Dans cet article, nous examinerons la résolution des problèmes incomplets équations quadratiques.

Mais d’abord, répétons quelles équations sont appelées quadratiques. Une équation de la forme ax 2 + bx + c = 0, où x est une variable et les coefficients a, b et c sont des nombres, et a ≠ 0, est appelée carré. Comme on le voit, le coefficient de x 2 n'est pas égal à zéro, et donc les coefficients de x ou le terme libre peuvent être égaux à zéro, auquel cas nous obtenons une équation quadratique incomplète.

Il existe trois types d'équations quadratiques incomplètes:

1) Si b = 0, c ≠ 0, alors ax 2 + c = 0 ;

2) Si b ≠ 0, c = 0, alors ax 2 + bx = 0 ;

3) Si b = 0, c = 0, alors ax 2 = 0.

• Voyons comment résoudre équations de la forme ax 2 + c = 0.

Pour résoudre l’équation, on déplace le terme libre c vers la droite de l’équation, on obtient

hache 2 = ‒s. Puisque a ≠ 0, nous divisons les deux côtés de l’équation par a, alors x 2 = ‒c/a.

Si ‒с/а > 0, alors l'équation a deux racines

x = ±√(–c/une) .

Si ‒c/a< 0, то это уравнение решений не имеет. Более наглядно решение данных уравнений представлено на схеме.

Essayons de comprendre avec des exemples comment résoudre de telles équations.

Exemple 1. Résolvez l'équation 2x 2 ‒ 32 = 0.

Réponse : x 1 = - 4, x 2 = 4.

Exemple 2. Résolvez l'équation 2x 2 + 8 = 0.

Réponse : l'équation n'a pas de solutions.

• Voyons comment le résoudre équations de la forme ax 2 + bx = 0.

Pour résoudre l'équation ax 2 + bx = 0, factorisons-la, c'est-à-dire retirons x entre parenthèses, nous obtenons x(ax + b) = 0. Le produit est égal à zéro si au moins un des facteurs est égal à zéro. Alors soit x = 0, soit ax + b = 0. En résolvant l'équation ax + b = 0, nous obtenons ax = - b, d'où x = - b/a. Une équation de la forme ax 2 + bx = 0 a toujours deux racines x 1 = 0 et x 2 = ‒ b/a. Voyez à quoi ressemble la solution des équations de ce type dans le diagramme.

Consolidons nos connaissances avec un exemple précis.

Exemple 3. Résolvez l'équation 3x 2 ‒ 12x = 0.

x(3x ‒ 12) = 0

x= 0 ou 3x – 12 = 0

Réponse : x 1 = 0, x 2 = 4.

• Équations du troisième type axe 2 = 0 sont résolus très simplement.

Si ax 2 = 0, alors x 2 = 0. L'équation a deux racines égales x 1 = 0, x 2 = 0.

Pour plus de clarté, regardons le schéma.

Assurons-nous lors de la résolution de l'exemple 4 que les équations de ce type peuvent être résolues très simplement.

Exemple 4. Résolvez l'équation 7x 2 = 0.

Réponse : x 1, 2 = 0.

Il n’est pas toujours clair quel type d’équation quadratique incomplète nous devons résoudre. Considérez l'exemple suivant.

Exemple 5. Résoudre l'équation

Multiplions les deux côtés de l'équation par un dénominateur commun, c'est-à-dire par 30

Réduisons-le

5(5x2 + 9) – 6(4x2 – 9) = 90.

Ouvrons les parenthèses

25x2 + 45 – 24x2 + 54 = 90.

Donnons pareil

Déplaçons 99 du côté gauche de l'équation vers la droite, en changeant le signe à l'opposé

Réponse : pas de racines.

Nous avons examiné comment les équations quadratiques incomplètes sont résolues. J'espère que vous n'aurez désormais aucune difficulté avec de telles tâches. Soyez prudent lorsque vous déterminez le type d'équation quadratique incomplète, vous réussirez.

Si vous avez des questions sur ce sujet, inscrivez-vous à mes cours, nous résoudrons ensemble les problèmes qui se posent.

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Poursuivant le sujet « Résolution d'équations », le contenu de cet article vous présentera les équations quadratiques.

Examinons tout en détail : l'essence et l'enregistrement de l'équation quadratique, définissons les termes associés, analysons le schéma de résolution incomplète et équations complètes, nous nous familiariserons avec la formule des racines et du discriminant, établirons des liens entre les racines et les coefficients, et bien sûr nous donnerons une solution visuelle à des exemples pratiques.

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Équation quadratique, ses types

Équation quadratique est une équation écrite sous la forme une x 2 + b x + c = 0, Où x– variable, a , b et c– quelques chiffres, tandis que un n'est pas nul.

Souvent, les équations quadratiques sont également appelées équations du deuxième degré, car, par essence, une équation quadratique est une équation algébrique du deuxième degré.

Donnons un exemple pour illustrer définition donnée: 9 x 2 + 16 x + 2 = 0 ; 7, 5 x 2 + 3, 1 x + 0, 11 = 0, etc. Ce sont des équations quadratiques.

Définition 2

Les nombres a, b et c sont les coefficients de l'équation quadratique une x 2 + b x + c = 0, tandis que le coefficient un est appelé le premier, ou senior, ou coefficient à x 2, b - le deuxième coefficient, ou coefficient à x, UN c appelé membre gratuit.

Par exemple, dans l'équation quadratique 6 x 2 − 2 x − 11 = 0 le coefficient principal est 6, le deuxième coefficient est − 2 , et le terme libre est égal à − 11 . Faisons attention au fait que lorsque les coefficients b et/ou c sont négatifs, alors utilisez forme abrégée des enregistrements comme 6 x 2 − 2 x − 11 = 0, pas 6 x 2 + (− 2) x + (− 11) = 0.

Précisons également cet aspect : si les coefficients un et/ou bégal 1 ou − 1 , alors ils peuvent ne pas participer explicitement à l'écriture de l'équation quadratique, ce qui s'explique par les particularités de l'écriture des coefficients numériques indiqués. Par exemple, dans l'équation quadratique oui 2 − oui + 7 = 0 le coefficient principal est 1 et le deuxième coefficient est − 1 .

Équations quadratiques réduites et non réduites

Sur la base de la valeur du premier coefficient, les équations quadratiques sont divisées en réduites et non réduites.

Définition 3

Équation quadratique réduite est une équation quadratique dont le coefficient dominant est 1. Pour les autres valeurs du coefficient dominant, l'équation quadratique n'est pas réduite.

Donnons des exemples : les équations quadratiques x 2 − 4 · x + 3 = 0, x 2 − x − 4 5 = 0 sont réduites, dans chacune desquelles le coefficient dominant est 1.

9 x 2 − x − 2 = 0- équation quadratique non réduite, où le premier coefficient est différent de 1 .

Toute équation quadratique non réduite peut être convertie en une équation réduite en divisant les deux côtés par le premier coefficient (transformation équivalente). L'équation transformée aura les mêmes racines que celle donnée équation non réduite ou encore n'avoir aucune racine du tout.

Considération exemple concret nous permettra de démontrer clairement le passage d'une équation quadratique non réduite à une équation quadratique réduite.

Exemple 1

Étant donné l'équation 6 x 2 + 18 x − 7 = 0 . Il est nécessaire de convertir l’équation originale sous sa forme réduite.

Solution

Selon le schéma ci-dessus, nous divisons les deux côtés de l'équation originale par le coefficient dominant 6. On obtient alors : (6 x 2 + 18 x − 7) : 3 = 0 : 3, et c'est la même chose que : (6 x 2) : 3 + (18 x) : 3 − 7 : 3 = 0 et plus loin : (6 : 6) x 2 + (18 : 6) x − 7 : 6 = 0. D'ici : x 2 + 3 x - 1 1 6 = 0 . Ainsi, une équation équivalente à celle donnée est obtenue.

