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完成方块

完成方块

在处理代数表达式时,用最简单的形式来看待它们总是有帮助的。这样,我们可以很容易地解决这些表达式,并确定可能涉及的模式。在这种情况下,我们想看看如何化简二次方程。到目前为止,我们已经学习了分解的方法,如分组和确定最大公因数。在这篇文章中,我们将介绍一个叫做完成正方形的新概念。我们将看到通过完成平方来求解二次方程的步骤以及它的应用示例。

完整的广场

形式的表达式 x + 一个 2 一个 n d x - 一个 2 都被称为完整的广场

展开第一个表达式,我们得到

x + 一个 2 x + 一个 x + 一个 x 2 + 2 一个 x + 一个 2

类似地,第二个表达式变成

x - 一个 2 x - 一个 x - 一个 x 2 - 2 一个 x + 一个 2

在扩张。

完成正方形是一种将二次方程简化为易于求解的代数表达式的方法。这种技术还可以用于确定二次方程的最大值或最小值,并帮助绘制图形。

这里的目的是转换二次方程的标准形式,使它看起来像上面的表达式。完成平方的一般公式如下。

对于二次方程, 一个 x 2 + b x + c 0 我们可以把这个表达式的平方化成这个形式

一个 x - h 2 + k 0

在哪里 h b 2 一个 一个 n d k c - b 2 4 一个 。这种形式被称为顶点的形式二次元的。

完成正方形的几何表示

那么完成正方形是什么意思呢?在我们讨论一些涉及二次方程的例子之前,理解这种方法背后的几何原理可能会有所帮助。让我们看看下面的图表。

完成广场,Aishah Amri - studyssmart Originals

在第一张图中,我们有一个红色的正方形和一个绿色的矩形。将这两个形状相加,我们得到了表达式

x 2 + b x

我们要重新排列它,使它看起来像一个正方形。将绿色矩形的宽度减半,我们得到 b 2 2

现在重新排列这两个绿色的小矩形,我们得到了第二张图。注意,我们在第二张图片的角落有一个缺失的部分。因此,为了完成这个正方形,我们需要加上蓝色正方形的面积, b 2 2 。完整的正方形如图3所示。我们可以用代数方法表示如下。

x 2 + b x + b 2 2 x + b 2 2

在这里,术语 b 2 2 完成正方形。

完成x型二次方程的平方2+ bx+ c

这里,我们将处理形式为x的二次方程2+ bx + c,这里是x的系数2是1。

平衡等式

在上一节中,重要的是要注意我们不能添加术语 b 2 2 而不是从初始表达式中减去它。如果我们不这样做,我们的等式就会完全改变。让我们用下面的例子来说明这一点。

完成二次方程的平方 x 2 + 4 x + 3. 0

解决方案

由上式可知,b = 4, c = 3。

要完成这个正方形,我们有

x 2 + 4 x + 4 2 2 + 3. - 4 2 2 0

注意,我们需要加 4 2 2 和减 4 2 2 来平衡这个等式。现在,注意到上面的前三项可以简化成一个完全平方的形式

x 2 + 4 x + 4 2 2 x + 4 2 2 x + 2 2

因此,方程变成

x 2 + 4 x + 3. 0 x 2 + 4 x + 4 2 2 + 3. - 4 2 2 0 x + 2 2 - 1 0

如你所见,我们把方程从标准形式变成了顶点形式h = -2 k = -1。

解完整方形表达式

从上面的例子中可以看到,变量x在完成的平方表达式中只出现了一次。这使得我们可以用基本代数解出x的方程。此外,这意味着我们不必通过执行二次公式来解决给定的二次方程的麻烦。让我们回到前面的例子。

解这个方程 x 2 + 4 x + 3. 0 通过完成正方形。

解决方案

之前,我们发现

x 2 + 4 x + 3. 0 x + 2 2 - 1 0

解出x,我们得到

x + 2 2 1 x + 2 ± 1 x ± 1 - 2 x - 1 - 2 一个 n d x 1 - 2

因此,我们得到了两个解 x - 3. 一个 n d x - 1

一个更快的方式来完成广场

在某些情况下,上述方法可能很难求解,特别是当我们给定系数较大的二次方程时。知道一个使计算更快的捷径总是很有帮助的。通过完成这个正方形,我们希望我们的表达式是顶点形式:

x - h 2 + k

展开这个表达式的第一项就得到了完全平方的定义。方程变成了,

x - h 2 + k x 2 - 2 h x + h 2 + k

这里的技巧是“强迫”我们给定的二次方程,使其呈现上述表达式的形式。让我们在前面的例子中尝试这种方法。

完成以下二次方程的平方:

x 2 + 4 x + 3. 0

解决方案

对于上面的二次方程,使用这个表达式 x 2 + 2 h x + h 2 + k 把左边表示为 x + h 2 + k

结合这两个表达式,我们有

x 2 + 4 x + 3. 0 x 2 + 2 h x + h 2 + k 0

从这里我们可以看出4x一定是2hx的形式,所以d = 2 2 2 x 4 x

常数3必须是h的形式2加上k,因为我们知道d = 2,

2 2 + e 3. e - 1

因此,我们得到

x 2 + 4 x + 3. 0 x + 2 2 - 1 0

就像我们之前解的那样。

在进入下一节之前,让我们展示另一个工作示例。

用完整的平方法求解二次方程 x 2 - 6 x - 12 0

解决方案

由上式可知,b = -6, c = -12。

然后我们注意到

x 2 - 6 x + 6 2 2 - 12 - 6 2 2 0

将前三项简化为完全平方项并求解,得到

x - 6 2 2 - 21 0 x - 3. 2 - 21 0

现在解出x

x - 3. 2 21 x - 3. ± 21 x ± 21 + 3. x - 21 + 3. 一个 n d x 21 + 3.

