——一元二次方程——【核心为“根”:求根,根的多少/判别式,根与系数,根的正负,根的范围/区间】
一元二次方程:只含一个未知数,且未知数的最高次数是2的方程,“元”是指方程中所含未知数的个数,“次”是指方程中未知数最高的指数。——【类比记忆法:一元二次方程其实是一元二次函数的函数值为0时的情况】

根的求解/求根解法
(1)十字相乘因式分解法:先用十字相乘进行分解,分解后可以求出方程的根。——【首选方法】
(2)求根公式法:如果无法用十字相乘分解,可以套用求根公式:x1,2=−b±△2a=−b±b2−4ac2ax_{1,2}=\frac{-b±\sqrt{△}}{2a}=\frac{-b±\sqrt{b^2-4ac}}{2a}x1,2=2ab± =2ab±b24ac ——
【根判别式△△ ⟹\Longrightarrow 求根公式x1,2x_{1,2}x1,2=−b±△2a\frac{-b±\sqrt{△}}{2a}2ab±
⟹\Longrightarrow 韦达定理为x1+x2=−b+△2a+−b−△2a=−bax_1+x_2=\frac{-b+\sqrt{△}}{2a}+\frac{-b-\sqrt{△}}{2a}=-\frac{b}{a}x1+x2=2ab 2ab =ab
⟹\Longrightarrow 韦达定理为x1⋅x2=−b+b2−4ac2a∗−b−b2−4ac2a=cax_1·x_2=\frac{-b+\sqrt{b^2-4ac}}{2a}*\frac{-b-\sqrt{b^2-4ac}}{2a}=\frac{c}{a}x1x2=2abb24ac 2abb24ac =ac
⟹\Longrightarrow 弦长公式为∣x1−x2∣=∣−b+△2a−−b−△2a∣=△∣a∣|x_1-x_2|=|\frac{-b+\sqrt{△}}{2a}-\frac{-b-\sqrt{△}}{2a}|=\frac{\sqrt{△}}{|a|}x1x2=2ab 2ab =a
⟹\Longrightarrow 顶点△面积为12⋅∣y∣⋅∣x1−x2∣=∣-△4a∣∗△∣a∣=(△)38a2\frac{1}{2}·|y|·|x_1-x_2|=|\frac{-△}{4a}|*\frac{\sqrt{△}}{|a|}=\frac{(\sqrt{△})^3}{8a^2}21yx1x2=4aa =8a2( )3

(3)图像法:二次函数与x轴的交点即为对应方程的根。

根的多少/判别式
△=b2−4ac△=b^2-4ac=b24ac称为一元二次方程根的判别式
△>0△>00时,方程有两个不相等的实根;当△=0△=0=0时,方程有两个相等的实根;当△<0△<00时,方程没有实根。
方程ax2+bx+c=0(a≠0)ax^2+bx+c=0(a≠0)ax2+bx+c=0(a=0)有两个不相等的实数根 ⟺⟺ 函数y=ax2+bx+c(a≠0)y=ax^2+bx+c(a≠0)y=ax2+bx+c(a=0)与x轴有两个交点 ⟺⟺ △>0△>00。——【要a≠0a≠0a=0&△>0△>00
方程ax2+bx+c=0(a≠0)ax^2+bx+c=0(a≠0)ax2+bx+c=0(a=0)有两个相等的实数根 ⟺⟺ 函数y=ax2+bx+c(a≠0)y=ax^2+bx+c(a≠0)y=ax2+bx+c(a=0)与x轴有一个交点 ⟺⟺ △=0△=0=0。——【要a≠0a≠0a=0&△=0△=0=0
方程ax2+bx+c=0(a≠0)ax^2+bx+c=0(a≠0)ax2+bx+c=0(a=0)没有实数根 ⟺⟺ 函数y=ax2+bx+c(a≠0)y=ax^2+bx+c(a≠0)y=ax2+bx+c(a=0)与x轴没有交点 ⟺⟺ △<0△<00。——【要a≠0a≠0a=0&△<0△<00
——△△判别式
⟹\Longrightarrow b2−4acb^2-4acb24ac
⟹\Longrightarrow △△>0,方程有两根,即求根公式x1,2x_{1,2}x1,2=−b±△2a\frac{-b±\sqrt{△}}{2a}2ab± ,图像抛物线与x轴有两个交点 ⟹\Longrightarrow 韦达定理
⟹\Longrightarrow △△=0,方程有一根,xxx−b2a-\frac{b}{2a}2ab,图像抛物线与x轴有一个交点
⟹\Longrightarrow △△<0,方程无根,图像抛物线与x轴没有交点
⟹\Longrightarrow yyy的最值为4ac−b24a\frac{4ac-b^2}{4a}4a4acb2-△4a\frac{-△}{4a}4a
⟹\Longrightarrow △△>0,图像的弦长公式为△∣a∣\frac{\sqrt{△}}{|a|}a
⟹\Longrightarrow △△>0,图像的顶点△面积为(△)38a2\frac{(\sqrt{△})^3}{8a^2}8a2( )3