Répondre: x 2 + 3 x - 1 1 6 = 0 .

Équations quadratiques complètes et incomplètes

Passons à la définition d'une équation quadratique. Nous y avons précisé que une ≠ 0. Une condition similaire est nécessaire pour l'équation une x 2 + b x + c = 0était précisément carré, puisqu'à une = 0 il se transforme essentiellement en équation linéaire bx + c = 0.

Dans le cas où les coefficients b Et c sont égaux à zéro (ce qui est possible, à la fois individuellement et conjointement), l'équation quadratique est dite incomplète.

Définition 4

Équation quadratique incomplète- une telle équation quadratique une x 2 + b x + c = 0, où au moins un des coefficients b Et c(ou les deux) est nul.

Équation quadratique complète– une équation quadratique dans laquelle tous les coefficients numériques ne sont pas égaux à zéro.

Voyons pourquoi les types d'équations quadratiques reçoivent exactement ces noms.

Lorsque b = 0, l'équation quadratique prend la forme une x 2 + 0 x + c = 0, ce qui équivaut à une x 2 + c = 0. À c = 0équation quadratique écrite comme une x 2 + b x + 0 = 0, ce qui est équivalent une x 2 + b x = 0. À b = 0 Et c = 0 l'équation prendra la forme une x 2 = 0. Les équations que nous avons obtenues diffèrent de l'équation quadratique complète en ce que leurs côtés gauches ne contiennent ni un terme avec la variable x, ni un terme libre, ni les deux. En fait, c’est ce fait qui a donné le nom à ce type d’équation – incomplète.

Par exemple, x 2 + 3 x + 4 = 0 et − 7 x 2 − 2 x + 1, 3 = 0 sont des équations quadratiques complètes ; x 2 = 0, − 5 x 2 = 0 ; 11 x 2 + 2 = 0, − x 2 − 6 x = 0 – équations quadratiques incomplètes.

Résolution d'équations quadratiques incomplètes

La définition donnée ci-dessus permet de distinguer les types d'équations quadratiques incomplètes suivants :

• une x 2 = 0, cette équation correspond aux coefficients b = 0 et c = 0 ;
• a · x 2 + c = 0 à b = 0 ;
• a · x 2 + b · x = 0 à c = 0.

Considérons séquentiellement la solution de chaque type d'équation quadratique incomplète.

Solution de l'équation a x 2 =0

Comme mentionné ci-dessus, cette équation correspond aux coefficients b Et c, égal à zéro. Équation une x 2 = 0 peut être converti en une équation équivalente x2 = 0, que nous obtenons en divisant les deux côtés de l'équation originale par le nombre un, différent de zéro. Le fait évident est que la racine de l’équation x2 = 0 c'est zéro parce que 0 2 = 0 . Cette équation n'a pas d'autres racines, ce qui s'explique par les propriétés du degré : pour tout nombre p, n'est pas égal à zéro, l'inégalité est vraie p2 > 0, d'où il résulte que lorsque p ≠ 0égalité p2 = 0 ne sera jamais atteint.

Définition 5

Ainsi, pour l'équation quadratique incomplète a x 2 = 0, il existe une seule racine x = 0.

Exemple 2

Par exemple, résolvons une équation quadratique incomplète − 3 x 2 = 0. C'est équivalent à l'équation x2 = 0, sa seule racine est x = 0, alors l'équation d'origine a une seule racine - zéro.

En bref, la solution s'écrit comme suit :

− 3 x 2 = 0, x 2 = 0, x = 0.

Résoudre l'équation a x 2 + c = 0

Vient ensuite la solution d'équations quadratiques incomplètes, où b = 0, c ≠ 0, c'est-à-dire des équations de la forme une x 2 + c = 0. Transformons cette équation en déplaçant un terme d'un côté à l'autre de l'équation, en changeant le signe en l'opposé et en divisant les deux côtés de l'équation par un nombre qui n'est pas égal à zéro :

• transfert c du membre de droite, ce qui donne l'équation une x 2 = − c;
• divisez les deux côtés de l'équation par un, on se retrouve avec x = - c a .

Nos transformations sont équivalentes ; par conséquent, l'équation résultante est également équivalente à l'originale, et ce fait permet de tirer des conclusions sur les racines de l'équation. D'où sont les valeurs un Et c la valeur de l'expression - c a dépend : elle peut avoir un signe moins (par exemple, si une = 1 Et c = 2, alors - c a = - 2 1 = - 2) ou un signe plus (par exemple, si une = − 2 Et c = 6, alors - c a = - 6 - 2 = 3); ce n'est pas nul parce que c ≠ 0. Arrêtons-nous plus en détail sur les situations où - c a< 0 и - c a > 0 .

Dans le cas où - c a< 0 , уравнение x 2 = - c a не будет иметь корней. Утверждая это, мы опираемся на то, что квадратом любого числа является число неотрицательное. Из сказанного следует, что при - c a < 0 ни для какого числа p l'égalité p 2 = - c a ne peut pas être vraie.

Tout est différent lorsque - c a > 0 : rappelez-vous la racine carrée, et il deviendra évident que la racine de l'équation x 2 = - c a sera le nombre - c a, puisque - c a 2 = - c a. Il n'est pas difficile de comprendre que le nombre - - c a est aussi la racine de l'équation x 2 = - c a : en effet, - - c a 2 = - c a.

L'équation n'aura pas d'autres racines. Nous pouvons le démontrer en utilisant la méthode de la contradiction. Pour commencer, définissons les notations pour les racines trouvées ci-dessus comme x1 Et −x1. Supposons que l'équation x 2 = - c a ait aussi une racine x2, qui est différent des racines x1 Et −x1. Nous savons qu'en substituant dans l'équation x ses racines, nous transformons l’équation en une juste égalité numérique.

Pour x1 Et −x1 on écrit : x 1 2 = - c a , et pour x2- x 2 2 = - c une . Sur la base des propriétés des égalités numériques, nous soustrayons une égalité correcte terme par terme à une autre, ce qui nous donnera : X 1 2 − X 2 2 = 0. Nous utilisons les propriétés des opérations avec des nombres pour réécrire la dernière égalité sous la forme (x 1 − x 2) · (x 1 + x 2) = 0. On sait que le produit de deux nombres est nul si et seulement si au moins un des nombres est nul. De ce qui précède, il résulte que x 1 − x 2 = 0 et/ou x1 + x2 = 0, ce qui est pareil x2 = x1 et/ou X 2 = − X 1. Une contradiction évidente est apparue, car au début il a été convenu que la racine de l'équation x2 différent de x1 Et −x1. Ainsi, nous avons prouvé que l'équation n'a pas de racines autres que x = - c a et x = - - c a.

Résumons tous les arguments ci-dessus.

Définition 6

Équation quadratique incomplète une x 2 + c = 0 est équivalent à l'équation x 2 = - c a, qui :

• n'aura pas de racines en - c a< 0 ;
• aura deux racines x = - c a et x = - - c a pour - c a > 0.

Donnons des exemples de résolution des équations une x 2 + c = 0.

Exemple 3

Étant donné une équation quadratique 9x2 + 7 = 0. Il faut trouver une solution.

Solution

Déplaçons le terme libre vers la droite de l'équation, l'équation prendra alors la forme 9 x 2 = − 7.
Divisons les deux côtés de l'équation résultante par 9 , on arrive à x 2 = - 7 9 . Sur le côté droit, nous voyons un nombre avec un signe moins, ce qui signifie : l'équation donnée n'a pas de racine. Alors l'équation quadratique incomplète originale 9x2 + 7 = 0 n'aura pas de racines.

Répondre:équation 9x2 + 7 = 0 n'a pas de racines.

