问题:x² – x – 7/4 = 0
接下来,我们将用多种方法解决这个一元二次方程,务求理解透彻。
方法一:配方法
配方法的核心思想是将方程左边配成一个完全平方项,然后利用平方根的性质求解。
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移项: 将常数项移到等式右边:
x² – x = 7/4 -
配方: 为了将左边配成 (x + a)² 或 (x – a)² 的形式,我们需要在方程两边同时加上 (系数/2)²。 x 的系数是 -1,所以我们加上 (-1/2)² = 1/4:
x² – x + 1/4 = 7/4 + 1/4 -
化简: 将方程左边写成完全平方的形式,并将右边化简:
(x – 1/2)² = 8/4 = 2 -
开平方: 两边同时开平方根:
x – 1/2 = ±√2 -
解方程: 解出 x 的两个值:
x = 1/2 ± √2因此,x₁ = 1/2 + √2 和 x₂ = 1/2 – √2
方法二:公式法 (求根公式)
这是最直接的方法,适用于任何一元二次方程 ax² + bx + c = 0。 求根公式如下:
x = (-b ± √(b² – 4ac)) / (2a)
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确定系数: 在我们的方程 x² – x – 7/4 = 0 中,a = 1, b = -1, c = -7/4
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代入公式: 将系数代入求根公式:
x = (1 ± √((-1)² – 4 * 1 * (-7/4))) / (2 * 1)
x = (1 ± √(1 + 7)) / 2
x = (1 ± √8) / 2
x = (1 ± 2√2) / 2
x = 1/2 ± √2因此,x₁ = 1/2 + √2 和 x₂ = 1/2 – √2
方法三:因式分解法 (尝试)
尽管因式分解法并非总是适用,但我们仍然可以尝试。然而,在这个例子中,直接因式分解并不容易,因为我们有两个无理数根。 但为了完整性,我们也可以从根入手反向尝试构造因式。
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已知根: 我们已经知道 x₁ = 1/2 + √2 和 x₂ = 1/2 – √2 是方程的解。
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构造因式: 相应的因式为 (x – (1/2 + √2)) 和 (x – (1/2 – √2))
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展开: 将这两个因式相乘:
(x – (1/2 + √2)) * (x – (1/2 – √2)) = (x – 1/2 – √2) * (x – 1/2 + √2)我们可以将其视为差的平方公式的应用:(a – b)(a + b) = a² – b², 其中 a = x – 1/2, b = √2
所以,展开后得到:
(x – 1/2)² – (√2)² = x² – x + 1/4 – 2 = x² – x – 7/4这与原始方程相符,确认了我们的根是正确的。 但要 直接 从原始方程找到这样的因式分解是很困难的。
总结
- 配方法 通过将方程转化为完全平方形式来求解,有助于理解平方根的本质。
- 公式法 是通用的方法,适用于所有一元二次方程,但需要记住公式。
- 因式分解法 在某些情况下非常有效,但并非总是适用,且对于非整数解的方程可能很困难。
对于本题,配方法和公式法是最有效和直接的求解途径。 因式分解法虽然也能验证答案,但从题干直接出发不易分解。 三种方法殊途同归,都得到了相同的解: x = 1/2 + √2 和 x = 1/2 – √2 。