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單元五:一元二次方程式的應用問題 課文 A:一元二次方程式的應用問題

在文檔中 目錄 (頁 72-87)

在熟練一元二次方程式的解法後,我們要開始學習解一元二次方程式 的應用問題。解應用問題和解一元二次方程式大同小異,比較不同的 是式子必須要自己列出來,那麼怎麼自己列出式子呢?

有四個重要的步驟:

步驟一:理解題目並假設未知數。

步驟二:利用題目裡面所提供的「數量間關係」,列出等式。

步驟三:解一元二次方程式。

步驟四:檢查答案是否符合題意。

下面有五道題,每一題都是常見並且有趣的問題,接下來就來試試看 吧!

72

例題一:兩個連續的正整數,其平方和是 85 ,則此兩數分別為何?

解:

兩個連續的正整數就可以假設成 𝑥

𝑥 + 1 ,而且 𝑥 > 0。

再來找一下題目當中有關於這兩個正整數的關係:其平方和是 85 , 這句話的意思就是說它們平方後相加會得到 85 。

我們就可以根據前述關係列出一個等式,兩個連續的正整數 𝑥

𝑥 + 1, 平方分別會是 𝑥2

(𝑥 + 1)2,相加會等於 85 ,式子就可 以列成:𝑥2 + (𝑥 + 1)2 = 85。接下來就是解這個一元二次方程式 了!

(𝑥 + 1)2 就是 𝑥2+ 2𝑥 + 1 ,

所以展開得到:𝑥2 + (𝑥2+ 2𝑥 + 1) = 85 整理一下:2𝑥2+ 2𝑥 + 1 = 85

85 移項變成 −85 :2𝑥2+ 2𝑥 + 1 − 85 = 0 整理一下:2𝑥2+ 2𝑥 − 84 = 0

2𝑥2、2𝑥

− 84 有公因數 2 ,而且是等式,所以可以一起除以 2 :

𝑥2+ 𝑥 − 42 = 0

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前面 𝑥2 可以拆成 𝑥 乘 𝑥 ;後面−42 可以拆成 +7 乘 −6 ,交叉相乘:

等號左邊 𝑥2+ 𝑥 − 42 = (𝑥 + 7)(𝑥 − 6)

整個式子就是 (𝑥 + 7)(𝑥 − 6) = 0 所以 𝑥 + 7 = 0 或 𝑥 − 6 = 0 移項整理得到 𝑥 = −7 或 6

這樣子的解解出來有兩個,但是要回去檢驗一下符不符合題意,

如果 𝑥 = −7 ,那麼這兩個數會是 −7、 − 6 ,並不符合題意,因為 題目說的是正整數,正整數必須要是正的,所以不合。

如果 𝑥 = 6 ,那麼這兩個數會是 6、7 ,符合題意,平方相加試試看,

62+ 72 = 36 + 49 = 85,與題意相符合,所以這兩個數就是 6、7 。 𝑥 + 7

𝑥 − 6 +7𝑥 − 6𝑥 = +𝑥

74

例題二:有一個長方形面積為 108 平方公分,若長比寬多 3 公分,

請問這個長方形的長寬各為多少公分?

解:

假設寬是 𝑥 公分,長比寬多 3 公分,所以長是 𝑥 + 3 公分。

接下來要找關係,可以畫圖幫助理解一下,

我們知道長方形的面積算法就是長乘以寬,長是 𝑥 + 3 、寬是 𝑥 , 所以面積算法就是 𝑥(𝑥 + 3) ,從題目可以知道,面積也就是 108 。 所以可以列式:𝑥(𝑥 + 3) = 108 。接下來就解這個一元二次方程式 了!

展開 𝑥(𝑥 + 3) = 𝑥2+ 3𝑥,所以展開式子成:𝑥2+ 3𝑥 = 108 108 移項變成 −108 :𝑥2+ 3𝑥 − 108 = 0

前面 𝑥2 可以拆成 𝑥 乘 𝑥 ;後面−108 可以怎麼拆呢?

−108 是負的,會拆成一正乘一負,中間是+3 ,所以拆出來的兩數,

𝑥

𝑥 + 3

108

75

正數的絕對值會負數的絕對值還要多 3 ;發現 108 = 9 × 12 ,−108 可 以拆成 −9 乘+12。

交叉相乘:

等號左邊 𝑥2+ 3𝑥 − 108 = (𝑥 − 9)(𝑥 + 12)

整個式子就是 (𝑥 − 9)(𝑥 + 12) = 0 所以 𝑥 − 9 = 0 或 𝑥 + 12 = 0 移項整理得到 𝑥 = 9 或 −12

這樣子的解解出來有兩個,但是要回去檢驗一下符不符合題意,

如果 𝑥 = 9 ,那麼寬會是 9、長會是 12 ,長寬可以是正的。

如果 𝑥 = −12 ,長寬會是−12、 − 9 ,長寬不可以是負的,所以不 合。

所以這個長方形的長是 12 (公分)、寬是 9 (公分)。

𝑥 − 9 𝑥 + 12

−9𝑥 + 12𝑥 = +3𝑥

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例題三:有一個直角三角形,兩股長度差 4 公分,斜邊長 20 公分,

求這個直角三角形面積為何?