Exemple 4

L'équation doit être résolue −x2 + 36 = 0.

Solution

Déplaçons 36 vers la droite : −x2 = −36.
Divisons les deux parties par − 1 , nous obtenons x2 = 36. Du côté droit - nombre positif, de là nous pouvons conclure que x = 36 ou x = - 36 .
Extrayons la racine et notons le résultat final : équation quadratique incomplète −x2 + 36 = 0 a deux racines x=6 ou x = − 6.

Répondre: x=6 ou x = − 6.

Solution de l'équation a x 2 +b x=0

Analysons le troisième type d'équations quadratiques incomplètes, lorsque c = 0. Trouver une solution à une équation quadratique incomplète une x 2 + b x = 0, nous utiliserons la méthode de factorisation. Factorisons le polynôme qui se trouve du côté gauche de l'équation, en prenant le facteur commun entre parenthèses x. Cette étape permettra de transformer l'équation quadratique incomplète originale en son équivalent x (une x + b) = 0. Et cette équation, à son tour, équivaut à un ensemble d’équations x = 0 Et une x + b = 0. Équation une x + b = 0 linéaire, et sa racine : x = − b une.

Définition 7

Ainsi, l'équation quadratique incomplète une x 2 + b x = 0 aura deux racines x = 0 Et x = − b une.

Renforçons le matériel avec un exemple.

Exemple 5

Il faut trouver une solution à l'équation 2 3 · x 2 - 2 2 7 · x = 0.

Solution

Nous allons le retirer x en dehors des parenthèses, nous obtenons l'équation x · 2 3 · x - 2 2 7 = 0 . Cette équation est équivalente aux équations x = 0 et 2 3 x - 2 2 7 = 0. Vous devez maintenant résoudre l'équation linéaire résultante : 2 3 · x = 2 2 7, x = 2 2 7 2 3.

Écrivez brièvement la solution de l’équation comme suit :

2 3 x 2 - 2 2 7 x = 0 x 2 3 x - 2 2 7 = 0

x = 0 ou 2 3 x - 2 2 7 = 0

x = 0 ou x = 3 3 7

Répondre: x = 0, x = 3 3 7.

Discriminant, formule pour les racines d'une équation quadratique

Pour trouver des solutions aux équations quadratiques, il existe une formule racine :

Définition 8

x = - b ± D 2 · a, où ré = b 2 − 4 une c– ce qu'on appelle le discriminant d'une équation quadratique.

Écrire x = - b ± D 2 · a signifie essentiellement que x 1 = - b + D 2 · a, x 2 = - b - D 2 · a.

Il serait utile de comprendre comment cette formule a été dérivée et comment l'appliquer.

Dérivation de la formule des racines d'une équation quadratique

Soyons confrontés à la tâche de résoudre une équation quadratique une x 2 + b x + c = 0. Effectuons un certain nombre de transformations équivalentes :

• diviser les deux côtés de l'équation par un nombre un, différent de zéro, on obtient l'équation quadratique suivante : x 2 + b a · x + c a = 0 ;
• Sélectionnons le carré complet sur le côté gauche de l'équation résultante :
  x 2 + b a · x + c a = x 2 + 2 · b 2 · a · x + b 2 · a 2 - b 2 · a 2 + c a = = x + b 2 · a 2 - b 2 · a 2 + c un
  Après cela, l'équation prendra la forme : x + b 2 · a 2 - b 2 · a 2 + c a = 0 ;
• Il est maintenant possible de déplacer les deux derniers termes vers la droite, en changeant le signe en sens inverse, après quoi nous obtenons : x + b 2 · a 2 = b 2 · a 2 - c a ;
• Enfin, on transforme l'expression écrite à droite de la dernière égalité :
  b 2 · une 2 - c une = b 2 4 · une 2 - c une = b 2 4 · une 2 - 4 · une · c 4 · une 2 = b 2 - 4 · une · c 4 · une 2 .

Ainsi, nous arrivons à l'équation x + b 2 · a 2 = b 2 - 4 · a · c 4 · a 2 , équivalente à l'équation originale une x 2 + b x + c = 0.

Nous avons examiné la solution de telles équations dans les paragraphes précédents (résolution d'équations quadratiques incomplètes). L'expérience déjà acquise permet de tirer une conclusion concernant les racines de l'équation x + b 2 · a 2 = b 2 - 4 · a · c 4 · a 2 :

• avec b 2 - 4 a c 4 a 2< 0 уравнение не имеет действительных решений;
• lorsque b 2 - 4 · a · c 4 · a 2 = 0 l'équation est x + b 2 · a 2 = 0, alors x + b 2 · a = 0.

De là, la seule racine x = - b 2 · a est évidente ;

• pour b 2 - 4 · a · c 4 · a 2 > 0, ce qui suit sera vrai : x + b 2 · a = b 2 - 4 · a · c 4 · a 2 ou x = b 2 · a - b 2 - 4 · a · c 4 · a 2 , qui est identique à x + - b 2 · a = b 2 - 4 · a · c 4 · a 2 ou x = - b 2 · a - b 2 - 4 · une · c 4 · une 2 , c'est-à-dire l'équation a deux racines.

Il est possible de conclure que la présence ou l'absence de racines de l'équation x + b 2 · a 2 = b 2 - 4 · a · c 4 · a 2 (et donc l'équation originale) dépend du signe de l'expression b 2 - 4 · a · c 4 · a 2 écrit sur le côté droit. Et le signe de cette expression est donné par le signe du numérateur (dénominateur 4 et 2 sera toujours positif), c'est-à-dire le signe de l'expression b 2 − 4 une c. Cette expression b 2 − 4 une c le nom est donné - le discriminant de l'équation quadratique et la lettre D est définie comme sa désignation. Ici, vous pouvez écrire l'essence du discriminant - en fonction de sa valeur et de son signe, ils peuvent conclure si l'équation quadratique aura de vraies racines et, si oui, quel est le nombre de racines - une ou deux.

Revenons à l'équation x + b 2 · a 2 = b 2 - 4 · a · c 4 · a 2 . Réécrivons-le en utilisant la notation discriminante : x + b 2 · a 2 = D 4 · a 2 .

Formulons à nouveau nos conclusions :

Définition 9

• à D< 0 l'équation n'a pas de véritables racines ;
• à D=0 l'équation a une racine unique x = - b 2 · a ;
• à D > 0 l'équation a deux racines : x = - b 2 · a + D 4 · a 2 ou x = - b 2 · a - D 4 · a 2. Sur la base des propriétés des radicaux, ces racines peuvent s'écrire sous la forme : x = - b 2 · a + D 2 · a ou - b 2 · a - D 2 · a. Et, lorsque nous développons les modules et réduisons les fractions à dénominateur commun, on obtient : x = - b + D 2 · a, x = - b - D 2 · a.

Ainsi, le résultat de notre raisonnement a été la dérivation de la formule des racines d'une équation quadratique :

x = - b + D 2 a, x = - b - D 2 a, discriminant D calculé par la formule ré = b 2 − 4 une c.

Ces formules permettent de déterminer les deux racines réelles lorsque le discriminant est supérieur à zéro. Lorsque le discriminant est nul, l’application des deux formules donnera la même racine, comme la seule solutionéquation quadratique. Dans le cas où le discriminant est négatif, si l'on essaie d'utiliser la formule de la racine d'une équation quadratique, on sera confronté à la nécessité d'extraire racine carrée depuis nombre négatif, ce qui nous mènera au-delà des chiffres réels. Avec un discriminant négatif, l'équation quadratique n'aura pas de racines réelles, mais une paire de racines conjuguées complexes est possible, déterminées par les mêmes formules de racines que celles que nous avons obtenues.

