1. 一元二次方程式的定義:
(1) 一元二次方程式:
當一個方程式只有一個未知數,而此未知數的最高次數為 2 時,
我們把它叫做一元二次方程式。
例如:f( x )= x +3 x +2 為一元二次式,(一元二次多項式) 2 f( x )= x +3 x +2=0 為一元二次式方程式。 2
【範例】 : x +2 x +1=0,-3 2 x +11 x =6,2 2 x =5 x ,這些都是一元二次方程式。 2
【補充】 : x +2 x -3=0………一元三次方程式, 3 x + 2 y +2 x -2 y+9=0……二元二次方程式。
(2) 一元二次方程式的標準式:
a x +b x +c=0,其中 a≠0。 2 (3) 解(根):
若 x = x 代入一元二次方程式 a 0 x +b x +c=0,滿足 2 ax 0 2 + bx + c =0, 0 則稱 x = x 為此一元二次方程式的根。 0
【範例】 :對於一元二次方程式 x 2 -2 x -8=0,
將 x =4 代入原方程式 得 4 2 -2×4-8=0,故 x =4 為此方程式的根。
將 x =-2 代入原方程式(-2) 2 -2×(-2)-8=0,故 x =4 為此方程式的根。
在此 x =4 或 x =-2 都為此方程式 x -2 x -8=0 之解或根。 2 (4) 一元二次方程式的次數與根的個數之關係:
一元一次多項式有一個根;一元二次多項式有兩個根;一元三次多項式有三個根;
一般而言,一元 n 次多項式會有 n 個根。也就是說,多項式的根的個數會與多項式 的次數相同。
【範例】 : x +2=0 為一元一次方程式,有一個解或稱有一個根。
【範例】 :x 2 -3 x +2=0 為一元二次方程式,將其分解成兩個一次式的乘積,
( x -2)( x -1)=0,則其解為 x =1 或 x =2,
∴ x 2 -3 x +2=0 有兩個解或稱有兩個根。
【範例】 : x -6 x 3 2 +11 x -6=0 為一元三次方程式,將其分解成三個一次式的乘積,
( x -1)( x -2)( x -3)=0,則其解為 x =1,2,3。
E80201
(5) 解一元二次方程式的法則:
設法將一元二次式改寫為兩個一元一次式的乘積。
【範例】 :如果將 x 2 + x -6=0 改寫為( x -2)( x +3)=0,
則( x -2)=0 或( x +3)=0 , ∴ x =2 或 x =-3。
2. 一元二次方程式的解題步驟:
a. 移項:先把式中各項移到等號左邊,使等號右邊為 0,並且合併同類項 化成標準式: ax +2 bx+ c =0 ( a >0)。
b. 將多項式分解:等號左邊的二次式分解成兩個一次因式的乘積。
例如: a ( x - a )( x -b )=0。
c. 再令兩個一次因式分別等於 0,即可解得 x = a 及 x =b 。
【範例】 :求出方程式 x 2 +x=6 的解。
解 : ∴ x 2 +x-6=0
∴ (x-2)(x+3)=0 ,則 x-2=0 或 x+3=0
∴ x=2 或 -3。
【範例】 :求出方程式 2x 2 +5x=3 x - x -2 的解。 2 解 : ∴ 5 x +4x=3 2 x - x -2 2
Û 5 x +4x-3 2 x + x +2=0 2 Û 2 x +5 x +2=0 2
∴(x+2)(2 x +1)=0,則 x+2=0 或 2x+1=0。
∴ x=-2 或 - 2 1 。
【範例】 :求出方程式 15x 2 -x-2=0 的解。
解 : ∴(5x-2)(3x+1)=0 ,則 5x-2=0 或 3x+1=0
∴ x=
5
2 或 - 3 1 。
3.在上面的步驟中,可能發生的情況:
(1) 若 c =0,標準式 ax +2 bx+ c =0 改寫為 x ( ax +b)=0:
ax +2 bx=0 Þ x ( ax +b)=0
∴ 解為 x =0 或 x =-
a b 。
【範例】 :解方程式:2 x -5 x =0。 2
解 :2 x -5 x =0 Þ x (2 x -5)= 0 2
∴ 解為 x =0 或 x = 2 5 。
