□柴玉宏
(杭州市豐潭中學(xué),浙江杭州 310012)
一元二次方程是初中代數(shù)中的一個(gè)重要內(nèi)容,也是近幾年中考數(shù)學(xué)的一個(gè)熱門考點(diǎn),特別是解含有字母系數(shù)的一元二次方程問題,是初三學(xué)習(xí)二次函數(shù)圖象和性質(zhì)的基礎(chǔ),也是高中數(shù)學(xué)的參數(shù)思想在初中的初步滲透.在教學(xué)實(shí)踐中筆者發(fā)現(xiàn),有時(shí)題目難度不大,但學(xué)生卻容易出錯(cuò),其中解題過程中忽視隱含條件是一個(gè)主要原因.在解含有字母系數(shù)的一元二次方程時(shí),學(xué)生經(jīng)常容易忽視題設(shè)中的隱含條件,只考慮已經(jīng)給出的明顯條件,缺乏挖掘題目中隱含條件的能力,往往得出不滿足題意的結(jié)果,或者遺漏某些滿足題意的結(jié)果,從而導(dǎo)致解題錯(cuò)誤.
挖掘題目中的隱含條件,需要有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、熟練的基本技能、靈活的思維能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕忸}方法,根據(jù)筆者多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),本文通過列舉一些一元二次方程討論根時(shí)忽視隱含條件的易錯(cuò)題為范例進(jìn)行分析,從題設(shè)所及的數(shù)學(xué)概念、關(guān)系式、定理等方面的具體特征入手,通過分析、比較、觀察和聯(lián)想等方法,挖掘和轉(zhuǎn)化題設(shè)中的隱含條件,整理與歸納含有字母系數(shù)的一元二次方程平時(shí)容易出錯(cuò)的幾類問題,提高解題能力,培養(yǎng)良好的數(shù)學(xué)素養(yǎng)和習(xí)慣,使易錯(cuò)題變成易對(duì)題,力爭(zhēng)達(dá)到解題“會(huì)而必對(duì),對(duì)而必全”的效果.
若方程ax2+bx+c=0 有兩個(gè)實(shí)數(shù)根,則這個(gè)方程一定是一個(gè)一元二次方程,即a≠0.若a=0,這個(gè)方程就是一元一次方程,它只有一個(gè)實(shí)數(shù)根,不可能有兩個(gè)實(shí)數(shù)根,所以當(dāng)已知方程有兩個(gè)實(shí)數(shù)根時(shí),要注意隱含的條件a≠0.
例1當(dāng)m為何值時(shí),方程mx2-2(m+2)x+m+5=0無實(shí)數(shù)根?對(duì)于這個(gè)m值的范圍方程(m-5)x2-2(m+2)x+m=0 是否有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根?
錯(cuò)解再現(xiàn)∵方程mx2-2(m+2)x+m+5=0無實(shí)數(shù)根,∴Δ<0.
即Δ=[ - 2(m+2)]2-4m(m+5)<0,解得m>4.
由方程(m-5)x2-2(m+2)x+m=0,得Δ1=[ - 2(m+2)]2-4(m-5)m=36m+16.
當(dāng)m>4 時(shí),有36m+16>0.
∴方程(m-5)x2-2(m+2)x+m=0 有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根.
錯(cuò)因解析當(dāng)m=5時(shí),同時(shí)能滿足m>4 與36m+16>0 兩個(gè)條件,但是第二個(gè)方程(m-5)x2-2(m+2)x+m=0 當(dāng)m=5 時(shí)變成一元一次方程,不可能有兩個(gè)不相等實(shí)數(shù)根,所以有錯(cuò)誤,忽視了第二個(gè)方程二次項(xiàng)系數(shù)不等于0這個(gè)隱含條件.同時(shí)也要考慮第一個(gè)方程二次項(xiàng)系數(shù)m≠0.
正確解法∵方程mx2-2(m+2)x+m+5=0無實(shí)數(shù)根,∴Δ<0,m≠0.
