоположным знаком, а число с остаётся неизменным!
Подставляя значения данные в примере, получаем:
3. Методом логики подставляем наиболее подходящие цифры. Рассмотрим все варианты решения:
- Цифры 1 и 2. При добавлении получаем 3, но если умножить, то не получится 4. Не подходит.
- Значение 2 и -2. При умножении будет -4, но при добавлении получается 0. Не подходит.
- Цифры 4 и -1. Так как в умножении стоит отрицательное значение, значит, одно из чисел будет с минусом. При добавлении и умножении подходит. Правильный вариант.
4. Остаётся только проверить, раскладывая числа, и посмотреть правильность подобранного варианта.
5. Благодаря онлайн-проверке мы узнали, что -1 не подходит по условию примера, а значит является неправильным решением.
При добавлении отрицательного значения в примере, необходимо цифру заносить в скобки.
В математике всегда будут простые задачи и сложные. Сама наука включает в себя разнообразие задач, теорем и формул. Если понимать и правильно применять знания, то любые сложности с вычислениями будут пустяковыми.
Математика не нуждается в постоянном запоминании. Нужно научится понимать решение и выучить несколько формул. Постепенно, по логическим выводам, можно решать похожие задачи, уравнения. Такая наука может с первого взгляда показаться очень тяжёлой, но если окунутся в мир чисел и задач, то взгляд резко изменится в лучшую сторону.
Технические специальности всегда остаются самыми востребованными в мире. Сейчас, в мире современных технологий, математика стала незаменимым атрибутом любой сферы. Нужно всегда помнить о полезных свойствах математики.
Разложение трёхчлена с помощью скобки
Кроме решения привычными способами, существует ещё один - разложение на скобки. Используют с применением формулы Виета.
1. Приравниваем уравнение к 0.
ax 2 + bx+ c = 0
2. Корни уравнения остаются такими же, но вместо нуля теперь используют формулы разложения на скобки.
ax 2 + bx+ c = a ( x – x 1) ( x – x 2)
2 x 2 – 4 x – 6 = 2 ( x + 1) ( x – 3)
4. Решение х=-1, х=3
Разложение квадратных трехчленов на множители относится к школьным заданиям, с которыми рано или поздно сталкивается каждый. Как его выполнить? Какова формула разложения квадратного трехчлена на множители? Разберемся пошагово с помощью примеров.
Общая формула
Разложение квадратных трехчленов на множители осуществляется решением квадратного уравнения. Это несложная задача, которую можно решить несколькими методами - нахождением дискриминанта, при помощи теоремы Виета, существует и графический способ решения. Первые два способа изучаются в средней школе.
Общая формула выглядит так: lx 2 +kx+n=l(x-x 1)(x-x 2) (1)
Алгоритм выполнения задания
Для того чтобы выполнить разложение квадратных трехчленов на множители, нужно знать теорему Вита, иметь под рукой программу для решения, уметь находить решение графически или искать корни уравнения второй степени через формулу дискриминанта. Если дан квадратный трехчлен и его надо разложить на множители, алгоритм действий такой:
1) Приравнять исходное выражение к нулю, чтобы получить уравнение.
2) Привести подобные слагаемые (если есть такая необходимость).
3) Найти корни любым известным способом. Графический метод лучше применять в случае, если заранее известно, что корни - целые и небольшие числа. Нужно помнить, что количество корней равно максимальной степени уравнения, то есть у квадратного уравнения корней два.
4) Подставить значение х в выражение (1).
5) Записать разложение квадратных трехчленов на множители.
Примеры
Окончательно понять, как выполняется это задание, позволяет практика. Иллюстрируют разложение на множители квадратного трехчлена примеры:
необходимо разложить выражение:
Прибегнем к нашему алгоритму:
1) х 2 -17х+32=0
2) подобные слагаемые сведены
3) по формуле Виета найти корни для этого примера сложно, потому лучше воспользоваться выражением для дискриминанта:
D=289-128=161=(12,69) 2
4) Подставим найденные нами корни в основную формулу для разложения:
(х-2,155) * (х-14,845)
5) Тогда ответ будет таким:
х 2 -17х+32=(х-2,155)(х-14,845)
Проверим, соответствуют ли найденные дискриминантом решения формулам Виета:
14,845 . 2,155=32
Для данных корней применяется теорема Виета, они были найдены правильно, а значит полученное нами разложение на множители тоже правильно.
Аналогично разложим 12х 2 +7х-6.
x 1 =-7+(337) 1/2
x 2 =-7-(337) 1/2
В предыдущем случае решения были нецелыми, но действительными числами, найти которые легко, имея перед собой калькулятор. Теперь рассмотрим более сложный пример, в котором корни будут комплексными: разложить на множители х 2 +4х+9. По формуле Виета корни найти не получится, и дискриминант отрицательный. Корни будут на комплексной плоскости.
D=-20
Исходя из этого, получаем нтересующие нас корни -4+2i*5 1/2 и -4-2i * 5 1/2 , поскольку (-20) 1/2 =2i*5 1/2 .
Получаем искомое разложение, подставив корни в общую формулу.
Еще один пример: нужно разложить на множители выражение 23х 2 -14х+7.
Имеем уравнение 23х 2 -14х+7 =0
D=-448
Значит, корни 14+21,166i и 14-21,166i. Ответ будет такой:
23х 2 -14х+7 =23(х-14-21,166i )*(х-14+21,166i ).
Приведем пример, решить который можно без помощи дискриминанта.
Пусть нужно разложить квадратное уравнение х 2 -32х+255. Очевидно, его можно решить и дискриминантом, однако быстрее в данном случае подобрать корни.
x 1 =15
x 2 =17
Значит х 2 -32х+255 =(х-15)(х-17).