【範例】 :解方程式: 4x 2 +6 x =0。
解 :4 x +6 x =0 Þ 2 x (2 x +3)= 0 2
∴ 解為 x =0 或 x =-
2 3 。
【範例】 :解方程式:-3x 2 +6 x =0。
解 :-3 x +6 x =0 Þ -3 x ( x -2)=0 2
∴ 解為 x =0 或 x =2。
【範例】 :解方程式:5x 2 +20 x =0。
解 :5 x +20 x =0 Þ 5 x ( x +4)=0 2
∴ 解為 x =0 或 x =-4。
(2) 若b=0,標準式 ax +2 bx+ c =0 改寫為 ax + c =0: 2 ax + c =0 Þ 2 ax = c Þ 2 x =- 2
a c ,
如果- a
c >0,則解為 x = ± a - 。 c
如果- a
c <0,則 x 為無實數解。
【範例】 :解方程式:4 x -9=0。 2
解 :4 x -9=0 Þ 4 2 x =9 Þ 2 x = 2 4 9
∴ x = ± 4 9 = ±
2 3
【範例】 :解方程式:9 x -4=0。 2
解 :9 x -4=0 Þ 9 2 x =4 Þ 2 x = 2 9 4
∴ x = ± 9 4 = ±
3 2
【範例】:解方程式:(2 x -3) 2 -16=0。
解 :(2 x -3) 2 -16=0 Þ (2 x -3) 2 =16 Þ 2 x -3= ± 4
∴ 當 2 x -3=4 Þ 2 x =7 Þ x = 2 7
當 2 x -3=-4 Þ 2 x =-1 Þ x =-
2 1
答: x = 2 7 或-
2 1
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【範例】:解方程式:(3 x -1) 2 -25=0。
解 :(3 x -1) 2 -25 Þ (3 x -1) 2 =25 Þ 3 x -1= ± 5
∴ 當 3 x -1=5 Þ 3 x =6 Þ x =2 當 3 x -1=-5 Þ 3 x =-4 Þ x =-
3 4
答: x =2 或-
3 4
【範例】:解方程式: x +4=0。 2 解 : x +4=0 Þ 2 x =-4 2
∵ x 的值一定為正,∴此題無實數解。 2
(3) 若b≠0、 c ≠0,則 ax +2 bx+ c =0:
可以用以前學過的十字交乘法,先將方程式因式分解之後求解。
【範例】 : x +52 x +6=0 Þ ( x +2)( x +3)=0 , ∴ x =-2,-3。
x +2 x -6=0 Þ ( x -2)( x +3)=0 , ∴ x =2,-3。
x -2 x -6=0 Þ ( x +2)( x -3)=0 , ∴ x =-2,3。
x -52 x +6=0 Þ ( x -2)( x -3)=0 , ∴ x =2,3。
【範例】 :解方程式: x +6 x +8=0。 2 解 :
x +6 x +8=0 Þ ( x +2)2 ( x +4)=0
∴ x =-2 或-4。
【範例】 :解方程式: x -x-12=0。 2 解 :
x -x-12=0 Þ (x+3)2 (x-4)=0
∴ x=-3 或 4。
x x
+2 +4 2x + 4x = 6x
x x
+3
-4 3x -4x =-x
【範例】 :解方程式: x +3x-10=0。 2 解 :
x +3x-10=0 Þ (x-2)2 (x+5)=0
∴ x=2 或-5。
【範例】 :解方程式:x 2 -9x+20=0。
解 :
x 2 -9x+20=0 Þ (x-4)(x-5)=0
∴ x=4 或 5。
【範例】 :解方程式:2x 2 +7x+6=0。
解 :
2x 2 +7x+6=0 Þ (2x+3)(x+2)=0
∴ x=
2
- 3 或-2。
【範例】 :解方程式:3x 2 +5x-12=0。
解 :
3x 2 +5x-12=0 Þ (x+3)(3x-4)=0
∴ x=-3 或 3 4 。 x x
-2 + 5 2x + 5x = 3x
-
x
x -5
-4x-5x =-9x
-4
2x
x +2
3x + 4x = 7x +3
x
3x -4 9x- 4x = 5x