即 Δ=[ - 2(m+2)]2-4m(m+5)<0 ,m≠0,解得m>4.
由方程(m-5)x2-2(m+2)x+m=0,得Δ1=[- 2(m+2)]2-4(m-5)m=36m+16.
當(dāng)m>4,且m≠5時(shí),有 36m+16>0.
∴方程(m-5)x2-2(m+2)x+m=0 有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根.
若方程ax2+bx+c=0 有實(shí)數(shù)根,則可能有兩個(gè)或一個(gè)實(shí)數(shù)根兩種情況,即這個(gè)方程是一元二次方程或一元一次方程,所以要對(duì)二次項(xiàng)的系數(shù)進(jìn)行分類討論,要注意隱含的條件a=0和a≠0.
例2求證:關(guān)于x的方程mx2-(m+2)x+1=0必有實(shí)數(shù)根.
錯(cuò)解再現(xiàn)由Δ=[-(m+2)]2-4m=m2+4,∵m2>0,∴m2+4>0,即Δ>0.
∴方程mx2-(m+2)x+1=0 必有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根.
錯(cuò)因解析這個(gè)方程有實(shí)數(shù)根,但沒有說有兩個(gè)實(shí)數(shù)根,當(dāng)m=0時(shí),原方程變成-2x+1=也有實(shí)數(shù)根,所以證題過程不完整,只考慮二次項(xiàng)系數(shù)不等于0 時(shí)方程有兩個(gè)實(shí)數(shù)根的情況,沒有考慮二次項(xiàng)系數(shù)m=0時(shí)方程是一元一次方程有實(shí)數(shù)根的情況.
即 Δ>0,∴方程mx2-(m+2)x+1=0 必有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根.
∴關(guān)于x的方程mx2-(m+2)x+1=0 必有實(shí)數(shù)根.
數(shù)學(xué)問題是用數(shù)學(xué)語言(包括文字、符號(hào)、圖形)來表述的,題目中所提供的數(shù)學(xué)概念本身就包含著隱含條件,這些隱含條件不依賴于題目本身而獨(dú)立存在,所以在理解題意的基礎(chǔ)上更要理解數(shù)學(xué)概念本身的意義,理解概念的內(nèi)涵和外延,注意概念成立的條件.若方程ax2+bx+c=0 是一元二次方程,則隱含著a≠0,必有兩個(gè)實(shí)數(shù)根,或無實(shí)數(shù)根等條件.
例3已知方程(m-2)xm2-5m+8+x+5=0,當(dāng)m為何值時(shí)這個(gè)方程是一元二次方程?當(dāng)m為何值時(shí)這個(gè)方程是一元一次方程?
錯(cuò)解再現(xiàn)當(dāng)m2-5m+8=2,m2-5m+6=0,∴m=2 或m=3 時(shí)方程為一元二次方程.當(dāng)m2-5m+8=1,∵Δ<0,∴不存在m的值使這個(gè)方程是一元一次方程.
錯(cuò)因解析對(duì)于第一問來說,當(dāng)m=2時(shí)方程變?yōu)橐辉淮畏匠?,所以m=2 應(yīng)舍去.對(duì)于第二問只考慮了(m-2)xm2-5m+8為一次項(xiàng),得到m的值不存在,當(dāng)m=2時(shí)方程本身就變?yōu)橐辉淮畏匠蘹+5=0,遺漏了m=2.
正確解法當(dāng)m2-5m+8=2且m≠2時(shí)方程是一元二次方程,即m=3時(shí)方程為一元二次方程.
我大喜過望,立即把電話拔回去,卻聽見一個(gè)粗魯?shù)哪腥寺曇粽f,什么白麗筠黑麗筠,我這里沒有你要找的人。我知道她是用別人的手機(jī)發(fā)的短信,那個(gè)短信只能是白麗筠發(fā)給我的,她一定是回想起給我留下的告別信,怕我誤會(huì)她去自殺,借別人的手機(jī)給我發(fā)了這樣一條短信。
當(dāng)m2-5m+8=1 且m≠2,∵Δ<0,∴m不存在.
