让我们深入剖析二次方程 x² – x – 7/4 = 0。我们将从多个角度出发,力求把它讲透。
1. 直接解法:公式法(万能钥匙)
这是最直接的方法。对于一般的二次方程 ax² + bx + c = 0,其解为:
x = [-b ± √(b² – 4ac)] / 2a
在本题中,a = 1, b = -1, c = -7/4。 代入公式:
x = [1 ± √((-1)² – 4 * 1 * (-7/4))] / (2 * 1)
x = [1 ± √(1 + 7)] / 2
x = [1 ± √8] / 2
x = [1 ± 2√2] / 2
所以,方程的两个解为:
x₁ = (1 + 2√2) / 2 ≈ 1.914
x₂ = (1 – 2√2) / 2 ≈ -0.914
2. 配方法:变形的艺术
配方法的核心是将方程变形为 (x + m)² = n 的形式。
-
第一步: 将常数项移到等号右边:
x² – x = 7/4 -
第二步: 等号两边同时加上 (b/2a)²,在本例中,(b/2a)² = (-1/2)² = 1/4:
x² – x + 1/4 = 7/4 + 1/4 -
第三步: 左边化为完全平方形式:
(x – 1/2)² = 8/4 = 2 -
第四步: 两边开平方:
x – 1/2 = ±√2 -
第五步: 移项得到解:
x = 1/2 ± √2
x = (1 ± 2√2) / 2
结果与公式法一致。 配方法虽然步骤稍多,但有助于理解平方项的本质。
3. 图形解法:可视化方程
可以将方程 x² – x – 7/4 = 0 视为函数 y = x² – x – 7/4。 方程的解就是函数图像与 x 轴的交点(即 y = 0 的点)。
这个函数是一个抛物线,开口向上,对称轴为 x = -b/2a = 1/2。 我们可以粗略地画出图像,观察它与 x 轴的交点,验证之前计算的结果。通过图像可以看到,抛物线确实与x轴有两个交点,一个在-1附近,另一个在2附近,与我们计算的结果相符。
4. 判别式:解的性质探测器
判别式 Δ = b² – 4ac 可以判断二次方程解的性质:
- Δ > 0:方程有两个不相等的实数根。
- Δ = 0:方程有两个相等的实数根(重根)。
- Δ < 0:方程没有实数根,有两个共轭复数根。
对于我们的方程,Δ = (-1)² – 4 * 1 * (-7/4) = 1 + 7 = 8 > 0。 这意味着方程有两个不相等的实数根,正如我们所计算的。
5. 韦达定理:根与系数的关系
韦达定理揭示了二次方程的根与系数之间的关系。 对于方程 ax² + bx + c = 0,设两根为 x₁ 和 x₂,则:
- x₁ + x₂ = -b/a
- x₁ * x₂ = c/a
在本题中:
- x₁ + x₂ = -(-1)/1 = 1
- x₁ * x₂ = -7/4
你可以将我们之前计算出的两个根 x₁ = (1 + 2√2) / 2 和 x₂ = (1 – 2√2) / 2 代入验证,它们确实满足这两个关系式。
总结:
我们通过公式法、配方法、图像法、判别式和韦达定理等多种方法,全面地分析了方程 x² – x – 7/4 = 0。 每种方法都从不同的角度揭示了方程的本质,加深了我们对二次方程的理解。 掌握这些方法,面对类似的二次方程,你就能游刃有余地解决问题。