+ 3
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【範例】 :解方程式:5x 2 -6x-8=0。
解 :
5x 2 -6x-8=0 Þ (x-2)(5x+4)=0
∴ x=2 或-
5 4 。
【範例】 :解方程式:6x 2 -11x+4=0。
解 :
6x 2 -11x+4=0 Þ (2x-1)(3x-4)=0
∴ x=
2 1 或
3 4 。 5x
x -2
4x-10x=-6x + 4
2x
3x -4
-3x
-
8x =-11x-1
【例題一】 【練習一】
解下列各方程式的解。
(1) 6x 2 -4x=0 (2) 9x 2 =4x (3) x 2 +4x=0
解:(1) 6x 2 -4x=0 Þ 2x(3x-2)=0
∴ x=0 或 3 2
(2) 9x 2 =4x Þ 9x 2 -4x=0 Þ x(9x-4)=0
∴ x=0 或 9 4
(3) x 2 +4x=0 Þ x(x+4)=0
∴ x=0 或-4
解下列各方程式的解。
(1) 16x 2 -8x=0 (2) 10x 2 =-6x (3) 2x 2 +8x=0
解:(1) 16x 2 -8x=0 Þ 8x(2x-1)=0
∴ x=0 或 2 1
(2) 10x 2 =-6x Þ 10x 2 +6x=0 Þ 2x(5x+3)=0
∴ x=0 或 5 - 3
(3) 2x 2 +8x=0 Þ 2x(x+4)=0
∴ x=0 或-4
【例題二】 【練習二】
解下列各方程式的解。
(1) 25x 2 -4=0 (2) 3x 2 =27 (3) x 2 -9=0
解:(1) 25x 2 -4=0 Þ
( )
5 x 2 - 2 2 = 0 Þ(
5 x + 2)(
5 x - 2)
= 0∴ 5 - 2
=
x 或
5
= 2 x
(2) 3x 2 =27 Þ 3x 2 -27=0
Þ x 2 -9=0 Þ
(
x + 3)(
x - 3)
= 0∴ x = - 3 或 x = 3 (3) x 2 -9=0Þ
(
x + 3)(
x - 3)
= 0∴ x = - 3 或 x = 3
解下列各方程式的解。
(1) 4x 2 -9=0 (2) x 2 =16 (3) 2x 2 -8=0
解:(1) 4x 2 -9=0 Þ ( 2 x ) 2 - 3 2 = 0 Þ
(
2 x + 3)(
2 x - 3)
= 0∴ 2 - 3
=
x 或
2
= 3 x
(2) x 2 =16Þ x 2 -16=0 Þ
(
x + 4)(
x - 4)
= 0∴ x = - 4 或 x = 4 (3) 2x 2 -8=0 Þ x 2 -4=0
Þ
(
x + 2)(
x - 2)
= 0∴ x = - 2 或 x= 2
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【例題三】 【練習三】
解下列各方程式的解。
(1) 5 x(2x+5)-4(2x+5)=0 (2) 3 x(x-3)-4(x-3)=0 解:(1) 5 x(2x+5)-4(2x+5)=0
Þ (2x+5) (5x-4)=0
∴ 2 - 5
=
x 或
5
= 4 x
(2) 3 x(x-3)-4(x-3)=0 Þ (x-3) (3x-4)=0
∴ x = 3 或
3
= 4 x
解下列各方程式的解。
(1) (x-5) 2 =4(x-5) (2) (x+1)+4x(x+1)=0 解:(1) (x-5) 2 =4(x-5)
Þ (x-5) 2 -4(x-5)=0 Þ (x-5) (x-5-4)=0 Þ (x-5) (x-9)=0
∴ x = 5 或 x = 9 (2) (x+1)+4x(x+1)=0
Þ (x+1) (x+1+4x)=0 Þ (x+1) (5x+1)=0
∴ x = - 1 或
5 - 1
= x
【例題四】 【練習四】
解下列各方程式的解。
(1) x 2 +3x-4=0 (2) 2x 2 -3x=5 (3) 6x 2 +7x-3=0 (4) 12x 2 -23x=24 解:(1) x 2 +3x-4=0
