一元二次方程求根:判别式与求根公式4步

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一元二次方程求根的标准流程是4步:先把方程整理成 ax² + bx + c = 0(a ≠ 0)的一般形式并写出 a、b、c,再算判别式 Δ = b² − 4ac 判断根的情况,然后代入求根公式或用配方法求解,最后把根代回原方程验证。Δ > 0 时有两个不相等的实数根,Δ = 0 时有两个相等的实数根,Δ < 0 时无实数根。下面按这 4 步写一道完整例题,再补上配方法和另外两种判别式情况。

这套方法对应人教版九年级上册「一元二次方程」一章,公式写法与课本一致。

判别式与方法速查表

判别式 根的情况 例子 结果
Δ > 0 两个不相等的实数根 x² − 5x + 6 = 0 x₁ = 3,x₂ = 2
Δ = 0 两个相等的实数根 x² − 4x + 4 = 0 x₁ = x₂ = 2
Δ < 0 无实数根 x² + 2x + 5 = 0 Δ = −16
方法 适合的方程 要点
直接开平方法 (x + m)² = n 型 n ≥ 0 时两边开平方,别漏负根
因式分解法 能快速分解的 化成两个一次因式之积等于 0
配方法 二次项系数为 1、一次项系数为偶数的 两边同加一次项系数一半的平方
公式法 任何一元二次方程 Δ ≥ 0 时代入求根公式

选方法的顺序可以固定下来:先看能不能直接开平方,再看能不能一眼因式分解,都不行就配方或用公式。公式法对任何一元二次方程都管用,只是计算量最大,所以放在最后兜底。

求根公式是公式法的核心,注意 2a 是整个分子的分母,判别式整体写在根号里:

x=\frac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac}}{2a}\quad(b^2-4ac\geq0)

带判别式条件的一元二次方程求根公式

4步求根:一道完整例题

以 2x² − 3x − 2 = 0 为例。

第一步,写出系数。 方程已是一般形式,a = 2,b = −3,c = −2。系数连同正负号一起抄,这一步抄错,后面全错。

第二步,算判别式。 Δ = (−3)² − 4 × 2 × (−2) = 9 + 16 = 25,大于 0,有两个不相等的实数根。

第三步,代入公式。 注意 −b = 3,分母 2a = 4:

x=\frac{3\pm\sqrt{25}}{4}=\frac{3\pm5}{4},\quad x_1=2,\ x_2=-\frac{1}{2}

x₂ = −2/4 要约成 −1/2,约分方法见分数通分约分。

第四步,代回验根。 把 x = 2 代入:2 × 4 − 6 − 2 = 0;把 x = −1/2 代入:2 × 1/4 + 3/2 − 2 = 0。两根都满足原方程。也可以用根与系数的关系核对:x₁ + x₂ = 3/2 = −b/a,x₁x₂ = −1 = c/a,两条都对上。

本站编辑器里代入求根公式解出两个根

配方法与另外两种判别式情况

配方法。 解 x² + 6x − 7 = 0。常数项移到右边得 x² + 6x = 7,两边同加 3² = 9:

x^2+6x+9=16,\quad (x+3)^2=16,\quad x+3=\pm4

所以 x₁ = 1,x₂ = −7。代回检查:1 + 6 − 7 = 0,49 − 42 − 7 = 0。求根公式本身就是对一般式配方推出来的,两种方法得到的结果一定相同。

配方法解方程时两边同加九的推导

因式分解法。 速查表第一行的 x² − 5x + 6 = 0,找两个积为 6、和为 −5 的数,即 −2 和 −3,得 (x − 2)(x − 3) = 0,所以 x₁ = 2,x₂ = 3。能一眼看出分解时,这比套公式快;看不出来就别硬凑,直接回到公式法。

Δ = 0 的情况。 x² − 4x + 4 = 0 中 Δ = 16 − 16 = 0,方程可写成 (x − 2)² = 0,得 x₁ = x₂ = 2。答题时要写成两个相等的根,而不是只写一个 x = 2。

Δ < 0 的情况。 x² + 2x + 5 = 0 中 Δ = 4 − 20 = −16,负数在实数范围内不能开平方,直接写「原方程无实数根」。

求根公式从哪来:对一般式配方

公式记混时,用四行配方就能自己推回来。第一行,两边同除以 a,把常数项移到右边;第二行,两边同加一次项系数一半的平方,即 (b/2a)²,左边配成完全平方;第三行,右边通分后分子恰好是判别式,Δ ≥ 0 时两边开平方;第四行,移项得到求根公式(见下图)。

对一般式配方推出求根公式的四行过程

第三行开平方时,右边分母 √(4a²) 其实是 2∣a∣,但前面已经有 ±,a 的正负号被 ± 吸收,所以直接写 2a。这也说明 Δ 为什么决定根的个数:它正是第二行右边分子的符号。

常见错误

错误 典型表现 改法
未化成一般形式 由 x(x − 3) = 4 直接取 c = 0 先展开移项成 x² − 3x − 4 = 0,再取 c = −4
b 的符号 b = −3 时把 −b 写成 −3 −b = 3
分母只除一半 只把 √Δ 除以 2a 分子整体除以 2a
漏掉验根 分式方程化来的方程产生增根 代回原方程逐个检查

第一行那个方程的正确解法:Δ = 9 + 16 = 25,x = (3 ± 5)/2,得 x₁ = 4,x₂ = −1,代回 4 × 1 = 4、(−1) × (−4) = 4,都成立。

同类计算题的手算顺序见常用数学计算方法。

算完一道题,可以在本站做一件具体的事:把 2x² − 3x − 2 = 0 的四步(写系数、算 Δ、代公式、验根)在公式编辑器里每步一行录进去,按 Enter 换行、输入 / 出分数线,预览里根号和 ± 的位置与课本一致后再誊进作业。老师出讲义时,还可以把上面四行配方推导照样录一遍,切到文档编辑插进讲义正文。

延伸阅读

  • Markdown 公式换行:把多步推导写进笔记时,独立公式怎样单独成行
  • 分式方程增根:分式方程的检验步骤与含参数的题型

常见问题

判别式小于0怎么办?
判别式小于 0 说明方程在实数范围内无解,初中阶段直接写原方程无实数根即可,不用再往求根公式里代。高中学了复数以后,可以在复数范围内求出一对共轭虚根,例如 x 的平方加 2x 加 5 等于 0,判别式为负 16,两个根是负 1 加减 2i。