Algorithme de résolution d'équations quadratiques à l'aide de formules racine

Il est possible de résoudre une équation quadratique en utilisant immédiatement la formule de la racine, mais cela se fait généralement lorsqu'il est nécessaire de trouver des racines complexes.

Dans la majorité des cas, cela signifie généralement rechercher non pas des racines complexes, mais réelles d'une équation quadratique. Ensuite, il est optimal, avant d'utiliser les formules pour les racines d'une équation quadratique, de déterminer d'abord le discriminant et de s'assurer qu'il n'est pas négatif (sinon nous conclurons que l'équation n'a pas de racines réelles), puis de procéder au calcul du valeur des racines.

Le raisonnement ci-dessus permet de formuler un algorithme de résolution d'une équation quadratique.

Définition 10

Pour résoudre une équation quadratique une x 2 + b x + c = 0, nécessaire:

• selon la formule ré = b 2 − 4 une c trouver la valeur discriminante ;
• en D< 0 сделать вывод об отсутствии у квадратного уравнения действительных корней;
• pour D = 0, trouvez la racine unique de l'équation en utilisant la formule x = - b 2 · a ;
• pour D > 0, déterminez deux racines réelles de l'équation quadratique en utilisant la formule x = - b ± D 2 · a.

Notez que lorsque le discriminant est nul, vous pouvez utiliser la formule x = - b ± D 2 · a, cela donnera le même résultat que la formule x = - b 2 · a.

Regardons des exemples.

Exemples de résolution d'équations quadratiques

Donnons une solution aux exemples pour différentes significations discriminant.

Exemple 6

Nous devons trouver les racines de l'équation x 2 + 2 x − 6 = 0.

Solution

Notons les coefficients numériques de l'équation quadratique : a = 1, b = 2 et c = − 6. Ensuite, nous procédons selon l'algorithme, c'est-à-dire Commençons par calculer le discriminant, auquel on substitue les coefficients a, b Et c dans la formule discriminante : D = b 2 − 4 · une · c = 2 2 − 4 · 1 · (− 6) = 4 + 24 = 28 .

Nous obtenons donc D > 0, ce qui signifie que l’équation originale aura deux racines réelles.
Pour les trouver, nous utilisons la formule racine x = - b ± D 2 · a et, en remplaçant les valeurs correspondantes, nous obtenons : x = - 2 ± 28 2 · 1. Simplifions l'expression résultante en retirant le facteur du signe racine puis en réduisant la fraction :

x = - 2 ± 2 7 2

x = - 2 + 2 7 2 ou x = - 2 - 2 7 2

x = - 1 + 7 ou x = - 1 - 7

Répondre: x = - 1 + 7 ​​​​​​, x = - 1 - 7 .

Exemple 7

Il faut résoudre une équation quadratique − 4 x 2 + 28 x − 49 = 0.

Solution

Définissons le discriminant : D = 28 2 − 4 · (− 4) · (− 49) = 784 − 784 = 0. Avec cette valeur du discriminant, l'équation originale n'aura qu'une seule racine, déterminée par la formule x = - b 2 · a.

x = - 28 2 (- 4) x = 3,5

Répondre: x = 3,5.

Exemple 8

L'équation doit être résolue 5 ans 2 + 6 ans + 2 = 0

Solution

Les coefficients numériques de cette équation seront : a = 5, b = 6 et c = 2. Nous utilisons ces valeurs pour trouver le discriminant : D = b 2 − 4 · a · c = 6 2 − 4 · 5 · 2 = 36 − 40 = − 4 . Le discriminant calculé est négatif, donc l’équation quadratique originale n’a pas de véritables racines.

Dans le cas où la tâche consiste à indiquer des racines complexes, nous appliquons la formule racine en effectuant des actions avec des nombres complexes :

x = - 6 ± - 4 2 5,

x = - 6 + 2 je 10 ou x = - 6 - 2 je 10,

x = - 3 5 + 1 5 · je ou x = - 3 5 - 1 5 · je.

Répondre: il n'y a pas de véritables racines ; les racines complexes sont les suivantes : - 3 5 + 1 5 · i, - 3 5 - 1 5 · i.

DANS programme scolaire Il n'y a pas d'exigence standard pour rechercher des racines complexes, par conséquent, si lors de la solution le discriminant est déterminé comme négatif, la réponse est immédiatement écrite qu'il n'y a pas de racines réelles.

Formule racine pour même les seconds coefficients

La formule racine x = - b ± D 2 · a (D = b 2 − 4 · a · c) permet d'obtenir une autre formule, plus compacte, permettant de trouver des solutions à des équations quadratiques à coefficient pair pour x ( ou avec un coefficient de la forme 2 · n, par exemple 2 3 ou 14 ln 5 = 2 7 ln 5). Montrons comment cette formule est dérivée.

Soyons confrontés à la tâche de trouver une solution à l'équation quadratique a · x 2 + 2 · n · x + c = 0 . On procède selon l'algorithme : on détermine le discriminant D = (2 n) 2 − 4 a c = 4 n 2 − 4 a c = 4 (n 2 − a c), puis on utilise la formule racine :

x = - 2 n ± D 2 une, x = - 2 n ± 4 n 2 - une c 2 une, x = - 2 n ± 2 n 2 - une c 2 une, x = - n ± n 2 - une · c une .

Soit l'expression n 2 − a · c notée D 1 (parfois elle est notée D "). Alors la formule des racines de l'équation quadratique considérée avec le deuxième coefficient 2 · n prendra la forme :

x = - n ± D 1 a, où D 1 = n 2 − a · c.

Il est facile de voir que D = 4 · D 1, ou D 1 = D 4. Autrement dit, D 1 est le quart du discriminant. Évidemment, le signe de D 1 est le même que le signe de D, ce qui signifie que le signe de D 1 peut également servir d'indicateur de la présence ou de l'absence de racines d'une équation quadratique.

Définition 11

Ainsi, pour trouver une solution à une équation quadratique de deuxième coefficient 2 n, il faut :

• trouver D 1 = n 2 − a · c ;
• à J 1< 0 сделать вывод, что действительных корней нет;
• lorsque D 1 = 0, déterminez la seule racine de l'équation en utilisant la formule x = - n a ;
• pour D 1 > 0, déterminez deux racines réelles en utilisant la formule x = - n ± D 1 a.

Exemple 9

Il faut résoudre l’équation quadratique 5 x 2 − 6 x − 32 = 0.

Solution

Nous pouvons représenter le deuxième coefficient de l'équation donnée par 2 · (− 3) . Ensuite, nous réécrivons l'équation quadratique donnée comme 5 x 2 + 2 (− 3) x − 32 = 0, où a = 5, n = − 3 et c = − 32.

Calculons la quatrième partie du discriminant : D 1 = n 2 − a · c = (− 3) 2 − 5 · (− 32) = 9 + 160 = 169. La valeur résultante est positive, ce qui signifie que l’équation a deux racines réelles. Déterminons-les à l'aide de la formule racine correspondante :

x = - n ± D 1 a, x = - - 3 ± 169 5, x = 3 ± 13 5,

x = 3 + 13 5 ou x = 3 - 13 5

x = 3 1 5 ou x = - 2

Il serait possible d'effectuer des calculs en utilisant la formule habituelle des racines d'une équation quadratique, mais dans ce cas la solution serait plus lourde.

Répondre: x = 3 1 5 ou x = - 2 .

Simplifier la forme des équations quadratiques

Parfois, il est possible d'optimiser la forme de l'équation originale, ce qui simplifiera le processus de calcul des racines.

Par exemple, l’équation quadratique 12 x 2 − 4 x − 7 = 0 est clairement plus pratique à résoudre que 1 200 x 2 − 400 x − 700 = 0.

