问题:x² – 2x – 3 = 0 的解
这看似简单的二次方程,却蕴藏着数学的魅力。我们来抽丝剥茧,用多种方法将其彻底解开。
1. 因式分解法:最直接的巧劲
观察方程,我们尝试将其分解成两个一次因式的乘积。寻找两个数,它们的乘积为 -3,和为 -2。这两个数显而易见是 -3 和 1。
因此,x² – 2x – 3 = (x – 3)(x + 1) = 0
这意味着,(x – 3) = 0 或者 (x + 1) = 0
由此,我们直接得到两个解:
- x = 3
- x = -1
因式分解法简单快捷,但依赖于我们对数字的敏感度。
2. 公式法:通用解药
公式法是解二次方程的万能钥匙,适用于任何形式的 ax² + bx + c = 0 方程。
公式为:x = (-b ± √(b² – 4ac)) / 2a
对于我们的方程 x² – 2x – 3 = 0,a = 1,b = -2,c = -3。将其代入公式:
x = (2 ± √((-2)² – 4 * 1 * -3)) / (2 * 1)
x = (2 ± √(4 + 12)) / 2
x = (2 ± √16) / 2
x = (2 ± 4) / 2
因此,有两个解:
- x = (2 + 4) / 2 = 6 / 2 = 3
- x = (2 – 4) / 2 = -2 / 2 = -1
公式法虽然步骤稍多,但胜在适用性广,不易出错。
3. 配方法:揭示方程的本质
配方法通过将二次方程转化为完全平方的形式来求解。
首先,将方程 x² – 2x – 3 = 0 变形为:
x² – 2x = 3
接下来,为了将左边配成完全平方,我们需要加上 (b/2)²,其中 b 是 x 的系数,即 -2。 (-2/2)² = 1
在等式两边同时加上 1:
x² – 2x + 1 = 3 + 1
(x – 1)² = 4
现在,对方程两边开平方:
x – 1 = ±√4
x – 1 = ±2
因此,有两个解:
- x = 1 + 2 = 3
- x = 1 – 2 = -1
配方法能够让我们更深刻地理解二次方程的结构,同时也是推导公式法的基础。
4. 图解法:直观的几何视角
我们可以将方程 x² – 2x – 3 = 0 看作函数 y = x² – 2x – 3。这个函数的图像是一个抛物线。方程的解就是抛物线与 x 轴的交点。
我们可以大致画出该抛物线的图像(开口向上,顶点坐标为 (1,-4))。通过观察图像,我们可以发现抛物线与 x 轴的交点大约在 x = 3 和 x = -1 的位置。
图解法可以帮助我们更直观地理解方程的解,但精度有限,通常用于验证结果。
总结:殊途同归
通过以上四种方法,我们都得到了相同的解:x = 3 和 x = -1。 每种方法都有其特点和适用性,选择哪种方法取决于个人偏好和具体情况。 重要的是理解每种方法的原理,并灵活运用。 解决了这个简单的二次方程,我们也就敲开了更高深数学问题的大门。