判别式△△的不同表达:
(1)△=0△=0=0
A.方程有两个相等的实根
B.函数抛物线与x轴有且仅有一个交点(只有一个公共点)
C.函数抛物线与x轴相切
D.函数抛物线在x轴上的截距为0
E.函数是一个完全平方式
F.方程具有重实根
G.直线与曲线(抛物线)有一个交点
H.存在x的值使得ax2+bx+c=0ax^2+bx+c=0ax2+bx+c=0成立
(2)△>0△>00
A.方程有两个不相等的实根
B.函数抛物线与x轴相交
C.函数抛物线与x轴有两个交点
D.方程有两个零点
E.直线与曲线(抛物线)有两个交点
(3)△<0△<00
A.方程没有实数根
B.函数抛物线与x轴没有交点
C.函数抛物线与x轴相离
D.函数抛物线在轴上的截距不存在
E.直线与曲线(抛物线)没有交点
F.函数没有零点

判别式△△的常见思维误区:
A.方程有两个实数根
B.方程有两个正根
C.方程有两个负根
D.方程有根
这四句话的意思是判别式大于等于零,而非大于零,因为存在两个相等的根和两个不相等的根两种情况,记住:一元二次方程永远是有两个根的。

根的关系/根与系数关系/韦达定理:——【利用韦达定理求最值、求范围、计算出答案不唯一时,一定要验证判别式】
x1,x2x_1,x_2x1,x2是方程ax2+bx+c=0(a≠0且△≥0)ax^2+bx+c=0(a≠0且△≥0)ax2+bx+c=0(a=00)的两根 ⟹\Longrightarrow x1+x2=−bax_1+x_2=-\frac{b}{a}x1+x2=abx1⋅x2=cax_1·x_2=\frac{c}{a}x1x2=ac∣x1−x2∣=b2−4ac∣a∣=△∣a∣|x_1-x_2|=\frac{\sqrt{b^2-4ac}}{|a|}=\frac{\sqrt{△}}{|a|}x1x2=ab24ac =a 1x1+1x2=−bc\frac{1}{x_1}+\frac{1}{x_2}=-\frac{b}{c}x11+x21=cb
一元三次方程ax3+bx2+cx+d=0ax^3+bx^2+cx+d=0ax3+bx2+cx+d=0的韦达定理⟹\Longrightarrow x1+x2+x3=−bax_1+x_2+x_3=-\frac{b}{a}x1+x2+x3=abx1x2x3=−dax_1x_2x_3=-\frac{d}{a}x1x2x3=adx1x3+x2x3+x1x3=cax_1x_3+x_2x_3+x_1x_3=\frac{c}{a}x1x3+x2x3+x1x3=ac
韦达定理使用前提:——【条件充分性问题判断】
(1)方程ax2+bx+c=0ax^2+bx+c=0ax2+bx+c=0的二次系数a≠0a≠0a=0
(2)一元二次方程ax2+bx+c=0ax^2+bx+c=0ax2+bx+c=0根的判别式△=b2−4ac≥0△=b^2-4ac≥0=b24ac0
——求根公式
x1,2x_{1,2}x1,2=−b±△2a\frac{-b±\sqrt{△}}{2a}2ab±
⟹\Longrightarrow 韦达定理为x1+x2=−b+△2a+−b−△2a=−bax_1+x_2=\frac{-b+\sqrt{△}}{2a}+\frac{-b-\sqrt{△}}{2a}=-\frac{b}{a}x1+x2=2ab 2ab =ab
⟹\Longrightarrow 韦达定理为x1⋅x2=−b+b2−4ac2a∗−b−b2−4ac2a=cax_1·x_2=\frac{-b+\sqrt{b^2-4ac}}{2a}*\frac{-b-\sqrt{b^2-4ac}}{2a}=\frac{c}{a}x1x2=2abb24ac 2abb24ac =ac
⟹\Longrightarrow 弦长公式为∣x1−x2∣=∣−b+△2a−−b−△2a∣=△∣a∣|x_1-x_2|=|\frac{-b+\sqrt{△}}{2a}-\frac{-b-\sqrt{△}}{2a}|=\frac{\sqrt{△}}{|a|}x1x2=2ab 2ab =a ∣x1−x2∣|x_1-x_2|x1x2中文表达:方程两根之差的绝对值=方程两根之间的距离=函数抛物线在x轴上的截距=函数抛物线截x轴的长度=函数抛物线与两坐标轴围成的三角形的底边长】
⟹\Longrightarrow 顶点y为求根公式的另一半,上面开方下面乘2=−△4a-\frac{△}{4a}4a
⟹\Longrightarrow 顶点△面积为12⋅∣y∣⋅∣x1−x2∣=∣-△4a∣∗△∣a∣=(△)38a2\frac{1}{2}·|y|·|x_1-x_2|=|\frac{-△}{4a}|*\frac{\sqrt{△}}{|a|}=\frac{(\sqrt{△})^3}{8a^2}21yx1x2=4aa =8a2( )3