Le plus souvent, la simplification de la forme d'une équation quadratique est réalisée en multipliant ou en divisant ses deux côtés par un certain nombre. Par exemple, nous avons montré ci-dessus une représentation simplifiée de l’équation 1 200 x 2 − 400 x − 700 = 0, obtenue en divisant les deux côtés par 100.

Une telle transformation est possible lorsque les coefficients de l'équation quadratique ne sont pas mutuellement nombres premiers. Ensuite, nous divisons généralement les deux côtés de l’équation par le plus grand diviseur commun valeurs absolues ses coefficients.

A titre d'exemple, nous utilisons l'équation quadratique 12 x 2 − 42 x + 48 = 0. Déterminons le PGCD des valeurs absolues de ses coefficients : PGCD (12, 42, 48) = PGCD(PGCD (12, 42), 48) = PGCD (6, 48) = 6. Divisons les deux côtés de l'équation quadratique originale par 6 et obtenons l'équation quadratique équivalente 2 x 2 − 7 x + 8 = 0.

En multipliant les deux côtés d’une équation quadratique, vous vous débarrassez généralement des coefficients fractionnaires. Dans ce cas, ils sont multipliés par le plus petit commun multiple des dénominateurs de ses coefficients. Par exemple, si chaque partie de l'équation quadratique 1 6 x 2 + 2 3 x - 3 = 0 est multipliée par LCM (6, 3, 1) = 6, alors elle s'écrira en plus sous forme simple x 2 + 4 x − 18 = 0 .

Enfin, notons que l'on supprime presque toujours le moins du premier coefficient d'une équation quadratique en changeant les signes de chaque terme de l'équation, ce qui est obtenu en multipliant (ou en divisant) les deux côtés par − 1. Par exemple, à partir de l'équation quadratique − 2 x 2 − 3 x + 7 = 0, vous pouvez passer à sa version simplifiée 2 x 2 + 3 x − 7 = 0.

Relation entre racines et coefficients

La formule des racines des équations quadratiques, déjà connue de nous, x = - b ± D 2 · a, exprime les racines de l'équation à travers ses coefficients numériques. Sur la base de cette formule, nous avons la possibilité de préciser d'autres dépendances entre les racines et les coefficients.

Les formules les plus connues et applicables sont le théorème de Vieta :

x 1 + x 2 = - b a et x 2 = c a.

En particulier, pour l'équation quadratique donnée, la somme des racines est le deuxième coefficient avec signe opposé, et le produit des racines est égal au terme libre. Par exemple, en regardant la forme de l’équation quadratique 3 x 2 − 7 x + 22 = 0, il est possible de déterminer immédiatement que la somme de ses racines est 7 3 et que le produit des racines est 22 3.

Vous pouvez également trouver un certain nombre d’autres liens entre les racines et les coefficients d’une équation quadratique. Par exemple, la somme des carrés des racines d'une équation quadratique peut être exprimée en termes de coefficients :

x 1 2 + x 2 2 = (x 1 + x 2) 2 - 2 x 1 x 2 = - b a 2 - 2 c a = b 2 a 2 - 2 c a = b 2 - 2 a c a 2.

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Les équations quadratiques apparaissent souvent lors de la résolution de divers problèmes de physique et de mathématiques. Dans cet article nous verrons comment résoudre ces égalités de manière universelle « par un discriminant ». Des exemples d'utilisation des connaissances acquises sont également donnés dans l'article.

De quelles équations parlerons-nous ?

La figure ci-dessous montre une formule dans laquelle x est une variable inconnue et les symboles latins a, b, c représentent des nombres connus.

Chacun de ces symboles est appelé coefficient. Comme vous pouvez le voir, le nombre « a » apparaît devant la variable x au carré. Il s’agit de la puissance maximale de l’expression représentée, c’est pourquoi on l’appelle une équation quadratique. Son autre nom est souvent utilisé : équation du second ordre. La valeur a elle-même est un coefficient carré (avec la variable au carré), b est un coefficient linéaire (il est à côté de la variable élevée à la première puissance), et enfin, le nombre c est le terme libre.

Notez que le type d’équation présenté dans la figure ci-dessus est une expression quadratique classique générale. En plus de cela, il existe d'autres équations du second ordre dans lesquelles les coefficients b et c peuvent être nuls.

Lorsque la tâche est définie pour résoudre l'égalité en question, cela signifie qu'il faut trouver de telles valeurs de la variable x qui la satisferaient. Ici, la première chose à retenir est la suivante : puisque la puissance maximale de X est de 2, alors ce type d’expression ne peut pas avoir plus de 2 solutions. Cela signifie que si, lors de la résolution d'une équation, 2 valeurs de x étaient trouvées qui la satisfont, alors vous pouvez être sûr qu'il n'y a pas de 3ème nombre, en le substituant à x, l'égalité serait également vraie. Les solutions d’une équation mathématique s’appellent ses racines.

Méthodes de résolution d'équations du second ordre

La résolution d’équations de ce type nécessite la connaissance d’une certaine théorie à leur sujet. DANS cours scolaire les algèbres considèrent 4 diverses méthodes solutions. Listons-les :

• utiliser la factorisation ;
• en utilisant la formule d'un carré parfait ;
• en appliquant le graphique de la fonction quadratique correspondante ;
• en utilisant l'équation discriminante.

L’avantage de la première méthode est sa simplicité mais elle ne peut pas être utilisée pour toutes les équations ; La deuxième méthode est universelle, mais quelque peu lourde. La troisième méthode se distingue par sa clarté, mais elle n'est pas toujours pratique et applicable. Et enfin, l'utilisation de l'équation discriminante est un moyen universel et assez simple de trouver les racines d'absolument n'importe quelle équation du second ordre. Par conséquent, dans cet article, nous ne le considérerons que.

Formule pour obtenir les racines de l'équation

Tournons-nous vers aspect généraléquation quadratique. Écrivons-le : a*x²+ b*x + c =0. Avant d'utiliser la méthode de résolution « par un discriminant », vous devez toujours mettre l'égalité sous forme écrite. Autrement dit, il doit être composé de trois termes (ou moins si b ou c vaut 0).

Par exemple, s'il existe une expression : x²-9*x+8 = -5*x+7*x², alors vous devez d'abord déplacer tous ses termes d'un côté de l'égalité et ajouter les termes contenant la variable x dans le mêmes pouvoirs.

DANS dans ce cas cette opération conduira à l'expression suivante : -6*x²-4*x+8=0, qui équivaut à l'équation 6*x²+4*x-8=0 (ici nous avons multiplié les côtés gauche et droit du égalité par -1).

Dans l'exemple ci-dessus, a = 6, b=4, c=-8. A noter que tous les termes de l'égalité considérée sont toujours additionnés, donc si le signe « - » apparaît, cela signifie que le coefficient correspondant est négatif, comme le nombre c dans ce cas.

Après avoir examiné ce point, passons maintenant à la formule elle-même, qui permet d'obtenir les racines d'une équation quadratique. Cela ressemble à celui montré sur la photo ci-dessous.

Comme le montre cette expression, elle permet d'obtenir deux racines (faites attention au signe « ± »). Pour ce faire, il suffit d'y substituer les coefficients b, c et a.

La notion de discriminant

Dans le paragraphe précédent, une formule a été donnée qui vous permet de résoudre rapidement n'importe quelle équation du second ordre. Dans ce document, l'expression radicale est appelée discriminant, c'est-à-dire D = b²-4*a*c.

Pourquoi cette partie de la formule est-elle mise en évidence, et elle a même nom propre? Le fait est que le discriminant relie les trois coefficients de l'équation en une seule expression. Ce dernier fait signifie qu'il contient entièrement des informations sur les racines, qui peuvent être exprimées dans la liste suivante :

1. D>0 : L’égalité a 2 solutions différentes, qui sont toutes deux des nombres réels.
2. D=0 : L'équation n'a qu'une seule racine, et c'est un nombre réel.

