师:同学们,大家好。今天我们学习人教版九年级数学第21章一元二次方程根与系数的关系。本节课的学习目标:一是了解一元二次方程根与系数的关系,并能进行简单应用;二是在探究该关系的过程中,体会从特殊到一般认识事物的数学方法。学习重点是一元二次方程根与系数的关系及其推导过程。
首先看问题一:长方形的长和宽为方程(x^2 - 3x + 1 = 0)的两个实根,求该长方形的周长和面积。要求出方程的解,观察方程系数特点,我们选用公式法。使用公式法求一元二次方程的解,首先要确定(a)、(b)、(c)的值,再求(\Delta)判断方程是否有实数根,最后代入求根公式。得到(x_1 = \frac{3 + \sqrt{5}}{2}),(x_2 = \frac{3 - \sqrt{5}}{2})。再代入长方形的周长公式(2\times(x_1 + x_2))进行计算,最后得到周长等于(6);长方形的面积为(x_1\times x_2),代入计算得到面积等于(1)。
同学们有没有留意,(3)和(1)这两个数字也在方程里出现,这是巧合,还是其他一元二次方程也会有这样的情况呢?一元二次方程根与系数又有怎样的关系?接下来我们继续研究。
设(x_1),(x_2)是下列方程的两根。请填下列的表格,请同学们按暂停键完成后再继续。请同学们核对答案,观察所填的数,对于(x_1 + x_2),(x_1\times x_2)这两个值,结合方程各项的系数,你发现了什么?不难发现(x_1 + x_2)的值和方程的一次项系数互为相反数,(x_1\times x_2)的值等于方程的常数项。那你能证明你发现的结论吗?下面我们来看一下具体的证明过程。
设(x_1),(x_2)是关于(x)的一元二次方程(x^2 + px + q = 0)的两个根。它的两个根(x_1),(x_2)的和、积与系数又有怎样的关系呢?既然是一元二次方程根的问题,我们可以联想到因式分解法,方程((x - x_1)(x - x_2) = 0)的两个根是(x_1)、(x_2),而题目给出的方程(x^2 + px + q = 0),它的两根也是(x_1)、(x_2)。所以我们可以得到((x - x_1)(x - x_2) = x^2 + px + q),得到这个等量关系后,我们把方程左侧去括号、合并同类项,得到(x^2 - (x_1 + x_2)x + x_1x_2 = x^2 + px + q),就可以得到(x_1 + x_2 = -p),(x_1x_2 = q)。也就是说,一元二次方程二次项系数为(1)时,两个根的和等于一次项系数的相反数,两个根的积等于常数项。
如果二次项系数不为(1),形如(Ax^2 + Bx + C = 0)方程的根与系数又有没有上述的关系呢?
问题三:设(x_1),(x_2)是关于(x)的一元二次方程(Ax^2 + Bx + C = 0)((A\neq0))的两个根,它的两个根(x_1),(x_2)的和、积与系数又有怎样的关系?既然二次项系数不为(1),我们可以用转化思想,将二次项系数化为(1)。方程两边同时除以(A),得到(x^2 + \frac{B}{A}x + \frac{C}{A} = 0)。根据刚才所学二次项系数为(1)的一元二次方程根与系数的关系,两根之和等于一次项系数的相反数,两根之积等于常数项。所以我们可以得到(x_1 + x_2 = -\frac{B}{A}),(x_1\times x_2 = \frac{C}{A})。
除此之外,我们还有没有其他的证明方法?一元二次方程的求根公式是含有(A)、(B)、(C)的式子,把两根相加,分母不变,分子相加,(\sqrt{B^2 - 4AC})与(-\sqrt{B^2 - 4AC})互相抵消,得到(\frac{-2B}{2A}),约分后得到(-\frac{B}{A}),所以可以得到(x_1 + x_2 = -\frac{B}{A})。
(x_1\times x_2),分母得到(4A^2),分子出现了两组和乘以两组差的形式,我们可以选用平方差公式得到(\frac{(-B)^2 - (\sqrt{B^2 - 4AC})^2}{4A^2}),进行化简,最后得到(\frac{C}{A})。所以我们就可以得到一元二次方程根与系数的关系:如果关于(x)的一元二次方程(Ax^2 + Bx + C = 0)((A\neq0))的两个根是(x_1)、(x_2),则有(x_1 + x_2 = -\frac{B}{A}),(x_1\times x_2 = \frac{C}{A})。也就是说,一元二次方程有两个根,即(\Delta\geq0),找出一元二次方程(A)、(B)、(C)的值,就可以得到两根之和与两根之积,找出(x_1)、(x_2)与(A)、(B)、(C)的关系。