解:從題目我們知道,兩股長度差 4 公分,所以如果把比較短的股 當底,假設為 𝑥 公分,那麼比較長的股就可以當高,假設成 (𝑥 + 4) 公 分。從題目知道斜邊長是 20 公分。

畫個圖幫助理解一下!

接下來要利用關係來列式,這個關係是什麼呢?

看一下題目:直角三角形,兩股長差 4,斜邊長 20 。

從圖中可以看到,𝑥

𝑥 + 4

20 ,這三個是直角三角形的三邊,在 直角三角形中有一個很重要的三邊關係(畢氏定理):兩股平方和等 於斜邊平方。

所以式子可以列成:𝑥2 + (𝑥 + 4)2 = 202,接下來就是解這個一元 二次方程式了!

𝑥 𝑥 + 4 20

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(𝑥 + 4)2 就是 𝑥2+ 8𝑥 + 16 ,

所以展開得到:𝑥2 + (𝑥2+ 8𝑥 + 16) = 400 整理一下:2𝑥2 + 8𝑥 + 16 = 400

400 移項變成 −400 :2𝑥2 + 8𝑥 + 16 − 400 = 0 整理一下:2𝑥2 + 8𝑥 − 384 = 0

2𝑥2、8𝑥

− 384 有公因數 2 ,而且是等式,所以可以一起除以 2 :

𝑥2 + 4𝑥 − 192 = 0

前面 𝑥2 可以拆成 𝑥 乘 𝑥 ;後面−192 可以怎麼拆呢?

−192 是負的,會拆成一正乘一負,中間是+4 ,所以拆出來的兩數,

正數的絕對值會比負數的絕對值還要多 4 ;發現 192 = 16 × 12 ,

−192 可以拆成 −12 乘+16。

交叉相乘:

整個式子就是 (𝑥 − 12)(𝑥 + 16) = 0 所以 𝑥 − 12 = 0 或 𝑥 + 16 = 0 移項整理得到 𝑥 = 12 或−16

𝑥 − 12 𝑥 + 16

−12𝑥 + 16𝑥 = +4𝑥

78

這樣子的解解出來有兩個,還是要回去檢驗一下符不符合題意,

如果 𝑥 = 12 ,那麼一股會是 12、另一股會是 16,兩股可以是正數。

如果 𝑥 = −16 ,那麼一股會是−16、另一股會是−12,但是兩股不 可以是負數,所以不合。

短的股(底)會是 12(公分)、長的股(高)會是 16 (公分),三角 形面積會是 12×16

2 = 96 (平方公分)。

例題四:平安旅行社舉辦旅遊活動,預計人數 30 人,每人收費 5000 元,當人數達到 30 人後,每多 1 人,每人收費就便宜 100 元。若 已知這次活動,平安旅行社總收入為 160000 元,請問共有多少人 參加?

解:先理解一下題目的意思:旅行社舉辦旅遊活動,預計人數 30 人,

每人收費 5000 元,所以預計總收入會是 30 × 5000 = 150000 元。

但實際上總收入是 160000 元,不是 150000 元,所以不可能是 30 人 參加旅遊活動!

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因為題目中有提到:當人數達到 30 人後,每多 1 人,每人收費就便 宜 100 元,這是很重要條件!這個條件是什麼意思呢?

當人數達到 30 人後,每多 1 人,每人收費就便宜 100 元,就是說如果 有 (30 + 1) 人參加旅遊活動,每人就收費(5000 − 100 × 1) 元;

有 (30 + 2) 人參加旅遊活動,每人就收費 (5000 − 100 × 2) 元;

有 (30 + 3) 人參加旅遊,每人就收費 (5000 − 100 × 3) 元;以此類推。

可是我們不知道有多少人參加啊,所以我們就可以假設成有 (30 + 𝑥) 人參加,那麼每人收費就會是 (5000 − 100𝑥) 元。

假設完後,利用關係來列式,題目當中有提到總收入為 160000 元,

總收入的算法就是「 人數 × 每人收的費用」,所以 (30 + 𝑥) 人參加,

每人收費是 (5000 − 100𝑥) 元,總收入就是 (30 + 𝑥)(5000 − 100𝑥) 元,式子就可以列成:(30 + 𝑥)(5000 − 100𝑥) = 160000 。