∴當(dāng)m=2時(shí)這個(gè)方程是一元一次方程.
一元二次方程根與系數(shù)的關(guān)系,也叫韋達(dá)定理,課本中的敘述是:如果x1,x2是一元二次方程ax2+bx+c=0 的兩個(gè)根,那么x1+x2=
韋達(dá)定理推導(dǎo)的前提是一元二次方程有兩個(gè)實(shí)數(shù)根,即一元二次方程首先要滿足Δ≥0,因此,在用韋達(dá)定理時(shí),要注意隱含條件Δ≥0.
例4已知2x2+kx-2k+1=0 的兩個(gè)實(shí)數(shù)根是a,b,且滿足求k的值.
錯(cuò)解再現(xiàn)由根與系數(shù)的關(guān)系,得a+b=
錯(cuò)因解析∵方程2x2+kx-2k+1=0 有兩個(gè)實(shí)數(shù)根,∴應(yīng)滿足Δ≥0 這一隱含條件,即k2-4×2(-2k+1)=k2+16k-8≥0,當(dāng)k=-11時(shí),Δ<0.
正確解法由根與系數(shù)的關(guān)系,得a+b=
又∵方程2x2+kx-2k+1=0有兩個(gè)實(shí)數(shù)根,∴Δ≥0.
即k2-4× 2(-2k+1)=k2+16k-8≥0,當(dāng)k=-11時(shí),Δ<0.
∴k=-11舍去,∴k=3.
隱含條件隱含在題設(shè)的某一個(gè)條件中,往往這個(gè)條件和解題需要的這個(gè)隱含條件是等價(jià)的,找到還相對(duì)容易一些,但有些隱含條件不是隱含在某一個(gè)條件中,而是深藏在題設(shè)幾個(gè)條件之間的關(guān)系中,要求仔細(xì)分析題意,清楚各條件之間的內(nèi)在關(guān)系,需要一定的“霧里看花”能力,盡快得到解題所需的隱含條件.
例5已知x,y為實(shí)數(shù),方程x2+2x-5=0,y2+2y-5=0,求的值.
錯(cuò)解再現(xiàn)∵x2+2x-5=0,y2+2y-5=0,
∴x,y是一元二次方程z2+2z-5=0的兩個(gè)實(shí)數(shù)根.
錯(cuò)因解析∵兩個(gè)方程x2+2x-5=0,y2+2y-5=0 的判別式Δ=22-4× 1×(-5)=24>0,只有在x≠y時(shí),x,y才是一元二次方程z2+2z-5=0 的兩個(gè)實(shí)數(shù)根,由韋達(dá)定理得x+y=-2,xy=-5,∴
還有一種情況是當(dāng)x=y時(shí),x=y=
正確解法∵每個(gè)方程x2+2x-5=0,y2+2y-5=0 的判別式Δ=22-4×1×(-5)=24>0,只有在x≠y時(shí),x,y才是一元二次方程z2+2z-5=0 的兩個(gè)實(shí)數(shù)根,由韋達(dá)定理得x+y=-2,xy=-5,∴
一元二次方程討論根時(shí),除了條件隱含在題中的概念、公式、定理應(yīng)用、已知條件的關(guān)系式中,還有些隱含條件是產(chǎn)生在解題過程中,要發(fā)現(xiàn)這些有用的隱含條件,需要更強(qiáng)的“火眼金睛”來及時(shí)捕捉.
如果x1,x2是一元二次方程ax2+bx+c=0的兩個(gè)根,那么由a,b,c的符號(hào)可以判斷隱含條件兩根的正負(fù).
例6若α,β是一元二次方程2x2+3x+1=0的兩根,求的值.
