培玉 · 初中数学← 返回主页

九年级上册 · 第二十五章 一元二次方程

25.1 一元二次方程的概念

未知数带上了平方,方程该怎么看?从纸板折盒与循环赛场次出发,认识一元二次方程的三个条件、一般形式 \(ax^2+bx+c=0\),以及根的检验与整体代入。

本节导读 先修:5.1 方程 · 17.1 因式分解 · 本节路线

要用到:一元一次方程的概念与等式性质(回看 5.1)、整式乘法与乘方(回看 16.2)、因式分解(回看 17.1)。

  1. 从纸盒折叠底面积进入:为什么现实问题会出现二次方?
  2. 抽象出定义:整式、一个未知数、最高次数为 2,三者缺一不可。
  3. 建立一般形式 \(ax^2+bx+c=0\):为什么必须咬定 \(a \ne 0\)?各项系数如何认准符号。
  4. 理解方程的“根”:代入左右两边验算,掌握整体代入求值技巧。
  5. 动手试验:在纸盒折叠与循环赛场次中,观察未知数变化时数量关系怎样变化。
  6. 自检与巩固练习,注意三个常见错误。

一块长 \(20\) 厘米、宽 \(14\) 厘米的纸板,四角各剪去边长 \(x\) 厘米的小正方形,再折成无盖盒子。

底面积为 \(160\) 平方厘米时,可列式 \((20-2x)(14-2x)=160\)。展开后,\(x\) 的最高次数是几?先选一选。

看剪纸示意图(可选)

B。两个括号中的 \(-2x\) 相乘,得到 \(4x^2\),所以最高是 \(2\) 次。

详细解释

底面的长是 \((20-2x)\) 厘米,宽是 \((14-2x)\) 厘米,因此底面积为 \((20-2x)(14-2x)\)。

B。展开左边:\(280 - 40x - 28x + 4x^2 = 160\),整理得 \(4x^2 - 68x + 120 = 0\),两边同除以 4 得 \(x^2 - 17x + 30 = 0\)。未知数的最高次数是 2。

这和七年级学过的一元一次方程不同:方程是整式方程,只含一个未知数,未知数的最高次数是 2。这类方程叫作一元二次方程。

1. 先认识几个词:什么是一元二次方程?

前置知识:方程的概念与解(回看 5.1)。判断一个方程是不是一元二次方程,要看是否同时满足三个条件:

直觉微图解 ①判断方程类型:逐条检查三个条件

对比一一元一次方程 vs 一元二次方程

一元一次方程形如 \(ax+b=0\)(\(a \ne 0\)),未知数最高次数是 1,在实数范围内有且仅有 1 个解;一元二次方程最高次数是 2,最多可以有 2 个实数根。

对比二判断前必须先“移项化简”

看似有二次项的式子不一定是二次方程!例如 \((x+1)^2 = x^2 + 3x\),展开后两边都有 \(x^2\),抵消后变成 \(2x+1=3x\),本质是一元一次方程。必须整理为右边为 0 后再下结论。

建模前:本节的学习范围

本页花圃和赛程是现代自编模型;本节先认识、列出方程,开平方和配方法到25.2再研究。

2. 核心点一:一般形式与系数符号

任何一个一元二次方程经过移项、合并同类项,都可以化成如下标准形式:

\(\color{#B5452F}{ax^2} + \color{#2F7A56}{bx} + \color{#966524}{c} = 0 \quad (\mathbf{a \ne 0})\)

\(ax^2\) 是二次项,\(bx\) 是一次项,\(c\) 是常数项。

其中 \(a\) 叫作二次项系数,\(b\) 叫作一次项系数,\(c\) 叫作常数项。各项系数必须带着前面的正负号!

直觉微图解 ②为什么规定二次项系数 \(a \ne 0\)?

示范例题 1:化一般形式与识别各项系数

题目:将方程 \(3x(x - 2) = 2(x + 1) - 5\) 化成一元二次方程的一般形式,并指出二次项系数、一次项系数和常数项。

① 读懂题意:两边都有带括号的整式,目标是去括号、移项合并,整理成 \(ax^2+bx+c=0\) 的形式。

② 想办法:左边用单项式乘多项式展开,右边去括号;把所有项都移到等号左边,右边留 0;按降幂排列提取系数。

③ 执行与检查:
去括号,得:\(3x^2 - 6x = 2x + 2 - 5\),即 \(3x^2 - 6x = 2x - 3\).
移项,得:\(3x^2 - 6x - 2x + 3 = 0\).
合并同类项,得一般形式:\(3x^2 - 8x + 3 = 0\).
对照 \(ax^2+bx+c=0\):二次项系数为 \(3\),一次项系数为 \(-8\)(注意负号!),常数项为 \(3\).