因此我们有两个解,精确到两个小数点

x - 21 + 3. - 1 58 x 21 + 3. 7 58

完成ax式二次方程的平方2+ bx+ c

在本节中,我们将处理形式为ax的二次方程2+ bx + c,这里是x的系数2不等于1。对于这种形式的二次方程,我们可以按照下面的步骤完成平方。

完成方块

步骤1:已知二次方程的标准形式 一个 x 2 + b x + c 0 所有的项都除以a,这就是x的系数2

x 2 + b 一个 x + c 一个 0

步骤2:移动术语 c 一个 到方程的右边。

x 2 + b 一个 x - c 一个

步骤3:完成等式左边的正方形。通过在等式右边加上相同的值来平衡等式

x 2 + b 一个 x + b 2 一个 2 - c 一个 + b 2 一个 2 x + b 2 一个 2 - c 一个 + b 2 4 一个 2 x + b 2 一个 2 b 2 - 4 一个 c 4 一个 2

步骤4:两边开平方根

x + b 2 一个 ± b 2 - 4 一个 c 4 一个 2 ± b 2 - 4 一个 c 4 一个 2 x + b 2 一个 ± b 2 - 4 一个 c 2 一个

步骤5:求出x

x ± b 2 - 4 一个 c 2 一个 - b 2 一个 x - b ± b 2 - 4 一个 c 2 一个

注意,我们已经用平方补全的方法推导了二次公式!

现在回到步骤3,我们已经推导出

x + b 2 一个 2 - c 一个 + b 2 一个 2

把右边的项移回左边

x + b 2 一个 2 + c 一个 - b 2 一个 2 0

将整个方程乘以a并化简,我们得到

一个 x + b 2 一个 2 + 一个 c 一个 - 一个 b 2 4 一个 2 0 一个 x + b 2 一个 2 + c - b 2 4 一个 0

注意,现在方程的形式是 一个 x - h 2 + k 0 在哪里

h b 2 一个 一个 n d k c - b 2 4 一个

这就是二次方程平方的一般形式我们一开始就提到过。下面是一些演示这一点的工作示例。

完成的正方形 10 x 2 - 2 x + 1 0 解出x。

解决方案

步骤1:将表达式除以a = 10

x 2 - 2 10 x + 1 10 0 x 2 - 1 5 x + 1 10 0

步骤2:移动术语 1 10 到另一边去

x 2 - 1 5 x - 1 10

步骤3:完成正方形并平衡等式 x 2 - 1 5 x + - 1 2 5 2 - 1 10 + - 1 2 5 2 x 2 - 1 5 x + 1 10 2 - 1 10 + 1 One hundred. x - 1 10 2 - 9 One hundred. x - 1 10 2 + 9 One hundred. 0

现在将整个方程乘以a = 10,我们得到顶点形式

10 x - 1 10 2 + 9 10 0

步骤4:两边开平方根

x - 1 10 ± - 9 One hundred. ± 9 One hundred. ± 3. 10

请注意记住这一点 - 1 c e 2 - 1

步骤5:解x,

x ± 3. 10 + 1 10

因此,我们有两个解决方案

x - 3. + 1 10 一个 n d x 3. + 1 10

完成的正方形 - 3. x 2 - 4 x + 8 0 解出x。

解决方案

步骤1:将表达式除以a = -3

x 2 - 4 - 3. x + 8 - 3. 0 x 2 + 4 3. x - 8 3. 0

步骤2:移动术语 - 8 3. 到另一边去

x 2 + 4 3. x 8 3.

步骤3:完成正方形并平衡等式

x 2 + 4 3. x + 4 2 3. 2 8 3. + 4 2 3. 2 x 2 + 4 3. x + 2 3. 2 8 3. + 2 3. 2 x + 2 3. 2 28 9 x + 2 3. 2 - 28 9 0

现在把整个方程乘以a = -3,我们得到顶点形式

- 3. x + 2 3. 2 + 28 3. 0

步骤4:两边开平方根

x + 2 3. ± 28 9 ± 2 7 3.

步骤5:解x,

x ± 2 7 3. - 2 3. ± 2 7 - 2 3.

因此,我们有两个解决方案

x - 2 7 + 1 3. 一个 n d 2 7 - 1 3.