錯(cuò)解再現(xiàn)由韋達(dá)定理得
錯(cuò)因解析從解題的過程來看,似乎沒有問題,但這個(gè)答案顯然是錯(cuò)誤的,因?yàn)閷?duì)于任意兩個(gè)實(shí)數(shù)的值一定是大于0的,為什么答案會(huì)出現(xiàn)負(fù)數(shù)?因?yàn)榻忸}過程中忽視了隱含條件α<0,β<0,而這個(gè)條件是在解題過程中由產(chǎn)生的,因?yàn)閮蓚€(gè)數(shù)和為負(fù),積為正,則這兩個(gè)數(shù)同為負(fù)數(shù),不可能有α>0,β>0這種情況.
正確解法由韋達(dá)定理得
∵兩實(shí)數(shù)α,β和為負(fù)數(shù),積為正數(shù),∴α<0,β<0.
當(dāng)x為實(shí)數(shù),代數(shù)式ax2+bx的值等于c的隱含條件是關(guān)于x的一元二次方程ax2+bx=c有兩個(gè)實(shí)數(shù)根.
例7已知實(shí)數(shù)x,滿足(x2+2x)2+2x2+4x=15,求代數(shù)式x2+2x的值.
錯(cuò)解再現(xiàn)∵(x2+2x)2+2(x2+2x)-15=0,
分解因式得(x2+2x+5)(x2+2x-3)=0.
∴x2+2x=-5或x2+2x=3.
錯(cuò)因解析當(dāng)x2+2x=-5時(shí),一元二次方程x2+2x+5=0 無實(shí)數(shù)根,所以x2+2x=-5不存在.
正確解法由(x2+2x)2+2(x2+2x)-15=0,
分解因式得(x2+2x+5)(x2+2x-3)=0.
∴x2+2x=-5或x2+2x=3.
當(dāng)x2+2x=-5 時(shí),一元二次方程x2+2x+5=0無實(shí)數(shù)根,x2+2x=-5不存在.
∴x2+2x=3.
在解一元二次方程的應(yīng)用題時(shí),求出的根除了滿足方程的要求外,還要符合實(shí)際意義,即注意根的適用范圍、非負(fù)性、取整性等,要注意隱含條件,舍去不合題意的根.
例8在Rt△ABC中,∠C=90°,斜邊c=5,兩直角邊的長(zhǎng)a,b是一元二次方程x2-mx+2m-2=0的兩根,求m的值.
錯(cuò)解再現(xiàn)在Rt△ABC中,
∵∠C=90°,∴a2+b2=c2.
∵a2+b2=25,∴(a+b)2-2ab=25.又∵a+b=m,ab=2m-2,
∴m2-4m-21=0.
∴m1=7,m2=-3.
當(dāng)m1=7,m2=-3 時(shí),都滿足Δ>0,∴m=7或m=-3.
錯(cuò)因解析∵a,b是直角三角形的兩邊,m的值只能取正數(shù),應(yīng)舍去負(fù)數(shù).
正確解法在Rt△ABC中,
∵∠C=90°,∴a2+b2=c2.
∵a2+b2=25,∴(a+b)2-2ab=25.
又∵a+b=m,ab=2m-2.
∴m2-4m-21=0,∴m1=7,m2=-3.
當(dāng)m1=7,m2=-3時(shí),都滿足Δ>0,
∵a,b是直角三角形的兩邊,m的值只能取正數(shù),m=-3應(yīng)舍去,∴m=7.
總之,通過以上列舉的幾道典型例題的分析可以看出,隱含條件對(duì)解題的影響極大,它既干擾解題的思路,造成解題結(jié)果錯(cuò)誤或答案遺漏,又有解題的暗示作用,在解題時(shí)若能及時(shí)發(fā)現(xiàn)最有價(jià)值的隱含條件,問題就會(huì)迎刃而解.因此,在解題中要養(yǎng)成認(rèn)真審題、周密思考、思路嚴(yán)謹(jǐn)、過程完整的良好習(xí)慣,善于捕捉題設(shè)中的“蛛絲馬跡”,多角度、多方向、多層次地挖掘隱含條件,解題才能達(dá)到“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村”的效果.