在这里插入图片描述
PS:韦达定理是由求根公式推导而来,因此使用韦达定理求解参数值或取值范围要满足上述两个条件。
韦达定理拓展/根的高次幂
1x1+1x2=x1+x2x1x2=−bc\frac{1}{x_1}+\frac{1}{x_2}=\frac{x_1+x_2}{x_1x_2}=-\frac{b}{c}x11+x21=x1x2x1+x2=cb
1x12+1x22=(x1+x2)2−2x1x2(x1x2)2=b2−2acc2\frac{1}{x_1^2}+\frac{1}{x_2^2}=\frac{(x_1+x_2)^2-2x_1x_2}{(x_1x_2)^2}=\frac{b^2-2ac}{c^2}x121+x221=(x1x2)2(x1+x2)22x1x2=c2b22ac
∣x1−x2∣=(x1−x2)2=x1+x22−4x1x2=b2a2−4ca=b2−4ac∣a∣|x_1-x_2|=\sqrt{(x_1-x_2)^2}=\sqrt{{x_1+x_2}^2-4x_1x_2}=\sqrt{\frac{b^2}{a^2}-\frac{4c}{a}}=\frac{\sqrt{b^2-4ac}}{|a|}x1x2=(x1x2)2 =x1+x224x1x2 =a2b2a4c =ab24ac ——∣x1−x2∣|x_1-x_2|x1x2中文表达:方程两根之差的绝对值=方程两根之间的距离=函数抛物线在x轴上的截距=函数抛物线截x轴的长度=函数抛物线与两坐标轴围成的三角形的底边长】
x12+x22=(x1+x2)2−2x1x2=b2−2aca2x_1^2+x_2^2=(x_1+x_2)^2-2x_1x_2=\frac{b^2-2ac}{a^2}x12+x22=(x1+x2)22x1x2=a2b22ac
x12−x22=(x1+x2)(x1−x2)x_1^2-x_2^2=(x_1+x_2)(x_1-x_2)x12x22=(x1+x2)(x1x2)
x13+x23=(x1+x2)(x12−x1x2+x22)=(x1+x2)[(x1+x2)2−3x1x2]x_1^3+x_2^3=(x_1+x_2)(x_1^2-x_1x_2+x_2^2)=(x_1+x_2)[(x_1+x_2)^2-3x_1x_2]x13+x23=(x1+x2)(x12x1x2+x22)=(x1+x2)[(x1+x2)23x1x2]
根的高次幂问题:先通过迭代将次法,将所求代数式降低次数,再利用韦达定理求值。——【遇到复杂的整式或者分式时,将其分解为韦达定理能用的式子为止。】

根的符号/正负:——【两看:根个数看△,正负看韦达定理/abc符号】——【根的分布:正负根、区间根、有理根、整数根】
(1)方程有两个正根——【等价于:ab异号、ac同号且△≥0】{x1+x2>0x1x2>0△≥0两个不等正根为△>0 \begin{cases} x_1+x_2>0\\ x_1x_2>0\\ △≥0 & \text{两个不等正根为△>0} \end{cases} x1+x20x1x200两个不等正根为0
(2)方程有两个负根——【等价于:a、b、c同号且△≥0】{x1+x2<0x1x2>0△≥0两个不等正根为△>0 \begin{cases} x_1+x_2<0\\ x_1x_2>0\\ △≥0& \text{两个不等正根为△>0} \end{cases} x1+x20x1x200两个不等正根为0
(3)方程有一正一负根——【等价为:a、c异号=ac<0】{x1⋅x2<0△>0ac<0此时必有△>0,此条件可不写 \begin{cases} x_1·x_2<0\\ △>0& \text{ac<0此时必有△>0,此条件可不写} \end{cases} {x1x200ac0此时必有0,此条件可不写
若再要求∣正根∣>∣负根∣|正根|>|负根|正根负根,有——【等价为:a、c异号;a、b异号】{x1⋅x2<0⟺ac<0x1+x2>0⟺ab<0 \begin{cases} x_1·x_2<0& \text{⟺ac<0} \\ x_1+x_2>0& \text{⟺ab<0} \\ \end{cases} {x1x20x1+x20⟺ac0⟺ab0
若再要求∣负根∣>∣正根∣|负根|>|正根|负根正根,有——【等价为:a、c异号;a、b同号】{x1⋅x2<0⟺ac<0x1+x2<0⟺ab>0 \begin{cases} x_1·x_2<0& \text{⟺ac<0} \\ x_1+x_2<0& \text{⟺ab>0} \\ \end{cases} {x1x20x1+x20⟺ac0⟺ab0

