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配方法解一元二次方程步骤是什么

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2025-06-20 06:20:08

在数学学习中,一元二次方程是常见的代数问题之一。而配方法是一种行之有效且逻辑清晰的解题技巧,尤其适用于解决形如 \(ax^2 + bx + c = 0\) 的一元二次方程。以下是使用配方法解这类方程的具体步骤:

第一步:整理方程

首先,确保方程的一般形式为 \(ax^2 + bx + c = 0\)。如果系数 \(a\) 不等于 1,则需要将整个方程两边同时除以 \(a\),使 \(x^2\) 的系数变为 1。这样可以简化后续计算。

例如,若方程为 \(3x^2 - 6x + 9 = 0\),则先将其化简为:

\[

x^2 - 2x + 3 = 0

\]

第二步:移项处理

将常数项 \(c\) 移到等号右侧,得到:

\[

x^2 - 2x = -3

\]

第三步:配方操作

为了完成平方形式的构造,我们需要在等式左侧添加一个特定值,使得左侧可以表示为一个完全平方公式。具体做法是取 \(b\)(即 \(-2\))的一半并平方,即 \(\left(\frac{-2}{2}\right)^2 = 1\)。然后在等式两侧同时加上这个值 \(1\)。

对上述例子进行配方:

\[

x^2 - 2x + 1 = -3 + 1

\]

这一步完成后,左侧变为:

\[

(x - 1)^2

\]

第四步:开平方求解

此时,方程变为:

\[

(x - 1)^2 = -2

\]

接下来,对方程两侧开平方。需要注意的是,开平方时会产生正负两种情况:

\[

x - 1 = \pm \sqrt{-2}

\]

由于 \(\sqrt{-2}\) 是虚数单位 \(i\) 的倍数(\(i = \sqrt{-1}\)),因此该方程无实数解,但可以通过进一步计算得到复数解。

第五步:得出最终答案

继续解方程,得到:

\[

x = 1 \pm i\sqrt{2}

\]

这就是此一元二次方程的两个解。

通过以上五个步骤,我们可以清楚地看到,配方法的核心在于巧妙地构造完全平方公式,并利用其性质来简化问题。这种方法不仅适用于简单的实数解问题,还可以扩展至更复杂的场景。掌握这一技巧,不仅能提高解题效率,还能加深对代数原理的理解。

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