Þ (x-1) (x+4)=0
∴ x = 1 或 x = - 4 (2) 2x 2 -3x=5
Þ 2x 2 -3x-5=0 Þ (2x-5) (x+1)=0
∴ 2
= 5
x 或 x = - 1
(3) 6x 2 +7x-3=0Þ(3x-1) (2x+3)=0
∴ 3
= 1
x 或
2 - 3
= x (4) 12x 2 -23x=24
Þ 12x 2 -23x-24=0 Þ (3x-8) (4x+3)=0
∴ 3
= 8
x 或
4 - 3
= x
解下列各方程式的解。
(1) 3x 2 +18x+27=0 (2) 2x 2 -5x=-2 (3) 15x 2 -x-2=0 (4) 3x 2 -9x-14=0 解:(1) 3x 2 +18x+27=0
Þx 2 +6x+9=0 Þ (x+3) (x+3)=0
∴ x = - 3 或 x = - 3 (重根) (2) 2x 2 -5x=-2
Þ 2x 2 -5x+2=0 Þ (x-2) (2x-1)=0
∴ x = 2 或
2
= 1 x (3) 15x 2 -x-2=0
Þ (3x+1) (5x-2)=0
∴ 3 - 1
=
x 或
5
= 2 x (4) 3x 2 -19x-14=0
Þ (x-7)(3x+2)=0
∴ x = 7 或
3 - 2
= x
【例題五】 【練習五】
解下列各方程式:
(1) 3 x 2 -4x-1=-9 x-3。
(2)(x+5)(x+3)=8。
(3) 1
2 x 2 + 7
6 x-1=0。
解:(1) 3 x 2 -4x-1=-9 x-3 Þ 3x 2 +5x+2=0 Þ (x+1) (3x+2)=0
∴ x = - 1 或
3 - 2
= x (2)(x+5)(x+3)=8
Þ x 2 +8x+15-8=0 Þ x 2 +8x+7=0 Þ (x+1) (x+7)=0
∴ x = - 1 或 x = - 7 (3) 1
2 x 2 + 7
6 x-1=0 Þ 3x 2 +7x-6=0 Þ (x+3) (3x-2)=0
∴ x = - 3 或
3
= 2 x
解下列各方程式:
(1) 2x 2 =5x。
(2)(x-3)(x-4)=20。
(3) x 2 + 1 2 x=
3
1 (1- 1 2 x)。
解:(1) 2x 2 =5xÞ 2x 2 -5x=0 Þ x (2x-5)=0
∴ x = 0 或
2
= 5 x (2)(x-3)(x-4)=20 Þ x 2 -7x+12-20=0
Þ x 2 -7x-8=0 Þ (x+1) (x-8)=0
∴ x = - 1 或 x = 8 (3) x 2 + 1
2 x=
3
1 (1- 1 2 x) Þ 6x 2 +3x=2-x Þ 6x 2 +4x-2=0 Þ 3x 2 +2x-1=0 Þ (x+1) (3x-1)=0
∴ x = - 1 或
3
= 1 x
【例題六】 【練習六】
解下列各一元二次方程式:
(1) (12x-5) 2 -(11x-4) 2 =0 。 (2) (x-1) 2 +x 2 +(x+1) 2 =110。
(3) 7(x-1) 2 +10(x-1)( x+4)-8(x+4) 2 =0。
解:
(1) (12x-5) 2 -(11x-4) 2 =0
Þ [(12x-5)+(11x-4)][(12x-5)-(11x-4)]=0 Þ (23x-9)(x-1)=0 ∴
23
= 9
x 或 x = 1 (2) (x-1) 2 +x 2 +(x+1) 2 =110
Þ x 2 -2x+1+x 2 +x 2 +2x+1=110 Þ 3x 2 +2=110 Þ 3x 2 =108
Þ x 2 -36=0 Þ (x+6) (x-6)=0
∴ x = - 6 或 x = 6
(3) 7(x-1) 2 +10(x-1)( x+4)-8(x+4) 2 =0 Þ [(x-1)+2(x+4)][7(x-1)-4(x+4)]=0 Þ (3x+7)(3x-23)=0
解下列各一元二次方程式:
(1) (7x-3) 2 -(5x-9) 2 =0 。 (2) x 2 -(x-2) 2 =(x-4) 2 。
(3) 5(x+2) 2 -7( x+2)(x-3)-6(x-3) 2 =0 。 解:
