какие действия можно выполнять над квадратным трехчленом

Квадратный трехчлен. Разложение квадратного трехчлена на множители

Квадратный трехчлен – это многочлен вида \(ax^2+bx+c\) (\(a≠0\)).

Примеры не квадратных трехчленов:

Корень квадратного трехчлена:

Значение переменной \(x\), при котором квадратный трехчлен обращается в ноль, называют его корнем.

Пример:
У трехчлена \(x^2-2x+1\) корень \(1\), потому что \(1^2-2·1+1=0\)
У трехчлена \(x^2+2x-3\) корни \(1\) и \(-3\), потому что \(1^2+2-3=0\) и \((-3)^2-6-3=9-9=0\)

Чтобы найти корни квадратного трехчлена нужно решить соответствующее квадратное уравнение.

Например: если нужно найти корни для квадратного трехчлена \(x^2-2x+1\), приравняем его к нулю и решим уравнение \(x^2-2x+1=0\).

Готово. Корень равен \(1\).

Разложение квадратного трёхчлена на множители:

Квадратный трехчлен \(ax^2+bx+c\) можно представить как \(a(x-x_1)^2\), если дискриминант уравнения \(ax^2+bx+c=0\) равен нулю.

Квадратный трехчлен \(ax^2+bx+c\) не раскладывается на множители, если дискриминант уравнения \(ax^2+bx+c=0\) меньше нуля.

Например, у трехчленов \(x^2+x+4\) и \(-5x^2+2x-1\) – дискриминант меньше нуля. Поэтому разложить их на множители невозможно.

Пример. Разложите на множители \(2x^2-11x+12\).
Решение:
Найдем корни квадратного уравнения \(2x^2-11x+12=0\)

Полученный ответ, может быть, записать по-другому: \((2x-3)(x-4)\).

Пример. (Задание из ОГЭ) Квадратный трехчлен разложен на множители \(5x^2+33x+40=5(x++ 5)(x-a)\). Найдите \(a\).
Решение:
\(5x^2+33x+40=0\)
\(D=33^2-4 \cdot 5 \cdot 40=1089-800=289=17^2\)
\(x_1=\frac<-33-17><10>=-5\)
\(x_2=\frac<-33+17><10>=-1,6\)
\(5x^2+33x+40=5(x+5)(x+1,6)\)
Ответ: \(-1,6\)

Источник

Разложение квадратного трёхчлена на множители

Как разложить на множители квадратный трёхчлен

В прошлых уроках мы решали квадратные уравнения. Общий вид таких уравнений выглядел так:

Левая часть этого уравнения является квадратным трёхчленом.

Одним из полезных преобразований при решении задач является разложение квадратного трёхчлена на множители. Для этого исходный квадратный трёхчлен приравнивают к нулю и решают квадратное уравнение. В этом случае говорят, что выполняется поиск корней квадратного трёхчлена.

Полученные корни x₁ и x₂ следует подстáвить в следующее выражение, которое и станет разложением:

Таким образом, чтобы разложить квадратный трёхчлен на множители при помощи решения квадратного уравнения, нужно воспользоваться следующей готовой формулой:

Где левая часть — исходный квадратный трёхчлен.

Пример 1. Разложить на множители следующий квадратный трёхчлен:

Найдём корни квадратного трёхчлена. Для этого приравняем данный квадратный трёхчлен к нулю и решим квадратное уравнение:

В данном случае коэффициент b является чётным. Поэтому можно воспользоваться формулами для чётного второго коэффициента. Чтобы сэкономить время, некоторые подробные вычисления можно пропустить:

Если a равно единице (как в данном примере), то решение можно записать покороче:

Чтобы проверить правильно ли разложен квадратный трёхчлен на множители, нужно раскрыть скобки у правой части получившегося равенства.

Пример 2. Разложить на множители следующий квадратный трёхчлен:

Приравняем данный квадратный трёхчлен к нулю и решим уравнение:

Как и в прошлом примере коэффициент b является чётным. Поэтому можно воспользоваться формулами для чётного второго коэффициента:

Выполним проверку. Для этого раскроем скобки у правой части получившегося равенства. Если мы всё сделали правильно, то должен получиться квадратный трёхчлен 2x 2 − 14x + 24

Как это работает

Разложение квадратного трёхчлена на множители происходит, если вместо коэффициентов квадратного трёхчлена подстáвить теорему Виета и выполнить тождественные преобразования.

Для начала рассмотрим случай, когда коэффициент a квадратного трёхчлена равен единице:

Вспоминаем, что если квадратное уравнение является приведённым, то теорема Виета имеет вид:

Переменную c из теоремы Виета выражать не нужно — она уже выражена. Достаточно поменять местами левую и правую часть:

Теперь подставим выраженные переменные b и c в квадратный трёхчлен x 2 + bx + c

Раскроем скобки там где это можно:

В получившемся выражении выполним разложение многочлена на множители способом группировки. В данном случае удобно сгруппировать первый член со вторым, а третий с четвёртым:

Далее замечаем, что выражение ( x − x₁ ) является общим множителем. Вынесем его за скобки:

Но это был случай, когда исходный квадратный трёхчлен является приведённым. В нём коэффициент a равен единице. И соответственно, в формуле разложения такого квадратного трехчлена коэффициент a можно опустить.