求二次方程的最大值和最小值

完成平方还可以帮助我们确定给定二次方程的最大值和最小值。通过这样做,我们可以定位这个值,并更准确地绘制二次方程的图形。

顶点是图形上曲线由递减变为递增或由递增变为递减的一个点。这也被称为转折点。

最大值是图形中曲线的最高点。这也被称为最大拐点或局部最大值。

最小值是图形中曲线的最低点。这也被称为最小拐点或局部最小值。

对于一般形式的二次方程,图上的最大值和最小值满足以下两个条件。

二次方程的最大值和最小值的一般图,Aishah Amri - studyssmart Originals

实际上,如果x的系数2是正的,那么图像向下弯曲如果x的系数2是负的,那么曲线向上。由一般公式完成平方,当x的系数2是1,

x - h 2 + k 0

拐点或顶点的x和y坐标可以通过点(h, k)找到。同样,当x的系数2不是1,

一个 x - h 2 + k 0

拐点或顶点的x和y坐标,可以由同一个点找到,(h, k)注意ta的值不影响顶点的位置!

让我们寻找上一节最后两个示例的最大值和最小值。

确定是否为二次方程 10 x 2 - 2 x + 1 0 有最大值或最小值。因此,求出它的拐点的坐标。

解决方案

x的系数2是正的,因为a = 10。因此,我们有一个最小值。在这种情况下,曲线打开。由这个表达式的完全平方形式的推导,我们得到

10 x - 1 10 2 + 9 10 0

在这里, x 1 10

记住a的值不会改变顶点的x值!

因此,最小值为 9 10 x 1 10

最小拐点的坐标为 1 10 9 10 图表如下所示。

确定是否为二次方程 - 3. x 2 - 4 x + 8 0 有最大值或最小值。因此,求出它的拐点的坐标。

解决方案

x的系数2是负的,a = -3。因此,我们有一个最大值。在这种情况下,曲线向下打开。由这个表达式的完全平方形式的推导,我们得到

- 3. x + 2 3. 2 + 28 3. 0

在这里, x - 2 3.

因此,最大值为 28 3. x - 2 3.

最大拐点的坐标为 - 2 3. 28 3. 图表如下所示。

完成方块-关键要点

  • 对于二次方程 一个 x 2 + b x + c 0 完全平方式的标准形式是 一个 x - h 2 + k 0 在哪里 h - b 2 一个 一个 n d h c - b 2 4 一个
  • 完成正方形是一种常用的方法
    1. 简化二次方程
    2. 确定最大值或最小值
  • 为了完成平方和解二次方程,我们必须
    1. 表达式除以x的系数2
    2. 把第三项移到右边
    3. 完成正方形并平衡等式
    4. 两边开平方根
    5. 解x
  • 如果x的系数2是正的,那么我们就有一个最小值。
  • 如果x的系数2是负的,那么我们有一个最大值。
  • 拐点的坐标是(h, k)。

关于完成方格的常见问题

平方补全是一种用于简化二次方程并确定最大值或最小值的方法

通过平方补全来解二次方程,我们必须

  1. 表达式除以的系数x2
  2. 把第三项移到右边
  3. 完成正方形并平衡等式
  4. 两边开平方根
  5. 解出x

是的,所有的二次方程都可以通过完成平方来求解

完成平方的公式是(xd)2+e=0,其中d= -b /2a e=c-b2/ 4

通过平方补全来解二次方程,我们必须

  1. 表达式除以的系数x2
  2. 把第三项移到右边
  3. 完成正方形并平衡等式
  4. 两边开平方根
  5. 解出x

完成方块测验

问题

求二次方程平方的目的是什么?

显示答案

回答

简化二次方程并确定最大值或最小值

显示的问题

问题

通过完成平方来求解二次方程的五个步骤是什么?

显示答案

回答

  1. 表达式除以的系数x2
  2. 把第三项移到右边
  3. 完成正方形并平衡等式
  4. 两边开平方根
  5. 解出x

显示的问题

问题

如果的系数x2在给定的二次方程中是正的,我们得到什么样的转折点?


显示答案

回答

最小值

显示的问题

问题

如果的系数x2是负的,在给定的二次方程中,我们得到什么样的转折点?

显示答案

回答

最大值

显示的问题

问题

最大值是多少?还有什么术语描述这个?

显示答案

回答

最大值是图形中曲线的最高点。这也被称为最大拐点或局部最大值。


显示的问题

问题

最小值是多少?还有什么术语描述这个?


显示答案

回答

最小值是图形中曲线的最低点。这也被称为最小拐点或局部最小值。

显示的问题

问题

什么是顶点?还有别的词可以形容吗?

显示答案

回答

顶点是图形上曲线转弯的点。这也被称为转折点。

显示的问题

问题

对于一个带正项的二次方程x2坐标是多少(广告,e)给我们讲讲这个图吧?

显示答案

回答

曲线的最小值为ex =广告

显示的问题

问题

对于一个带负项的二次方程x2坐标是多少(广告,e)给我们讲讲这个图吧?

显示答案

回答

曲线的最大值为ex =广告

显示的问题

问题

任何二次方程都可以通过平方补全来解吗?

显示答案

回答

是的,所有的二次方程都是通过平方补全来解的

显示的问题

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