Tâche de détermination discriminante

Donnons un exemple simple de la façon de trouver un discriminant. Soit l'égalité suivante : 2*x² - 4+5*x-9*x² = 3*x-5*x²+7.

Ramenons-le sous forme standard, on obtient : (2*x²-9*x²+5*x²) + (5*x-3*x) + (- 4-7) = 0, d'où on arrive à l'égalité : -2*x² +2*x-11 = 0. Ici a=-2, b=2, c=-11.

Vous pouvez maintenant utiliser la formule ci-dessus pour le discriminant : D = 2² - 4*(-2)*(-11) = -84. Le nombre obtenu est la réponse à la tâche. Puisque dans l'exemple le discriminant inférieur à zéro, alors on peut dire que cette équation quadratique n’a pas de vraies racines. Sa solution ne sera que des nombres de type complexe.

Un exemple d’inégalité à travers un discriminant

Résolvons des problèmes d'un type légèrement différent : étant donné l'égalité -3*x²-6*x+c = 0. Il faut trouver des valeurs de c pour lesquelles D>0.

Dans ce cas, seuls 2 coefficients sur 3 sont connus, il n'est donc pas possible de calculer la valeur exacte du discriminant, mais on sait qu'elle est positive. Nous utilisons le dernier fait pour composer l'inégalité : D= (-6)²-4*(-3)*c>0 => 36+12*c>0. La résolution de l’inégalité résultante conduit au résultat : c>-3.

Vérifions le nombre résultant. Pour ce faire, on calcule D pour 2 cas : c=-2 et c=-4. Le nombre -2 satisfait le résultat obtenu (-2>-3), le discriminant correspondant aura la valeur : D = 12>0. À son tour, le nombre -4 ne satisfait pas à l’inégalité (-4. Ainsi, tout nombre c supérieur à -3 satisfera à la condition.

Un exemple de résolution d'une équation

Présentons un problème qui implique non seulement de trouver le discriminant, mais aussi de résoudre l'équation. Il faut trouver les racines de l'égalité -2*x²+7-9*x = 0.

Dans cet exemple, le discriminant est valeur suivante: D = 81-4*(-2)*7= 137. Alors les racines de l'équation seront déterminées comme suit : x = (9±√137)/(-4). Ce sont les valeurs exactes des racines ; si vous calculez la racine approximativement, alors vous obtenez les nombres : x = -5,176 et x = 0,676.

Problème géométrique

Résolvons un problème qui nécessitera non seulement la capacité de calculer le discriminant, mais également l'utilisation de capacités de pensée abstraite et la connaissance de la façon d'écrire des équations quadratiques.

Bob avait une couette de 5 x 4 mètres. Le garçon voulait coudre une bande continue de beau tissu. Quelle sera l'épaisseur de cette bande si l'on sait que Bob a 10 m² de tissu.

Laissez la bande avoir une épaisseur de x m, alors la surface du tissu est côté long la couverture sera (5+2*x)*x, et comme il y a 2 côtés longs, nous avons : 2*x*(5+2*x). Sur le côté court, la surface du tissu cousu sera de 4*x, puisqu'il y a 2 de ces côtés, on obtient la valeur 8*x. Notez que la valeur 2*x a été ajoutée au côté long car la longueur de la couverture a augmenté de ce nombre. La superficie totale du tissu cousu à la couverture est de 10 m². On obtient donc l’égalité : 2*x*(5+2*x) + 8*x = 10 => 4*x²+18*x-10 = 0.

Pour cet exemple, le discriminant est égal à : D = 18²-4*4*(-10) = 484. Sa racine est 22. A l'aide de la formule, on trouve les racines recherchées : x = (-18±22)/( 2*4) = (-5 ; 0,5). Évidemment, des deux racines, seul le nombre 0,5 convient selon les conditions du problème.

Ainsi, la bande de tissu que Bob coud à sa couverture fera 50 cm de large.

DANS société moderne la capacité d'effectuer des opérations avec des équations contenant une variable au carré peut être utile dans de nombreux domaines d'activité et est largement utilisée dans la pratique dans les développements scientifiques et techniques. On en trouve des preuves dans la conception des navires maritimes et fluviaux, des avions et des fusées. Grâce à de tels calculs, les trajectoires de mouvement des plus différents corps, y compris les objets spatiaux. Les exemples de résolution d'équations quadratiques sont utilisés non seulement dans les prévisions économiques, dans la conception et la construction de bâtiments, mais également dans les circonstances quotidiennes les plus ordinaires. Ils peuvent être nécessaires lors de randonnées, lors d'événements sportifs, dans les magasins pour faire des achats et dans d'autres situations très courantes.

Décomposons l'expression en ses facteurs constitutifs

Le degré de l'équation est déterminé valeur maximale degré de la variable que contient cette expression. S'il est égal à 2, alors une telle équation est dite quadratique.

Si nous parlons dans le langage des formules, alors les expressions indiquées, quelle que soit leur apparence, peuvent toujours être mises sous la forme lorsque côté gauche l'expression se compose de trois termes. Parmi eux : ax 2 (c'est-à-dire une variable au carré avec son coefficient), bx (une inconnue sans carré avec son coefficient) et c (une composante libre, c'est-à-dire un nombre ordinaire). Tout cela du côté droit est égal à 0. Dans le cas où un tel polynôme manque d'un de ses termes constitutifs, à l'exception de l'axe 2, on parle d'équation quadratique incomplète. Des exemples de solutions à de tels problèmes, dans lesquels les valeurs des variables sont faciles à trouver, doivent être considérés en premier.

Si l’expression semble comporter deux termes sur le côté droit, plus précisément ax 2 et bx, le moyen le plus simple de trouver x est de mettre la variable entre parenthèses. Maintenant, notre équation ressemblera à ceci : x(ax+b). Ensuite, il devient évident que soit x=0, soit le problème revient à trouver une variable à partir de l'expression suivante : ax+b=0. Ceci est dicté par l'une des propriétés de la multiplication. La règle stipule que le produit de deux facteurs donne 0 seulement si l’un d’eux est nul.

Exemple

x=0 ou 8x - 3 = 0

En conséquence, nous obtenons deux racines de l'équation : 0 et 0,375.

Des équations de ce type peuvent décrire le mouvement de corps sous l'influence de la gravité, qui ont commencé à se déplacer à partir d'un certain point pris comme origine des coordonnées. Ici la notation mathématique prend la forme suivante : y = v 0 t + gt 2 /2. En substituant les valeurs nécessaires, en assimilant le côté droit à 0 et en trouvant d'éventuelles inconnues, vous pouvez connaître le temps qui s'écoule depuis le moment où le corps se lève jusqu'au moment où il tombe, ainsi que de nombreuses autres quantités. Mais nous en reparlerons plus tard.

Factoriser une expression

La règle décrite ci-dessus permet de résoudre ces problèmes de manière plus cas difficiles. Regardons des exemples de résolution d'équations quadratiques de ce type.

X2 - 33x + 200 = 0

Ce trinôme quadratique est complet. Tout d’abord, transformons l’expression et factorisons-la. Il y en a deux : (x-8) et (x-25) = 0. On a donc deux racines 8 et 25.

Des exemples de résolution d'équations quadratiques en 9e année permettent avec cette méthode de trouver une variable dans des expressions non seulement du deuxième, mais même du troisième et du quatrième ordre.

Par exemple : 2x 3 + 2x 2 - 18x - 18 = 0. Lors de la factorisation du côté droit en facteurs avec une variable, il y en a trois, à savoir (x+1), (x-3) et (x+ 3).

En conséquence, il devient évident que cette équation a trois racines : -3 ; -1 ; 3.