根的区间:——【根的分布:正负根、区间根、有理根、整数根】
——【根的区间 ⟹\Longrightarrow 端点
⟹\Longrightarrow 两根位于不同区间,仅看四个端点;
⟹\Longrightarrow 两根位于相同区间,需看两点=顶点+端点】

若一元二次方程的两根分布在某一特定区间内,则把一元二次方程转化为一元二次函数,结合一元二次函数的图像的抛物线来解决问题。即设一元二次方程ax2+bx+c=0ax^2+bx+c=0ax2+bx+c=0f(x)f(x)f(x),根为x1,x2x_1,x_2x1,x2。为了讨论方便,我们只讨论a>0a>0a0的情况,考试时,如果a的符号不定,则需要先讨论开口方向。
(1)两根位于同一区间——【需看“两点”,即看顶点(横坐标相当于看对称轴,纵坐标相当于看△)、看端点(根所分布区间的端点)】——【同一区间反而更不自由,相比不同区间,少了两个端点,所以找了对称轴和△来帮忙】
① 若a>0a>0a0,两根都大于mmm,则有
{f(m)>0(看端点)−b2a>m(看顶点)△≥0(定相交) \begin{cases} f(m)>0& \text{(看端点)}\\ -\frac{b}{2a}>m& \text{(看顶点)}\\ △≥0& \text{(定相交)} \end{cases} f(m)02abm0(看端点)(看顶点)(定相交)
②若a>0a>0a0,两根都小于mmm,则有
{f(m)>0(看端点)−b2a<m(看顶点)△≥0(定相交) \begin{cases} f(m)>0& \text{(看端点)}\\ -\frac{b}{2a}<m& \text{(看顶点)}\\ △≥0& \text{(定相交)} \end{cases} f(m)02abm0(看端点)(看顶点)(定相交)
③ 若a>0a>0a0,两根都在(m,n)(m,n)(m,n)上,则有
{f(m)>0(看端点)f(n)>0(看端点)m<−b2a<n(看顶点,只依赖端点,会出现顶点不在区间内,在区间左边,也可以满足上述两端点的要求,所以需要对称轴进行限制)△≥0(图像可能不与x轴相交,所以需要△进行限制) \begin{cases} f(m)>0& \text{(看端点)}\\ f(n)>0& \text{(看端点)}\\ m<-\frac{b}{2a}<n& \text{(看顶点,只依赖端点,会出现顶点不在区间内,在区间左边,也可以满足上述两端点的要求,所以需要对称轴进行限制)}\\ △≥0& \text{(图像可能不与x轴相交,所以需要△进行限制)} \end{cases} f(m)0f(n)0m2abn0(看端点)(看端点)(看顶点,只依赖端点,会出现顶点不在区间内,在区间左边,也可以满足上述两端点的要求,所以需要对称轴进行限制)(图像可能不与x轴相交,所以需要进行限制)