(1) (7x-3) 2 -(5x-9) 2 =0
Þ [(7x-3)+(5x-9)][(7x-3)-(5x-9)]=0 Þ (12x-12)(2x+6)=0 ∴ x = 1 或 x = - 3 (2) x 2 -(x-2) 2 =(x-4) 2
Þ x 2 -x 2 +4x-4=x 2 -8x+16 Þ x 2 -12x+20=0
Þ (x-2) (x-10)=0
∴ x = 2 或 x = 10
(3) 5(x+2) 2 -7( x+2)(x-3)-6(x-3) 2 =0 Þ [(x+2)-2(x-3)][5(x+2)+3(x-3)]=0 Þ (-x+8)(8x+1)=0
∴ x = 8 或 1 -
= x
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【例題七】 【練習七】
解下列各一元二次方程式:
(1) (2x 2 -x) 2 +4(x-2x 2 )+3=0 。 (2) (x 2 +3x-3)(x 2 +3x-5)-35=0 。 (3) (2x 2 +3x) 2 -8(2x 2 +3x)-9=0 。 解:(1) (2x 2 -x) 2 +4(x-2x 2 )+3=0
Þ (2x 2 -x) 2 -4(2x 2 -x)+3=0 Þ (2x 2 -x-1)(2x 2 -x-3)=0 Þ (x-1)(2x+1)(x+1)(2x-3)=0
∴ x = 1 、
2 - 1
=
x 、 x = - 1 或 2
= 3 x (2) (x 2 +3x-3)(x 2 +3x-5)-35=0
Þ (x 2 +3x) 2 -8(x 2 +3x)+15-35=0 Þ (x 2 +3x) 2 -8(x 2 +3x)-20=0 Þ (x 2 +3x-10)(x 2 +3x+2)=0 Þ (x-2)(x+5)(x+1)(x+2)=0
∴ x = 2 、 x = - 5 、 x = - 1 或 x = - 2 (3) (2x 2 +3x) 2 -8(2x 2 +3x)-9=0
Þ (2x 2 +3x-9)(2x 2 +3x+1)=0 Þ (2x-3)(x+3)(x+1)(2x+1)=0
∴ 2
= 3
x 、 x = - 3 、 x = 1 或
2 - 1
= x
解下列各一元二次方程式:
(1) (x+2) 2 -3(x+2)+2=0 。 (2) (2x 2 -3x) 2 -8(2x 2 -3x)-9=0 (3) (x 2 +5x) 2 -2(x 2 +5x)-24=0 。 解:(1) (x+2) 2 -3(x+2)+2=0
Þ (x+2-1)(x+2-2)=0 Þ (x+1) × x=0
∴ x = - 1 或 x = 0
(2) (2x 2 -3x) 2 -8(2x 2 -3x)-9=0 Þ (2x 2 -3x+1)(2x 2 -3x-9)=0 Þ (x-1)(2x-1)(x-3)(2x+3)=0
∴ x = 1 、 2
= 1
x 、 x = 3 或 2 - 3
= x (3) (x 2 +5x) 2 -2(x 2 +5x)-24=0
Þ (x 2 +5x-6)(x 2 +5x+4)=0 Þ (x-1)(x+6)(x+1)(x+4)=0
∴ x = 1 、 x = - 6 、 x = - 1 或 x = - 4
【例題八】 【練習八】
(1) 解|x| 2 +|x|-6=0 (2) (x-2) 2 -3|x-2|-10=0 解:(1) 解|x| 2 +|x|-6=0
Þ (|x|-2)(|x|+3)=0 Þ |x|=2 或|x|=-3(不合)
∴ x=2 或-2
(2) (x-2) 2 -3|x-2|-10=0 Þ|x-2| 2 -3|x-2|-10=0 Þ (|x-2|-5)(|x-2|+2)=0 Þ|x-2|=5 或|x-2|=2(不合)
∴ x-2=5 或-5 ∴ x=7 或-3
(1) 解 x 2 +|x|-12=0
(2) 2(2x+1) 2 -4|2x+1|-48=0 解:(1) 解|x| 2 +|x|-12=0
Þ (|x|-3)(|x|+4)=0 Þ |x|=3 或|x|=-4(不合)