④ 回头看:检查移项变号:右边的 \(2x\) 移到左边变 \(-2x\),\(-3\) 移到左边变 \(+3\),没有遗漏。

自己试试 1:将一元二次方程 \(5x^2 - 1 = 4x\) 化为一般形式后,二次项系数、一次项系数、常数项分别是( )

C。移项得 \(5x^2 - 4x - 1 = 0\)。注意一次项 \(4x\) 从右边移到左边要变号为 \(-4x\),所以一次项系数是 \(-4\);常数项原本就在左边,保持 \(-1\)。选 A 是移项忘记变号。

示范例题 2:含字母参数的一元二次方程条件判断

题目:已知关于 \(x\) 的方程 \((k + 1)x^{|k-1|} + 3x - 1 = 0\) 是一元二次方程,求 \(k\) 的值。

① 读懂题意:方程已整理为一般形式,未知数是 \(x\),含有待定常数 \(k\);题干明确指出它是“一元二次方程”。

② 想办法:根据一元二次方程的定义,需要同时满足两个条件:最高次数必须等于 2,即 \(|k-1| = 2\);二次项系数不能为 0,即 \(k + 1 \ne 0\)。解出两个条件并求交集。

③ 执行与检查:
由未知数的最高次数为 2,得:\(|k-1| = 2 \implies k = 3\) 或 \(k = -1\).
由二次项系数不能为 0,得:\(k + 1 \ne 0 \implies k \ne -1\).
综合两条件,排除 \(k = -1\),得 \(k = 3\).

④ 回头看:若误取 \(k = -1\),二次项系数 \(k + 1 = 0\),方程变成 \(3x - 1 = 0\),退化为一元一次方程,不合题意;故必须舍去 \(k = -1\)。

3. 核心点二:方程的解(根)与代入验算

使一元二次方程左右两边相等的未知数的值,叫作一元二次方程的解,一元方程的解也常称为根。判断一个数值是不是方程的根,唯一的法则就是代入计算两边是否相等。

直觉微图解 ③天平平衡验根器:对于方程 \(x^2 - 3x + 2 = 0\)

示范例题 3:已知方程的根,整体代入求代数式的值

题目:已知 \(m\) 是关于 \(x\) 的一元二次方程 \(x^2 + 2x - 4 = 0\) 的一个实数根,求代数式 \(3m^2 + 6m - 5\) 的值。

① 读懂题意:已知 \(m\) 是方程的根,但我们还没学求根公式,不能直接解出 \(m\)。要求的是一个含 \(m\) 的多项式的值。

② 想办法:根据根的定义,\(m\) 代入原方程必然成立,得到恒等式 \(m^2 + 2m - 4 = 0 \implies m^2 + 2m = 4\)。观察目标式 \(3m^2 + 6m - 5\),前面两项提公因数 3,恰好包含整体 \((m^2+2m)\)!

③ 执行与检查:
因为 \(m\) 是方程 \(x^2 + 2x - 4 = 0\) 的根,所以:
\(m^2 + 2m - 4 = 0 \implies m^2 + 2m = 4\).
将 \(m^2 + 2m = 4\) 整体代入所求式:
\(3m^2 + 6m - 5 = 3(m^2 + 2m) - 5 = 3\times 4 - 5 = 12 - 5 = 7\).

④ 回头看:已知一个数是方程的根,可以把它代入方程得到等式,再整体代换、化简求值,不必先解出这个根。

自己试试 2:若 \(x = 2\) 是一元二次方程 \(x^2 + ax - 8 = 0\) 的一个根,则常数 \(a\) 的值为( )

B。直接代入 \(x = 2\):\(2^2 + 2a - 8 = 0 \implies 4 + 2a - 8 = 0 \implies 2a - 4 = 0 \implies a = 2\)。选 A 是移项变号弄错。

自己试试 3:已知 \(t\) 是一元二次方程 \(x^2 - 3x - 1 = 0\) 的根,则代数式 \(2t^2 - 6t + 2024\) 的值为( )

A。因为 \(t\) 是根,所以 \(t^2 - 3t - 1 = 0 \implies t^2 - 3t = 1\)。所求式子提取公因式:\(2(t^2 - 3t) + 2024 = 2\times 1 + 2024 = 2026\)。

翻车现场 ①含参方程忽略二次项系数非零

题目说“关于 \(x\) 的一元二次方程 \((k-1)x^2 + 3x - 2 = 0\)”,很多同学只顾着算判别式或求根,却忘记第一步必须注明 \(k - 1 \ne 0 \implies k \ne 1\)。若 \(k=1\),方程退化为一次方程!