(2)两根位于不同区间——【仅看端点(根所分布区间的端点)】——【根的区间需要端点,四个端点不需要顶点】
① 若a>0a>0a>0,方程的一根大于kkk,另外一根小于kkk,即x1<k<x2x_1<k<x_2x1kx2,则有f(k)<0f(k)<0f(k)0(看端点)。
② 若a>0a>0a0,一根在(m,n)(m,n)(m,n)内,另外一根在(a,b)(a,b)(a,b)内则有:
{f(m)>0f(n)<0(看端点)f(a)<0f(b)>0 \begin{cases} f(m)>0\\ f(n)<0& \text{(看端点)}\\ f(a)<0\\ f(b)>0 \end{cases} f(m)0f(n)0f(a)0f(b)0(看端点)
or 精简为:
{f(m)⋅f(n)<0f(a)⋅f(b)<0 \begin{cases} f(m)·f(n)<0\\ f(a)·f(b)<0\\ \end{cases} {f(m)f(n)0f(a)f(b)0
说明:此处需要将方程转换成函数,图形结合进行理解,即结合一元二次函数的图像抛物线解决问题。
技巧:画出题干条件中的图像,然后根据区间,再讨论端点函数值与零的关系,列不等式求解。
根在区间上的存在性:如果函数f(x)f(x)f(x)在区间[a,b][a,b][a,b]上的图像是一条连续不断的曲线,并且满足f(a)⋅f(b)<0f(a)·f(b)<0f(a)f(b)<0,则函数f(x)f(x)f(x)在区间(a,b)(a,b)(a,b)内有零点。

根的有理根:——【根的分布:正负根、区间根、有理根、整数根】
a,b,ca,b,ca,b,c均为有理数,△=k2△=k^2=k2(k为有理数)
有理系数一元二次方程有两个有理根的条件为:△△为完全平方

根的整数根:——【根的分布:正负根、区间根、有理根、整数根】
a,b,ca,b,ca,b,c均为整数,{△为完全平方数x1+x2=−ba∈Z即a是b,c的公约数x1x2=ca∈Z \begin{cases} △为完全平方数\\ x_1+x_2=-\frac{b}{a}∈Z& \text{即a是b,c的公约数}\\ x_1x_2=\frac{c}{a}∈Z \end{cases} 为完全平方数x1+x2=abZx1x2=acZab,c的公约数

根的倒数根:——【理解记忆法:由韦达定理可推导】
若方程ax2+bx+c=0ax^2+bx+c=0ax2+bx+c=0有两根e,f(其中a≠0,c≠0)e,f(其中a≠0,c≠0)ef(其中a=0c=0),则有
(1)方程ax2−bx+c=0ax^2-bx+c=0ax2bx+c=0的两根为−e,−f-e,-fef
(2)方程cx2+bx+a=0cx^2+bx+a=0cx2+bx+a=0的两根为1e,1f\frac{1}{e},\frac{1}{f}e1f1
(3)方程cx2−bx+a=0cx^2-bx+a=0cx2bx+a=0的两根为−1e,−1f-\frac{1}{e},-\frac{1}{f}e1f1

y的最值
若已知方程ax2+bx+c=0ax^2+bx+c=0ax2+bx+c=0的两根为x1,x2x_1,x_2x1,x2,则y=ax2+bx+c(a≠0)y=ax^2+bx+c(a≠0)y=ax2+bx+c(a=0)的最值为f(x1+x22)f(\frac{x_1+x_2}{2})f(2x1+x2)

四次方程或绝对值方程的根
判断形如a∣x∣2+b∣x∣+c=0(a≠0)a|x|^2+b|x|+c=0(a≠0)ax2+bx+c=0(a=0)或者ax4+bx2+c=0(a≠0)ax^4+bx^2+c=0(a≠0)ax4+bx2+c=0(a=0)的方程根的情况(相等的根算作1个)。
解题方法:
换元法,令t=∣x∣t=|x|t=xt=x2t=x^2t=x2,则原式化为at2+bt+c=0(a≠0)at^2+bt+c=0(a≠0)at2bt+c=0(a=0),其中t≥0t≥0t0,则有:
(1)关于x的方程有4个不等实数 ⟺\Longleftrightarrow 关于t的方程有2个不等正根;
(2)关于x的方程有3个不等实根 ⟺\Longleftrightarrow 关于t的方程有1个根是0,另外1个根是正数;
(3)关于x的方程有2个不等实根 ⟺\Longleftrightarrow 关于t的方程有2个相等正根,或者有1个正根1个负根(负根应舍去);
(4)关于x的方程有1个实根 ⟺\Longleftrightarrow 关于t的方程的根为0,或者1个根为0,另外一个根是负数(应舍去);
(5)关于x的方程无实根 ⟺\Longleftrightarrow 关于t的方程无实根,或者根为负数(应舍去)。
这样,就转化成了正负根问题。

根的判定:——【根的判定:有无实根的判定、正负根的判定、整数跟的判定、公共根问题】
① 有无实根的判定:利用△=b2−4ac△=b^2-4ac=b24ac和0作比较。
② 正负根的判定:利用△=b2−4ac△=b^2-4ac=b24ac和韦达定理双重判定。
③ 整数根的判定:先利用十字相乘因式分解求根,再利用整数的定义判定。
④ 公共根问题:先设出公共根,再代人题干表达式求解。

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