展開 (30 + 𝑥)(5000 − 100𝑥) = 150000 − 3000𝑥 + 5000𝑥 − 100𝑥2

= 150000 + 2000𝑥 − 100𝑥2 所以展開式子成:150000 + 2000𝑥 − 100𝑥2 = 160000

80

150000

2000

− 100

160000 有公因數 100 ,而且是等式,

所以可以一起除以 100 :1500 + 20𝑥 − 𝑥2 = 1600 1600 移項變成 −1600 :1500 + 20𝑥 − 𝑥2− 1600 = 0

整理一下:−𝑥2 + 20𝑥 − 100 = 0

習慣上會希望一元二次方程式的 𝑥2 項係數為正,所以可以同乘−1 : 𝑥2 − 20𝑥 + 100 = 0

這個方程式可以利用差的平方公式:(𝑎 − 𝑏)2 = 𝑎2 − 2𝑎𝑏 + 𝑏2 來 解,𝑥 當成 𝑎 ,20𝑥 = 2 ∙ 𝑥 ∙ 10 ,10 當成 𝑏 , 102 = 100 ,符合乘 法公式,故式子可以化成 (𝑥 − 10)2 = 0 。

𝑥 − 10 = 0

所以 𝑥 = 10 ,所以這次旅遊活動有 30 + 10 = 40 人參與,每人收 費 5000 − 100 × 10 = 4000 元。

例題五:一塊長方形農地,長比寬多 4 公尺,預計 農地內部四周圍開闢一條寬 2 公尺的道路,

剩下部分作果園,如圖。若果園面積是農地 面積的 5

6 ,則原來農地的長、寬各是多少?

81

82

展開 (𝑥 − 4)𝑥 = 5

6𝑥(𝑥 + 4)

𝑥2− 4𝑥 = 5

6𝑥2+10 3 𝑥

習慣上,讓式子變成是整數的會比較好計算,所以同乘以 6 : 6𝑥2− 24𝑥 = 5𝑥2+ 20𝑥

移項整理: 6𝑥2 − 24𝑥 − 5𝑥2− 20𝑥 = 0 𝑥2− 44𝑥 = 0

可以提公因式 𝑥 : 𝑥(𝑥 − 44) = 0

所以 𝑥 = 0 或 𝑥 − 44 = 0 移項整理得到 𝑥 = 0 或 44

這樣子的解解出來有兩個,但是要回去檢驗一下符不符合題意,

如果 𝑥 = 0 ,長度不可能是零,所以不合。

如果 𝑥 = 44 ,原來農地的長就是 48 公尺、寬就是 44 公尺。

83

重點提問

1. 從上面第 75 頁的課文中我們可以知道,解一元二次方程式應用 題有四個重要的步驟,請你依序把它些出來。

步驟一:______________________________________________

步驟二:_______________________________________________

步驟三:_______________________________________________

步驟四:_______________________________________________

2. 解一元二次方程式應用題在假設完未知數後,接著我們要去找題 目中「數量間的關係」,請問找題目中「數量間的關係」是為了 作什麼?

84

․隨堂練習:

1.

兩個連續的正整數,其平方和是 181 ,則此兩數分別為何?

2.

有一個長方形面積為 84 平方公分,若長比寬多 5 公分,請問這 個長方形的長寬各為多少公分?

3.

有一個直角三角形,兩股長度差 7 公分,斜邊長 13 公分,求這 個直角三角形面積為何?

85

4. 安平旅行社為招攬乘客到花蓮遊玩,訂定為每人收費 2000 元,

但是如果一團的人數超過 12 人,每增加 1 人,則每人可減收 100 元。已知某一團總共收到了 25500 元,請問這一團共有多少人參 加?

5. 小湘的房間是一個長方形,而且長比寬多 3 公 尺,她在房間的中間擺了一塊長方形地毯,地 毯邊緣與牆邊的垂直距離都是 1.5 公尺,如圖 所示。如果地毯面積是房間的 1

4 倍,則小湘房 間的長、寬各是多少公尺?

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想看例題四、五的類似題,

請看下面影片(1)

https://www.youtube.com/

watch?v=rj0jLfKTezk

還想看進階題,

請看下面影片(2)

https://www.youtube.com/

watch?v=UWDCQXi9pss

還想看進階題,

請看下面影片(5)

https://www.youtube.com/

watch?v=BVE5X0kg2Os

還想看進階題,

請看下面影片(4)

https://www.youtube.com/w atch?v=AQA8nUkeNXk

例題三還不太懂 請看下面影片(3)

https://youtu.be/htGo1lj Nqwg

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