翻车现场 ②没有移项化简就急着数项

面对 \(2x^2 + 3 = 2x(x - 1)\),一眼看到有 \(2x^2\) 就判为二次方程;展开后右边也是 \(2x^2\),抵消后其实是 \(3 = -2x \implies 2x + 3 = 0\),是典型的一元一次方程。

翻车现场 ③系数带上了未知数或丢掉负号

对于 \(4x^2 - 7x + 5 = 0\),问一次项系数是多少,常见错误写成 \(-7x\)(包含了未知数)或者写成 \(7\)(丢了负号)。系数是数,不含字母未知数,一次项系数是 \(-7\)。

自己建一个模型:先设量,再写等量关系

这里不求根。你先决定用哪个量作未知数,写出自己的方程,再整理辨次数。草稿仅留在本页,可下载文字;不计入掌握统计,刷新会清空。

1 · 我来设量

按情境写出这个量的自然取值范围(先不解方程):

2 · 我来写关系、列方程

先自问:等号两边表示什么量,单位是否一致?循环赛中同一场是否计了两次?文字由你自核,机器只核下面方程的代数结构。

输入格式说明(不是答案)

使用所选字母、半角数字、小数(最多4位)、+ - * / ^ 和圆括号;一个等号。平方写 ^2,乘法可写 *,数字与字母或括号间也可省略乘号。分母只能是非零常数;连续乘除按从左到右,分数系数可加括号避免歧义。不支持全角数字、上标、科学计数法或其他字母;空格只隔开词元,不会把两个数拼起来。数值最多6位整数,式子最多160字符、最高支持4次。格式拒收不表示你的数学想法错误。

3 · 我来整理并说明

自核准则:两边是否都是整式?是否只有一个未知数?移项合并后哪一项最高、系数是否非零?有限个数值试算不能代替一般的整式变形。

再试:看见平方就一定是二次吗?

自行写一个含二次项、移项后会抵消的方程,先判断再核对。也可试试二次项系数很小但不为0的情形。

动手实验 ①长方形折盒底面积试验台:拖动裁切边长 \(x\)

长方形硬纸板长 \(20\text{ cm}\),宽 \(14\text{ cm}\)。四角裁去边长为 \(x\text{ cm}\) 的正方形(\(0 \lt x \lt 7\)),观察底面长宽与面积变化:

动手实验 ②(进阶)循环赛场次网络图:观察队伍数与比赛场次的关系

\(n\) 支队伍进行单循环比赛,每两队之间赛 1 场。拖动队伍数量 \(n\),观察网络中连线总数(比赛总场次)如何按 \(\frac{1}{2}n(n-1)\) 呈现二次增长:

1. 直接用:下列方程中,属于一元二次方程的是( )

D。A 选项没标明 \(a \ne 0\),若 \(a=0\) 就不是二次方程;B 选项分母含未知数是分式方程;C 选项含两个未知数是二元方程;D 选项是整式方程、含一个未知数且最高次数为 2,是一元二次方程。

2. 直接用:将一元二次方程 \(3x^2 = 2 - 5x\) 化为一般形式后,其二次项系数、一次项系数和常数项分别为( )

B。移项整理使右边为 0:\(3x^2 + 5x - 2 = 0\)。各项系数分别为 \(a=3, b=5, c=-2\)。

3. 易错题:若 \(x = -1\) 是关于 \(x\) 的一元二次方程 \(a x^2 + b x - 3 = 0\) 的一个根,则代数式 \(a - b + 2025\) 的值为( )

提示

将 \(x = -1\) 代入方程,注意 \((-1)^2 = 1\) 以及 \(b(-1) = -b\)。

A。把 \(x = -1\) 代入原方程:\(a(-1)^2 + b(-1) - 3 = 0 \implies a - b - 3 = 0 \implies a - b = 3\)。所以 \(a - b + 2025 = 3 + 2025 = 2028\)。

4. 综合题:已知关于 \(x\) 的一元二次方程 \(x^2 + px + q = 0\) 有一个根是 \(1\),则代数式 \(p + q + 2\) 的值是( )

提示

将 \(x = 1\) 代入方程,能得到 \(p+q\) 的整体数值。

B。代入 \(x = 1\) 得 \(1^2 + p(1) + q = 0 \implies 1 + p + q = 0 \implies p + q = -1\)。所以 \(p + q + 2 = -1 + 2 = 1\)。

巩固练习 1:若关于 \(x\) 的方程 \((m-2)x^{|m|}+3x-1=0\) 是一元二次方程,则 \(m\) 的值为( )

B。方程是一元二次方程,要求未知数最高次数为 2,即 \(|m|=2\),得 \(m=\pm 2\);同时二次项系数 \(m-2\ne 0\),即 \(m\ne 2\).所以 \(m=-2\),选 B.

巩固练习 2:已知 \(x=-2\) 是关于 \(x\) 的方程 \(x^2+kx-6=0\) 的一个根,则 \(k=\)______.

查看答案与解析,自行核对

答案:\(-1\)

把 \(x=-2\) 代入方程,得 \((-2)^2+k\times(-2)-6=0\),即 \(4-2k-6=0\),\(-2k-2=0\),解得 \(k=-1\).

本节真题与练习

真题 2 道、原创 1 道;共 3 道,含 1 道解答题;先做本节精选,也可查看全部题目。先自己做,提交后看答案和分步解析。

开始做本节练习

本节精选

正在加载精选题…

题型参照中考

不确定前面哪里没跟上?做一次摸底 →