濮磊
一元二次方程是继一元一次方程、二(三)元一次方程组、可化为一元一次方程的分式方程后,又一个常见的方程类型。如果说二(三)元一次方程组可以看成是一元一次方程在“元”上的推广,那么一元二次方程则是一元一次方程在“次”上的推广。解一元二次方程的基本策略是降次,即通过配方、因式分解等,将一个一元二次方程转化为两个一元一次方程来解。
随手翻开教材,摘抄一些熟悉的一元二次方程如下:
(1)x2=3;(2)(x+1)2=3;(3)x2+2x-2=0;(4)2x2-3x-4=0……
那么,当我们把它们放在一起的时候,你能看出它们之间的联系吗?原来,把方程(2)中的x+1看成x就变成了方程(1);方程(3)虽然是一般形式,但移项、配方后,竟然就是方程(2);方程(4)看起来系数不为1,但我们运用等式的性质,将方程两边同时除以2,然后再移项、配方,总可以变成方程(3)的形式……
大家一定感受到了这一点:方程(4)可以依次转化成(3)(2)(1)的形式,也就是说,会解方程(1),就等于会了“所有”,因为我们可以转化。
而我们又是怎样看方程(1)的呢?可以根据平方根的定义,直接开平方后转化为一次方程;也可以移项,得x2-3=0,于是(x+[3])·(x-[3])=0,这样一元二次方程也转化成两个一元一次方程,即x+[3]=0、x-[3]=0,方程的解显而易见。原来又是转化。
畅想一下,你能借助转化思想解决哪些更复杂的方程呢?
例1 解方程:(1)x3-9x=0;(2)(x2-x)2-8(x2-x)+12=0。
(1)是一个三次方程,没见过吧?不过,一定难不倒聪明的你。想到“转化”,可以设法降次。对于方程(2),如果展开,那该变成4次了。能不能不展开?观察一下方程的特点,能借助解二次方程的方法来解决吗?
解:(1)x3-9x=0。
x(x2-9)=0。
x(x+3)(x-3)=0。
x=0或x+3=0或x-3=0。
解得x1=0,x2=-3,x3=3。
(2)令m=x2-x,则原方程可写为m2-8m+12=0。
所以(m-2)(m-6)=0,解得m1=2,m2=6。
當m1=2时,x2-x=2,所以(x-2)(x+1)=0,解得x1=2,x2=-1;
当m2=6时,x2-x=6,所以(x-3)(x+2)=0,解得x3=3,x4=-2。
综上,方程的解为
x1=2,x2=-1,x3=3,x4=-2。
原来,“三次”也可以通过因式分解转化到“一次”。把(2)中的x2-x看成一个整体,最大的妙处在于降低了原方程的次数,这是很重要的转化方法。解决了上述问题,请试试解分式方程([xx-1])2-5([xx-1])-6=0吧。你一定能行!
转化要注意一些什么呢?
例2 解方程:[2x+3]=x。
我们会解上述的一些高次方程,但是遇到根号就要格外小心。根号下含有未知数的方程叫作无理方程。相信大家一看见它的样子,就联想到可以将方程两边平方转化为2x+3=x2的形式。但是,这又会带来什么“隐患”呢?请大家小心“操作”,认真“思考”哦。
解:两边平方,得2x+3=x2。
所以(x-3)(x+1)=0,解得x1=3,x2=-1。
检验:x=-1是增根,舍去。
所以x=3是原方程得解。
原来,无理方程可以通过平方等方法转化成我们熟悉的有理方程。但是,要注意增根的产生。例如上面的平方,可不是同解变换。细心的同学们一定发现了,例1最后的练习,我们如果把[xx-1]当成一个整体,会出现分式方程,同样需要检验。
最后,再让我们换个视角看问题。
例3 解方程:x3-2[2]x2+2x-[2]+1=0。
这是一个高次方程,我们未学过其解法,难以求解。如果我们换一个角度(“已知”和“未知”互换),即将[2]看作“未知数”,而将x看成“已知数”,则原方程可整理成x([2])2-(2x2+1)[2]+(x3+1)=0。
b2-4ac=(2x2+1)2-4x(x3+1)=4x2-4x+1=(2x-1)2。
解得[2]=x+1或[2]=[x2-x+1x]。
故方程可转化为一个一元一次方程[2]=x+1和一个一元二次方程x2-x+1=[2]x,从而不难求得这个高次方程的解。
理解了上述问题,请试试解方程:
9x-3x2-3+[14]x3+[12]x=0。
解:由9x-3x2-3[+14]x3[+12]x=0,得
x·32-(x2+1)·3+([14]x3[+12]x)=0。
b2-4ac=(x2+1)2-4x([14]x3[+12]x)=1>0,
解得3=[12]x或3=[x2+22x]。
当3=[12]x时,解得x=6。
当3=[x2+22x]时,解得x1=3-[7],x2=3+[7]。
经检验,x1=3-[7],x2=3+[7]是方程的解。
综上所述,方程的解为
x1=3-[7],x2=3+[7],x3=6。
转化在数学解题中无处不在,说到底,转化就是生疏化成熟悉,复杂化成简单,抽象化成直观,含糊化成明朗,同学们试着感悟转化的奥妙吧。
(作者单位:江苏省南京市第五十中学)