活动一:想一想 议一议
比较一元二次方程$ax^2+bx+c=0(a≠0,b^2-4ac≥0)$两个实数根的表达式:
$x_1=-\frac{b}{2a}+\frac{\sqrt{b^2-4ac}}{2a},x_2=-\frac{b}{2a}-\frac{\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$,它们有何特征?你能发现根与系数之间有哪些关系?
活动二:做一做 比一比
不解方程,判断下列方程是否有实数根,求两根的和与两根的积:
(1) $x^2-5x+3=0$; (2) $2x^2+3x=1$。
活动三:做一做 议一议
(1) 已知方程$x^2+bx+2=0$的一个实数根是$1+\sqrt{3}$,求另一个实数根和$b$的值;
(2) 若$x_1,x_2$是一元二次方程$x^2-3x-2=0$的两个根,求代数式$x_1x_2^2+x_1^2x_2,\frac{x_2}{x_1}+\frac{x_1}{x_2}$的值。
答案:活动一 略
活动二 (1)Δ=13>0,原方程有两个不相等的实数根,所以$x_1+x_2=5$,$x_1x_2=3$
(2)Δ=17>0,原方程有两个不相等的实数根,所以$x_1+x_2=-\frac{3}{2},x_1x_2=-\frac{1}{2}$
活动三 (1)另一个根为$\sqrt{3}-1,b=-2\sqrt{3}$
(2)$-6,-\frac{13}{2}$
解析:
【分析】
本题围绕一元二次方程根与系数的关系展开:活动一可通过对两个求根公式做和、做积运算,抵消或消去带根号的部分,推导得到根与系数的固定关系;活动二解题时首先计算判别式$\Delta=b^2-4ac$,确认方程有实根后,再将方程化为$ax^2+bx+c=0$的标准形式,直接用韦达定理计算两根和与两根积;活动三考查韦达定理的应用,已知一根求另一根和参数时,可先通过两根积求另一根,再通过两根和求参数,避免复杂计算;求代数式值时,将代数式变形为用$x_1+x_2$、$x_1x_2$表示的形式,整体代入求值即可。
【解析】
活动一
对两根做和、做积运算:
1. 两根之和:$x_1+x_2=(-\frac{b}{2a}+\frac{\sqrt{b^2-4ac}}{2a})+(-\frac{b}{2a}-\frac{\sqrt{b^2-4ac}}{2a})=-\frac{b}{a}$,根号部分抵消,结果仅与$a、b$有关;
2. 两根之积:$x_1x_2=(-\frac{b}{2a})^2-(\frac{\sqrt{b^2-4ac}}{2a})^2=\frac{c}{a}$,用平方差公式计算后结果仅与$a、c$有关。
特征:两根的和与积都不含根号,一元二次方程有实根时,两根之和等于一次项系数除以二次项系数的相反数,两根之积等于常数项除以二次项系数。
活动二
(1) 方程$x^2-5x+3=0$中$a=1,b=-5,c=3$:
判别式$\Delta=(-5)^2-4×1×3=13>0$,方程有两个不相等的实数根;
由韦达定理得:$x_1+x_2=-\frac{-5}{1}=5$,$x_1x_2=\frac{3}{1}=3$。
(2) 先将$2x^2+3x=1$化为标准形式$2x^2+3x-1=0$,其中$a=2,b=3,c=-1$:
判别式$\Delta=3^2-4×2×(-1)=17>0$,方程有两个不相等的实数根;
由韦达定理得:$x_1+x_2=-\frac{3}{2}$,$x_1x_2=\frac{-1}{2}=-\frac{1}{2}$。
活动三
(1) 设方程另一根为$x_2$,方程$x^2+bx+2=0$中$a=1,c=2$:
由$x_1x_2=2$,代入$x_1=1+\sqrt{3}$得$x_2=\frac{2}{1+\sqrt{3}}=\sqrt{3}-1$;
再由$x_1+x_2=-b$,得$(1+\sqrt{3})+(\sqrt{3}-1)=2\sqrt{3}=-b$,解得$b=-2\sqrt{3}$。
(2) 方程$x^2-3x-2=0$中,由韦达定理得$x_1+x_2=3$,$x_1x_2=-2$:
① $x_1x_2^2+x_1^2x_2=x_1x_2(x_1+x_2)=(-2)×3=-6$;
② $\frac{x_2}{x_1}+\frac{x_1}{x_2}=\frac{(x_1+x_2)^2-2x_1x_2}{x_1x_2}=\frac{3^2-2×(-2)}{-2}=-\frac{13}{2}$。
【答案】
活动一 略
活动二 (1)Δ=13>0,原方程有两个不相等的实数根,所以$x_1+x_2=5$,$x_1x_2=3$
(2)Δ=17>0,原方程有两个不相等的实数根,所以$x_1+x_2=-\frac{3}{2},x_1x_2=-\frac{1}{2}$
活动三 (1)另一个根为$\sqrt{3}-1,b=-2\sqrt{3}$
(2)$-6,-\frac{13}{2}$
【知识点】
1. 根的判别式 2. 韦达定理 3. 代数式变形
【点评】
本题从韦达定理的推导出发,逐步考查判别式判断实根、韦达定理基础计算和变形应用,侧重对整体代入思想的考查,解题时需注意使用韦达定理前要先确认方程有实根,代数式变形要准确。
【难度系数】
0.7