师:好,同学们,上一个课时,我们复习了一元二次方程的概念和解法。这节课,我们将继续复习一元二次方程的其他应用。首先,我们来看根与系数的关系。对于关于 x 的一元二次方程 ax² + bx + c = 0,如果它有两个根 x₁ 和 x₂,那么 x₁ + x₂ = -b/a,x₁ * x₂ = c/a。请同学们注意两个前提:第一,二次项系数 a ≠ 0;第二,根的判别式 Δ ≥ 0。我们经常利用这个关系进行整体代入求值。下面我们一起看例一:已知 x₁、x₂ 是方程 2x² + 3x - 1 = 0 的两个根。在不解方程的前提下,求出下列四个代数式的值。
生:老师,我们首先根据根与系数的关系,算出 x₁ + x₂ = -3/2,x₁ * x₂ = -1/2。
师:很好。那么第一问,x₁² + x₂²,怎么用两根和与两根积来表示呢?
生:可以用完全平方公式的变形:x₁² + x₂² = (x₁ + x₂)² - 2x₁x₂。代入数值后,等于 (-3/2)² - 2 * (-1/2) = 9/4 + 1 = 13/4。
师:正确。第二问,x₂/x₁ + x₁/x₂,这是分式的加减,第一步应该怎么做?
生:先通分,变成 (x₂² + x₁²) / (x₁x₂)。分子就是刚才求的 x₁² + x₂²,分母是积的形式。代入后,得 (13/4) / (-1/2) = 13/4 * (-2) = -13/2。
师:很好。第三问,(x₁ - 3)(x₂ - 3),这是一个整式乘法。
生:展开括号,得 x₁x₂ - 3x₁ - 3x₂ + 9。其中 -3x₁ - 3x₂ = -3(x₁ + x₂)。整体代入:(-1/2) - 3*(-3/2) + 9 = -1/2 + 9/2 + 9 = 4 + 9 = 13。
师:嗯?再仔细算算,-1/2 + 9/2 等于多少?
生:哦,是 8/2 = 4。4 + 9 = 13。是的,答案是13。
师:第四问,(x₁ - x₂)²,如何表示?
生:(x₁ - x₂)² = (x₁ + x₂)² - 4x₁x₂。代入得 (-3/2)² - 4*(-1/2) = 9/4 + 2 = 9/4 + 8/4 = 17/4。
师:非常好。下面看例二:已知一个直角三角形的两直角边长恰好是方程 2x² - 8x + 7 = 0 的两根,则这个直角三角形的斜边长是多少?选项有:A. √3,B. 3,C. 6,D. 9。
生:设两直角边为 x₁、x₂,则 x₁ + x₂ = 4,x₁x₂ = 7/2。斜边 c 满足 c² = x₁² + x₂² = (x₁ + x₂)² - 2x₁x₂ = 16 - 7 = 9。所以 c = 3,选 B。
师:正确。我们再看例三:关于 x 的一元二次方程 x² + 2(m-1)x + m² - 1 = 0 有两个不相等的实数根 x₁、x₂。第一问,求实数 m 的取值范围;第二问,是否存在实数 m,使得等式 x₁² + x₂² + 4x₁x₂ = 16 成立?如果存在,求出 m 的值;如果不存在,请说明理由。
生:第一问,因为有两个不相等的实数根,所以 Δ > 0。这里 a=1,b=2(m-1),c=m²-1。Δ = [2(m-1)]² - 41(m²-1) = 4(m²-2m+1) - 4(m²-1) = 4m² - 8m + 4 - 4m² + 4 = -8m + 8。由 -8m + 8 > 0,得 m < 1。
师:对。第二问呢?注意利用已知等式和根与系数的关系。
生:因为有两个实数根,所以 x₁ + x₂ = -2(m-1) = 2(1-m),x₁x₂ = m² - 1。给定的等式是 x₁² + x₂² + 4x₁x₂ = 16。左边 x₁² + x₂² 可以写成 (x₁ + x₂)² - 2x₁x₂,所以等式变为 (x₁ + x₂)² - 2x₁x₂ + 4x₁x₂ = (x₁ + x₂)² + 2x₁x₂ = 16。代入: [2(1-m)]² + 2(m²-1) = 16。化简:4(1 - 2m + m²) + 2m² - 2 = 16 => 4 - 8m + 4m² + 2m² - 2 = 16 => 6m² - 8m + 2 = 16 => 6m² - 8m - 14 = 0 => 两边除以2:3m² - 4m - 7 = 0。解这个方程:(3m - 7)(m + 1) = 0,得 m₁ = 7/3,m₂ = -1。
师:这两个值都能要吗?
生:不能。由第一问,m < 1。所以 m = 7/3 > 1,应舍去。m = -1 符合条件。所以存在实数 m = -1。
师:很好。接下来我们复习一元二次方程的实际应用,包括变化率、传播、互赠握手、面积、利润等问题。先看变化率问题:设原值为 a,平均变化率为 x。若 x 为增长率,则两次变化后新值为 a(1+x)²;若为下降率,则为 a(1-x)²。传播问题:设原始病原为 1,一轮中一个传播给 x 个其他个体,两轮传播后总数为 b,则等式为 1 + x + (1+x)x = b,即 (1+x)² = b。互赠或握手问题:设人数为 x。若是单循环(如握手),总次数为 x(x-1)/2;若是双循环(如两队主客场赛),总次数为 x(x-1)。面积问题:注意用代数式表示长、宽等几何量。利润问题:总利润 = (售价 - 进价) × 销量,注意涨价或降价对销量的影响。
现在看例一:在一次会议中,每两人都握了一次手,共握手21次。设有 x 人,列方程。
生:这是单循环问题,方程是 x(x-1)/2 = 21。
师:对。例二:新冠肺炎传染问题。一人携带病毒,经过两轮传染后共有169人患病,假设每轮传染人数相同。求(1)每轮传染中平均每人传染几人?(2)若未隔离,第三轮后共有多少人患病?