Racine carrée

Un autre cas équation incomplète le deuxième ordre est une expression représentée dans le langage des lettres de telle manière que le côté droit est construit à partir des composantes ax 2 et c. Ici, pour obtenir la valeur de la variable, le terme libre est transféré vers la droite, puis la racine carrée est extraite des deux côtés de l'égalité. Il convient de noter que dans ce cas, l’équation a généralement deux racines. Les seules exceptions peuvent être les égalités qui ne contiennent aucun terme avec, où la variable est égale à zéro, ainsi que les variantes d'expressions lorsque le côté droit s'avère négatif. Dans ce dernier cas, il n'y a aucune solution, puisque les actions ci-dessus ne peuvent pas être effectuées avec des racines. Des exemples de solutions à des équations quadratiques de ce type doivent être pris en compte.

Dans ce cas, les racines de l’équation seront les nombres -4 et 4.

Calcul de la superficie du terrain

La nécessité de ce type de calculs est apparue dans l'Antiquité, car le développement des mathématiques à cette époque lointaine était largement déterminé par la nécessité de déterminer avec la plus grande précision les superficies et les périmètres des parcelles.

Nous devrions également considérer des exemples de résolution d’équations quadratiques basées sur des problèmes de ce type.

Supposons donc qu'il y ait un terrain rectangulaire dont la longueur est supérieure de 16 mètres à la largeur. Vous devriez connaître la longueur, la largeur et le périmètre du site si vous savez que sa superficie est de 612 m 2.

Pour commencer, créons d’abord l’équation nécessaire. Notons x la largeur de la zone, alors sa longueur sera (x+16). De ce qui a été écrit, il s'ensuit que l'aire est déterminée par l'expression x(x+16), qui, selon les conditions de notre problème, est 612. Cela signifie que x(x+16) = 612.

La résolution d’équations quadratiques complètes, et cette expression est exactement cela, ne peut pas se faire de la même manière. Pourquoi? Bien que le côté gauche contienne toujours deux facteurs, leur produit n’est pas du tout égal à 0, c’est pourquoi différentes méthodes sont utilisées ici.

Discriminant

Tout d'abord, effectuons les transformations nécessaires, puis apparence de cette expression ressemblera à ceci : x 2 + 16x - 612 = 0. Cela signifie que nous avons reçu une expression sous une forme correspondant au standard spécifié précédemment, où a=1, b=16, c=-612.

Cela pourrait être un exemple de résolution d’équations quadratiques à l’aide d’un discriminant. Ici calculs nécessaires sont réalisés selon le schéma : D = b 2 - 4ac. Cette grandeur auxiliaire permet non seulement de retrouver les grandeurs recherchées dans une équation du second ordre, elle détermine la grandeur options possibles. Si D>0, il y en a deux ; pour D=0, il y a une racine. Dans le cas D<0, никаких шансов для решения у уравнения вообще не имеется.

À propos des racines et de leur formule

Dans notre cas, le discriminant est égal à : 256 - 4(-612) = 2704. Cela suggère que notre problème a une réponse. Si vous connaissez k, la solution des équations quadratiques doit être poursuivie en utilisant la formule ci-dessous. Il permet de calculer les racines.

Cela signifie que dans le cas présenté : x 1 =18, x 2 =-34. La deuxième option dans ce dilemme ne peut pas être une solution, car les dimensions du terrain ne peuvent pas être mesurées en quantités négatives, ce qui signifie que x (c'est-à-dire la largeur du terrain) est de 18 m. À partir de là, nous calculons la longueur : 18. +16=34, et le périmètre 2(34+ 18)=104(m2).

Exemples et tâches

Nous poursuivons notre étude des équations quadratiques. Des exemples et des solutions détaillées de plusieurs d’entre eux seront donnés ci-dessous.

1) 15x2 + 20x + 5 = 12x2 + 27x + 1

Déplaçons tout vers la gauche de l’égalité, effectuons une transformation, c’est-à-dire que nous obtiendrons le type d’équation que l’on appelle habituellement standard et l’assimilerons à zéro.

15x 2 + 20x + 5 - 12x 2 - 27x - 1 = 0

En ajoutant des similaires, nous déterminons le discriminant : D = 49 - 48 = 1. Cela signifie que notre équation aura deux racines. Calculons-les selon la formule ci-dessus, ce qui signifie que le premier d'entre eux sera égal à 4/3 et le second à 1.

2) Résolvons maintenant des mystères d'un autre type.

Voyons s'il y a des racines ici x 2 - 4x + 5 = 1 ? Pour obtenir une réponse complète, réduisons le polynôme à la forme habituelle correspondante et calculons le discriminant. Dans l’exemple ci-dessus, il n’est pas nécessaire de résoudre l’équation quadratique, car ce n’est pas du tout l’essence du problème. Dans ce cas, D = 16 - 20 = -4, ce qui signifie qu’il n’y a vraiment pas de racines.

Théorème de Vieta

Il est pratique de résoudre des équations quadratiques en utilisant les formules ci-dessus et le discriminant, lorsque la racine carrée est extraite de la valeur de ce dernier. Mais cela n’arrive pas toujours. Cependant, il existe de nombreuses façons d'obtenir les valeurs des variables dans ce cas. Exemple : résolution d'équations quadratiques à l'aide du théorème de Vieta. Elle porte le nom de celui qui vécut au XVIe siècle en France et fit une brillante carrière grâce à ses talents mathématiques et ses relations à la cour. Son portrait est visible dans l'article.

Le schéma remarqué par le célèbre Français était le suivant. Il a prouvé que les racines de l’équation totalisent numériquement -p=b/a et que leur produit correspond à q=c/a.

Examinons maintenant les tâches spécifiques.

3x2 + 21x-54 = 0

Pour plus de simplicité, transformons l'expression :

x2 + 7x - 18 = 0

Utilisons le théorème de Vieta, cela nous donnera ceci : la somme des racines est -7, et leur produit est -18. De là, nous obtenons que les racines de l'équation sont les nombres -9 et 2. Après vérification, nous nous assurerons que ces valeurs variables correspondent réellement à l'expression.

Graphique et équation parabolique

Les concepts de fonction quadratique et d'équations quadratiques sont étroitement liés. Des exemples en ont déjà été donnés plus tôt. Examinons maintenant quelques énigmes mathématiques plus en détail. Toute équation du type décrit peut être représentée visuellement. Une telle relation, dessinée sous forme de graphique, s’appelle une parabole. Ses différents types sont présentés dans la figure ci-dessous.

Toute parabole a un sommet, c'est-à-dire un point d'où émergent ses branches. Si a>0, ils vont vers l'infini, et quand a<0, они рисуются вниз. Простейшим примером подобной зависимости является функция y = x 2 . В данном случае в уравнении x 2 =0 неизвестное может принимать только одно значение, то есть х=0, а значит существует только один корень. Это неудивительно, ведь здесь D=0, потому что a=1, b=0, c=0. Выходит формула корней (точнее одного корня) квадратного уравнения запишется так: x = -b/2a.

Les représentations visuelles des fonctions aident à résoudre toutes les équations, y compris les équations quadratiques. Cette méthode est dite graphique. Et la valeur de la variable x est la coordonnée en abscisse aux points où la ligne graphique coupe 0x. Les coordonnées du sommet peuvent être trouvées en utilisant la formule qui vient d'être donnée x 0 = -b/2a. Et en substituant la valeur résultante dans l'équation originale de la fonction, vous pouvez découvrir y 0, c'est-à-dire la deuxième coordonnée du sommet de la parabole, qui appartient à l'axe des ordonnées.

L'intersection des branches d'une parabole avec l'axe des abscisses

Il existe de nombreux exemples de résolution d'équations quadratiques, mais il existe également des modèles généraux. Regardons-les. Il est clair que l'intersection du graphique avec l'axe 0x pour a>0 n'est possible que si 0 prend des valeurs négatives. Et pour un<0 координата у 0 должна быть положительна. Для указанных вариантов D>0. Sinon D<0. А когда D=0, вершина параболы расположена непосредственно на оси 0х.

