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附加数学 · 二次函数

根与系数的关系

会解方程,题目却要你不解方程就作答。

对 ax² + bx + c = 0,设两根是 α 和 β。两根之和是 −b/a,两根之积是 c/a。用这两个结果,很多题目不用解方程就能答。

这一课属于二次函数。下一课的判别式则告诉你有几个根。

公式是怎样来的?

如果 α 和 β 是根,那么 x² + (b/a)x + c/a = (x − α)(x − β) = x² − (α + β)x + αβ。比较系数,就得到 α + β = −b/a,αβ = c/a。

记住这个来源。忘了符号的时候,你可以自己把公式推出来。

例题:求和与积

这是一道原创例题。方程 3x² − 7x + 2 = 0 的两根是 α 和 β。求 α + β 和 αβ。

这里 a = 3,b = −7,c = 2。

α + β = −b/a = −(−7)/3 = 7/3。

αβ = c/a = 2/3。

解方程核对:3x² − 7x + 2 = (3x − 1)(x − 2),根是 1/3 和 2。和是 7/3,积是 2/3,两个结果都吻合。

由两根的关系求未知数

设 x² − 12x + k = 0 的一个根是另一个根的 3 倍。求 k。

  1. 设两根为 α 和 3α。
  2. 和:α + 3α = 12,所以 4α = 12,α = 3。
  3. 两根是 3 和 9。
  4. 积:k = 3 × 9 = 27。

核对:x² − 12x + 27 = (x − 3)(x − 9),两根是 3 和 9,9 确实是 3 的 3 倍。

怎样形成新的方程?

有些题目要你形成一个新方程,它的根和原方程的根有关。设 α 和 β 是 x² − 8x + 15 = 0 的根。求根为 α + 2 和 β + 2 的方程。

  1. 由原方程:α + β = 8,αβ = 15。
  2. 新的和:(α + 2) + (β + 2) = 8 + 4 = 12。
  3. 新的积:(α + 2)(β + 2) = αβ + 2(α + β) + 4 = 15 + 16 + 4 = 35。
  4. 方程:x² − 12x + 35 = 0。

核对:原方程的根是 3 和 5,所以新的根是 5 和 7。它们的和是 12,积是 35,吻合。

最容易丢分的失误

常见的失误是漏掉“和”前面的减号,写成 x² + 12x + 35 = 0。这个方程的根是 −5 和 −7,不是 5 和 7。

步骤 错误做法 正确做法
形式 x² + (和)x + (积) x² − (和)x + (积)
方程 x² + 12x + 35 = 0 x² − 12x + 35 = 0
根 −5 和 −7 5 和 7

检验很快。把想要的根 x = 5 代入。错误的方程得 25 + 60 + 35,不是零。正确的方程得 25 − 60 + 35 = 0。

自我检测

2x² − 10x + 3 = 0 的两根是 α 和 β。求 α + β、αβ,以及根为 3α 和 3β 的方程。

答案

这里 a = 2,b = −10,c = 3。

α + β = 10/2 = 5,αβ = 3/2。

根为 3α 和 3β:和 = 3(α + β) = 15,积 = 9αβ = 27/2。

方程:x² − 15x + 27/2 = 0,即 2x² − 30x + 27 = 0。

接下来学什么?

知道两根的和与积是一种工具。下一种工具是不解方程,就知道有几个根。接着读用判别式判断根的类型,再做练习题。

想让老师指出什么时候用和与积最快,可以看线上一对一附加数学补习。

常见问题

为什么两根之和是 −b/a?

把 (x − α)(x − β) 展开得 x² − (α + β)x + αβ,再和 x² + (b/a)x + c/a 比较系数,就得到 α + β = −b/a,αβ = c/a。记不住符号的时候,用这个方法现场推出来。

什么时候用根的和与积,什么时候直接解方程?

题目不要求具体的根,只问和、积,或者用它们组成的式子,就用和与积。根很容易因式分解而且题目要具体的值,直接解方程。

形成新方程,为什么前面是减号?

新方程写成 x² − (新的和)x + 新的积 = 0。漏掉减号,方程的根就会变成相反数。写完可以代入一个想要的根,检查是否为零。

如果遇到“形成新方程”的题目就不知道从哪里下手,一对一的老师可以在你的新题上示范,什么时候用和与积是最快的路。

  • 为孩子安排线上一对一课程,由经验丰富的老师授课。
  • 第一堂是一小时试听课,RM50 起。学费在预约前就先谈好。
  • 对老师满意就继续上课,每堂约 1.5 小时;不满意可以要求换老师。