∴ x=3 或-3
(2) 2(2x+1) 2 -4|2x+1|-48=0 Þ|2x+1| 2 -2|2x+1|-24=0 Þ (|2x+1|-6)(|2x+1|+4)=0 Þ|2x+1|=6 或|2x+1|=4(不合)
∴ 2x+1=6 或6 ∴ x=
2 5 或
2 - 7
【例題九】 【練習九】
(1) 求以 3,5 為二根之一元二次方程式 。 (2) 設 x 2 +px+q=0 之二根為 3,-2,
求 p、q 之值。
解:(1) ∵ 3+5=8, 3×5=15
∴ 一元二次方程式為 x 2 -8x+15
=0
(2) ∵ -p=3+(-2)=1,
q=3×(-2)=-6
∴ p=-1, q=-6
(1) 求以-3,-5 為二根之一元二次方程式。
(2) 設 x 2 +bx+c=0 之二根為-3,5,
求以 b、c 為二根為之一元二次方程式。
解:(1) ∵ (-3)+(-5)=-8,
(-3)×(-5) =15
∴ 一元二次方程式為 x 2 +8x+15=0 (2) ∵ -b=(-3)+5=2,
c=(-3)×5=-15
∴ b=-2, c=-15
【例題十】 【練習十】
設 1 為 x 2 +ax+2=0 之一根,且 a、b 是 x 2 +5x+c=0 之兩根,求 3a+2b+c 之值。
解:將 x=1 代入 x 2 +ax+2=0 則 1+a+2=0 ∴ a=-3 又 -3+b=-5, -3×b=c
∴ b=-2,-3×(-2)=c=6
∴ 3a+2b+c=-9-4+6=-7
設 2 為 x 2 -4x+p=0 之一根,且 p 為 q x 2 +(p-2) x+2p=0 之一根,
求(1) p、q 之值。
(2) 以 p、q 為二根為之一元二次方程式。
解:(1) 將 x=2 代入 x 2 -4x+p=0 則 4-8+p=0 ∴ p=4 又將 x=4,p=4
代入 q x 2 +(p-2) x+2p=0
∴ 16q+8+8=0, q=-1
∴ b=-2,-3×(-2)=c=6
∴ 3a+2b+c=-9-4+6=-7 (2) ∵ 4+(-1)=3, 4×(-1)=-4
∴ 一元二次方程式為 x 2 -3x-4=0
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【例題十一】 【練習十一】
甲、乙兩生同解一個 x 2 項係數是 1 的二次 方程式,甲將一次項 x 的係數看錯,解得兩 根為 2 與 7,乙將常數項看錯,解得兩根為 1、-10,若此外無其他的錯誤,求正確的方 程式及兩根。
解: ∵ 2+7=9, 2×7=14
∴ 一元二次方程式為 x 2 -9x+14=0 又∵ 1+(-10)=-9,1×(-10)=-10
∴ 一元二次方程式為 x 2 +9x-10=0
∵ 甲將一次項 x 的係數看錯,
乙將常數項看錯
∴ 正確的方程式為 x 2 +9x+14=0
∴ x=-2 或-7,即兩根為-2、-7
甲、乙兩生同解一個 x 2 項係數是 1 的二次方 程式,甲將一次項 x 的係數看錯,解得兩根 為 3 與-6,乙將常數項看錯,解得兩根為 3、
4,若此外無其他的錯誤,求正確的方程式及 兩根。
解: ∵ 3+(-6)=-3, 3×(-6)=-18
∴ 一元二次方程式為 x 2 +3x-18=0 又∵3+4=7,3×4=12
∴ 一元二次方程式為 x 2 -7x+12=0
∵ 甲將一次項 x 的係數看錯,
乙將常數項看錯
∴ 正確的方程式為 x 2 -7x-18=0
∴ x=-2 或 9,即兩根為-2、9
【例題十二】 【練習十二】
設 x、y 均不為零,且 2 x 2 -xy-3y 2 =0,
求 x:y 的比值。
解: ∵ 2 x 2 -xy-3y 2 =0 Þ ( x+y)( 2x-3y)=0
∴ x=-y 或 x= y 2 3
∴ x:y 的比值=-1 或 2 3
設 x、y 均不為零,且 4x 2 -8xy-5y 2 =0,
求 x:y 的比值。
解: ∵ 4x 2 -8xy-5y 2 =0 Þ (2x-y)( 2x-5y)=0
∴ x= y 2
1 或 x= y 2 5
∴ x:y 的比值=
2 1 或
2 5