À partir du graphique de la parabole, vous pouvez également déterminer les racines. L’inverse est également vrai. Autrement dit, s'il n'est pas facile d'obtenir une représentation visuelle d'une fonction quadratique, vous pouvez assimiler le côté droit de l'expression à 0 et résoudre l'équation résultante. Et connaissant les points d'intersection avec l'axe 0x, il est plus facile de construire un graphique.

De l'histoire

En utilisant des équations contenant une variable carrée, autrefois, ils effectuaient non seulement des calculs mathématiques et déterminaient les aires des figures géométriques. Les anciens avaient besoin de tels calculs pour réaliser de grandes découvertes dans les domaines de la physique et de l'astronomie, ainsi que pour faire des prévisions astrologiques.

Comme le suggèrent les scientifiques modernes, les habitants de Babylone ont été parmi les premiers à résoudre des équations quadratiques. Cela s'est produit quatre siècles avant notre ère. Bien entendu, leurs calculs étaient radicalement différents de ceux actuellement acceptés et se sont révélés beaucoup plus primitifs. Par exemple, les mathématiciens mésopotamiens n’avaient aucune idée de l’existence des nombres négatifs. Ils n'étaient pas non plus familiers avec d'autres subtilités que tout écolier moderne connaît.

Peut-être même avant les scientifiques de Babylone, le sage indien Baudhayama a commencé à résoudre des équations quadratiques. Cela s'est produit environ huit siècles avant l'ère du Christ. Certes, les équations du second ordre, les méthodes de résolution qu'il a données, étaient les plus simples. Outre lui, des mathématiciens chinois s’intéressaient également autrefois à des questions similaires. En Europe, les équations quadratiques n'ont commencé à être résolues qu'au début du XIIIe siècle, mais elles ont ensuite été utilisées dans leurs travaux par de grands scientifiques tels que Newton, Descartes et bien d'autres.

J'espère qu'après avoir étudié cet article, vous apprendrez à trouver les racines d'une équation quadratique complète.

Grâce au discriminant, seules les équations quadratiques complètes sont résolues ; pour résoudre les équations quadratiques incomplètes, d'autres méthodes sont utilisées, que vous trouverez dans l'article « Résolution d'équations quadratiques incomplètes ».

Quelles équations quadratiques sont dites complètes ? Ce équations de la forme ax 2 + b x + c = 0, où les coefficients a, b et c ne sont pas égaux à zéro. Ainsi, pour résoudre une équation quadratique complète, nous devons calculer le discriminant D.

D = b 2 – 4ac.

En fonction de la valeur du discriminant, nous noterons la réponse.

Si le discriminant est un nombre négatif (D< 0),то корней нет.

Si le discriminant est nul, alors x = (-b)/2a. Lorsque le discriminant est un nombre positif (D > 0),

alors x 1 = (-b - √D)/2a, et x 2 = (-b + √D)/2a.

Par exemple. Résoudre l'équation x2– 4x + 4=0.

D = 4 2 – 4 4 = 0

x = (- (-4))/2 = 2

Réponse : 2.

Résoudre l'équation 2 x2 +x + 3 = 0.

D = 1 2 – 4 2 3 = – 23

Réponse : pas de racines.

Résoudre l'équation 2 x2 + 5x – 7 = 0.

D = 5 2 – 4 2 (–7) = 81

x 1 = (-5 - √81)/(2 2)= (-5 - 9)/4= – 3,5

x 2 = (-5 + √81)/(2 2) = (-5 + 9)/4=1

Réponse : – 3,5 ; 1.

Imaginons donc la solution d’équations quadratiques complètes à l’aide du diagramme de la figure 1.

En utilisant ces formules, vous pouvez résoudre n’importe quelle équation quadratique complète. Il faut juste faire attention à l'équation a été écrite sous forme de polynôme de la forme standard

UN x2 + bx + c, sinon vous risquez de faire une erreur. Par exemple, en écrivant l’équation x + 3 + 2x 2 = 0, vous pouvez décider par erreur que

a = 1, b = 3 et c = 2. Alors

D = 3 2 – 4 1 2 = 1 et alors l'équation a deux racines. Et ce n'est pas vrai. (Voir la solution à l'exemple 2 ci-dessus).

Par conséquent, si l'équation n'est pas écrite sous forme de polynôme de forme standard, l'équation quadratique complète doit d'abord être écrite sous forme de polynôme de forme standard (le monôme avec le plus grand exposant doit venir en premier, c'est-à-dire UN x2 , puis avec moins – bx et puis un membre gratuit Avec.

Lors de la résolution d'une équation quadratique réduite et d'une équation quadratique avec un coefficient pair au deuxième terme, vous pouvez utiliser d'autres formules. Faisons connaissance avec ces formules. Si dans une équation quadratique complète, le coefficient au deuxième terme est pair (b = 2k), alors vous pouvez résoudre l'équation en utilisant les formules données dans le diagramme de la figure 2.

Une équation quadratique complète est dite réduite si le coefficient à x2 est égal à un et l'équation prend la forme x 2 + px + q = 0. Une telle équation peut être donnée pour solution, ou elle peut être obtenue en divisant tous les coefficients de l'équation par le coefficient UN, debout à x2 .

La figure 3 montre un diagramme pour résoudre le carré réduit
équations. Regardons un exemple d'application des formules discutées dans cet article.

Exemple. Résoudre l'équation

3x2 + 6x – 6 = 0.

Résolvons cette équation en utilisant les formules présentées dans le diagramme de la figure 1.

D = 6 2 – 4 3 (– 6) = 36 + 72 = 108

√D = √108 = √(36 3) = 6√3

x 1 = (-6 - 6√3)/(2 3) = (6 (-1- √(3)))/6 = –1 – √3

x 2 = (-6 + 6√3)/(2 3) = (6 (-1+ √(3)))/6 = –1 + √3

Réponse : –1 – √3 ; –1 + √3

Vous pouvez remarquer que le coefficient de x dans cette équation est un nombre pair, c'est-à-dire b = 6 ou b = 2k, d'où k = 3. Essayons ensuite de résoudre l'équation en utilisant les formules présentées dans le diagramme de la figure D. 1 = 3 2 – 3 (– 6 ) = 9 + 18 = 27

√(D 1) = √27 = √(9 3) = 3√3

x 1 = (-3 - 3√3)/3 = (3 (-1 - √(3)))/3 = – 1 – √3

x 2 = (-3 + 3√3)/3 = (3 (-1 + √(3)))/3 = – 1 + √3

Réponse : –1 – √3 ; –1 + √3. En remarquant que tous les coefficients de cette équation quadratique sont divisibles par 3 et en effectuant la division, nous obtenons l'équation quadratique réduite x 2 + 2x – 2 = 0 Résolvez cette équation en utilisant les formules de l'équation quadratique réduite
équations figure 3.

D 2 = 2 2 – 4 (– 2) = 4 + 8 = 12

√(D 2) = √12 = √(4 3) = 2√3

x 1 = (-2 - 2√3)/2 = (2 (-1 - √(3)))/2 = – 1 – √3

x 2 = (-2 + 2√3)/2 = (2 (-1+ √(3)))/2 = – 1 + √3

Réponse : –1 – √3 ; –1 + √3.

Comme vous pouvez le voir, en résolvant cette équation à l’aide de différentes formules, nous avons obtenu la même réponse. Par conséquent, après avoir parfaitement maîtrisé les formules présentées dans le diagramme de la figure 1, vous serez toujours en mesure de résoudre n'importe quelle équation quadratique complète.

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