Теперь рассмотрим случай, когда коэффициент a квадратного трёхчлена не равен единице. Это как раз тот случай, когда в формуле разложения присутствует перед скобками коэффициент a

Это потому что теорема Виета работает только для приведённых квадратных уравнений. А чтобы уравнение ax 2 + bx + c = 0 стало приведённым, нужно разделить обе его части на a

Далее чтобы квадратный трёхчлен вида ax 2 + bx + c разложить на множители, нужно вместо b и c подставить соответствующие выражения из теоремы Виета. Но в этот раз нам следует использовать равенства и

В получившемся выражении выполним разложение многочлена на множители способом группировки. В данном случае удобно сгруппировать первый член со вторым, а третий с четвёртым:

Далее замечаем, что выражение x − x₁ тоже является общим множителем. Вынесем его за скобки:

Скобки внутри скобок можно раскрыть. Тогда получим следующее:

При этом если нужно получить короткий ответ, последнее выражение можно записать в виде (x + 2) 2 поскольку выражение (x + 2)(x + 2) это перемножение двух сомножителей, каждый из которых равен (x + 2)

Примеры разложений

Пример 1. Разложить на множители следующий квадратный трёхчлен:

Найдём корни квадратного трёхчлена:

Во вторых скобках можно заменить вычитание сложением:

Пример 2. Разложить на множители следующий квадратный трёхчлен:

Упорядочим члены так, чтобы старший коэффициент располагался первым, средний — вторым, свободный член — третьим:

Найдём корни квадратного трёхчлена:

Воспользуемся формулой разложения:

Упростим получившееся разложение. Вынесем за первые скобки общий множитель 3

Теперь воспользуемся сочетательным законом умножения. Напомним, что он позволяет перемножать сомножители в любом порядке. Умножим 3 на вторые скобки. Это позвóлит избавиться от дроби в этих скобках:

Пример 3. Разложить на множители следующий квадратный трёхчлен:

Найдём корни квадратного трёхчлена:

Воспользуемся формулой разложения:

В данном случае квадратный трёхчлен не является приведённым, поэтому сумма его корней будет равна дроби , а произведение корней — дроби

Выразим из первого равенства переменную x₂ и сразу подстáвим найденное значение во второе равенство вместо x₂

Пример 5. Разложить на множители следующий квадратный трёхчлен:

Перепишем данный трёхчлен в удобный для нас вид. Если в первом члене заменить деление умножением, то получим . Если поменять местами сомножители, то получится . То есть коэффициент a станет равным

Коэффициент b можно перевести в обыкновенную дробь. Так проще будет искать дискриминант:

Найдём корни квадратного трёхчлена:

Воспользуемся формулой разложения:

Задания для самостоятельного решения

Понравился урок?
Вступай в нашу новую группу Вконтакте и начни получать уведомления о новых уроках

Возникло желание поддержать проект?
Используй кнопку ниже

Источник

Летняя школа для учителей математики. Преподавание квадратного трехчлена

Квадратный трехчлен в школе

Традиционно тема включает четыре теоремы:

Чаще всего, в школе учеников знакомят с доказательствами этих теорем в общих чертах, связывая одну с другой. Например, теорема Виета объясняется на основе теоремы о корнях квадратного уравнения.

Не столь стандартный подход: рассмотреть все четыре теоремы независимо друг от друга. Эта практика пригодится ученикам, изучающим математику на углубленном уровне.

Теорема Виета

Может ли квадратное уравнение иметь два одинаковых корня? Нет: уравнение может иметь либо ноль корней, либо один, либо два. У трехчлена вполне могут быть два одинаковых корня — это известно из общей теории многочленов. Часто говорят, что всякий многочлен в n-ной степени имеет n корней — а на самом деле: n корней с учетом кратности.

Как сформулировать теорему Виета, чтобы она не зависела от теоремы о корнях? Если квадратный трехчлен имеет хотя бы один корень, то он обязательно имеет и еще один корень, возможно совпадающий с первым, и при этом их сумма равна (тому-то) и произведение равно.

Докажем, что x₁ обязательно имеет еще один корень — такой, что сумма корней равняется , а произведение .

Данное выражение обнуляется при:

Мы доказали это, не используя формулу корней. Теперь перемножим:

Обычно школьников учат, что нельзя применять теорему Виета, не проверив, что корни есть. Данное доказательство позволяет говорить: «Применяйте теорему Виета, убедившись, что трехчлен имеет хотя бы один корень».

Как из теоремы Виета вывести теорему о корнях квадратного уравнения?

Рассмотрим вспомогательное утверждение.

Так мы выводим формулу корней, рассуждая в обратную сторону — чтобы глубже ориентироваться в материале.

Теорема о корнях квадратного уравнения

x 2 = a. Почему нельзя сказать ? Ответ на задание «при каждом а решить уравнение» должен иметь смысл при каждом а, поэтому выражение не может быть ответом. Ответ в задаче с параметром не может не иметь смысл ни в одной точке в значении а, которая входит в данную область. Кроме того, допустим, а=-1. Разве можно записать x 2 =-1 и ответ ?

x 2 = a — нельзя единообразно решить для всех а.

Рассмотрим необычный способ решения уравнения

Решим методом деления полного квадрата. Умножим на 4а, чтобы гарантированно выделился полный квадрат.

Теорема о разложении квадратного трехчлена на множители.

Данная теорема идет рука об руку с теоремой о корнях.

Если дискриминант отрицательный, как доказать, что нет разложения на линейные множители? Рассмотрим от противного: допустим, дискриминант отрицательный.

Пусть такое разложение существует. Это значит, что при всех значениях x данные выражения действительно равны. Альфа или гамма: хотя бы один из этих коэффициентов не равен нулю.

Таким образом, наш квадратный трехчлен при отрицательном дискриминанте не разлагается на линейные множители.

Источник