师:亲爱的同学们,大家好!今天这节课,我们继续学习一元二次方程的根与系数的关系。首先,回顾一下上节课内容。同学们,还记得一元二次方程根与系数有什么关系吗?
生:如果把一元二次方程的两个根记作(X_1)和(X_2),那么(X_1 + X_2 = -\frac{b}{a}),(X_1×X_2 = \frac{c}{a})。
师:很好!大家要记住,这里(X_1 + X_2 = -\frac{b}{a}),别把负号弄丢了。这就是上节课所学的韦达定理。运用韦达定理解决问题时,需要注意什么呢?
生:要把一元二次方程化成一般形式,这样才能准确找到(a)、(b),同时不能忘记韦达定理的前提条件是一元二次方程有根,所以使用时要注意(\Delta\geq0)。
师:非常棒!今天这节课,我们将应用韦达定理解决更多问题。来看例一,已知关于(x)的方程(2x2 + Kx - 4 = 0)的一个根是(-4),求它的另一个根及(k)的值。分析题目已知条件,已知方程的一个根,有同学想到了什么方法?
生:可以根据方程根的定义,把已知根回代原方程,从而求出(k)的值。
师:那方程的另一个根怎么求呢?
生:当知道(k)的值,一元二次方程(2x2 + Kx - 4 = 0)的各项系数就确定了,根也就确定了,把(k)的值代回原方程,就能求出另一个根。
师:我们整理一下这种方法的思路,首先把(x = -4)代入原方程,求出(k)的值,再把求出的(k)值代回原方程,求出另一个根。那这道题还有其他方法吗?
生:上节课用韦达定理解决根与系数相关问题很方便,这道题也能用韦达定理。
师:来看这个方程(2x2 + Kx - 4 = 0),其中二次项系数(a = 2),一次项系数(b = k),常数项(c = -4)。知道(a)和(c),意味着能知道什么?
生:能知道方程两根之积,(X_1×X_2 = \frac{-4}{2} = -2)。
师:另一个已知条件是一个根是(-4),已知两根之积是(-2),那另一个根是多少?
生:(-2÷(-4) = \frac{1}{2})。
师:那(k)的值怎么求呢?(k)是一次项系数,也就是(b)的值,一次项系数(b)与什么有关系?
生:在韦达定理中,两根之和等于(-\frac{b}{a})。
师:我们来试一试,根之和是(-4 + \frac{1}{2}),就等于(-\frac{k}{2}),从而可以求出(k)的值。我们整理一下第二种方法,设方程的另一个根为(X_2)。根据韦达定理,(X_1 + X_2 = -\frac{b}{a}),即(-4 + X_2 = -\frac{k}{2});(X_1×X_2 = \frac{c}{a}),即(-4×X_2 = \frac{-4}{2})。先解方程(-4×X_2 = \frac{-4}{2}),得到(X_2 = \frac{1}{2}),代入(-4 + X_2 = -\frac{k}{2}),求出(k = 7)。所以方程的另一个根是(\frac{1}{2}),(k)的值是(7)。同学们,比较一下这两种方法,哪种更简便?
生:用韦达定理解决一元二次方程根与系数相关问题更便捷。
师:来看例2,已知方程(2x2 - 3x + 1 = 0)的两个根记作(X_1),(X_2)。不解方程,求下列各式的值。观察下面四个代数式,有什么共同特征?
生:都与(X_1)和(X_2)有关。
师:求关于(X_1)和(X_2)的代数式的值,有哪些方法?
生:一种是直接代入,另一种是把代数式变形,将其中一部分作为整体代入求值。这道题用第二种方法。
师:以谁作为整体,如何代入求值呢?先看第一个问题,求((X_1 + 1)(X_2 + 1)),把它展开得到(X_1×X_2 + X_1 + X_2 + 1)。展开后的式子有什么发现?
生:如果能求出两根之积和两根之和,代数式的值就能求出来。
师:所以这道题和什么有关?
生:和韦达定理有关。
师:利用韦达定理求出两根之和与两根之积,(X_1 + X_2 = -\frac{-3}{2} = \frac{3}{2}),(X_1×X_2 = \frac{1}{2})。把(X_1×X_2 = \frac{1}{2}),(X_1 + X_2 = \frac{3}{2})代入展开式,得到(\frac{1}{2} + \frac{3}{2} + 1 = 3)。由这道题可知,要求与根有关代数式的值,需要把代数式转化成用两根之和与两根之积来表示,然后用韦达定理求出两根之和与两根之积代入求值。那第二道题怎么把它转化成两根之和与两根之积呢?
生:对它进行通分,得到(\frac{X_1 + X_2}{X_1×X_2}),把(X_1 + X_2 = \frac{3}{2}),(X_1×X_2 = \frac{1}{2})代入,得到(\frac{3}{2}÷\frac{1}{2} = 3)。
师:看第三个小问,如何求(X_12 + X_22)?前面两道题都转化成和与积的形式,这里有平方,怎么转化呢?
生:可以用完全平方公式,((X_1 + X_2)2 = X_12 + X_22 + 2X_1X_2),那么(X_12 + X_22 = (X_1 + X_2)2 - 2X_1X_2)。把两根之和(\frac{3}{2}),两根之积(\frac{1}{2})代入,得到((\frac{3}{2})2 - 2×\frac{1}{2} = \frac{9}{4} - 1 = \frac{5}{4})。
师:再看第4小题,如何求(X_1 - X_2)?已知两根的和与积,要求两根的差,有思路吗?
生:第三小问用到完全平方公式,有和的平方与差的平方,可以先求((X_1 - X_2)2)。((X_1 - X_2)2 = X_12 + X_22 - 2X_1X_2),第三小题已求出(X_12 + X_22 = \frac{5}{4}),代入可得(\frac{5}{4} - 2×\frac{1}{2} = \frac{1}{4})。求出两根差的平方,对(\frac{1}{4})开方,(X_1 - X_2 = ±\frac{1}{2}),不要漏掉正负号。
