В статье рассматриваются 5 способов решения квардатых уравнений. Данный материал можно использовать в классах с дастаточной подготовкой детей, на кружновой работе
Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?
Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.
Быстро и объективно проверять знания учащихся.
Сделать изучение нового материала максимально понятным.
Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.
Просмотр содержимого документа
«Различные способы решения квадратных уравнений.»
Различные методы решения квадратных уравнений.
Проблема содействия развитию ученика в процессе обучения отнюдь не нова. Она интересовала еще мыслителей античности, общественных деятелей, писателей, педагогов и психологов разных столетий. Но в наше время эта проблема встала наиболее остро. Объем знаний, которые человек может усвоить в период школьного обучения, естественно, ограничен. Увеличение объема новой информации резко сокращает долю знаний, получаемых человеком в период школьного образования по отношению к информации, необходимой ему для полноценной деятельности в изменяющемся обществе.
Функции вида ( -квадратный трёхчлен), где а0, в школьном курсе математики придаётся большое значение. Анализируя работы выпускников школы, приходим к выводу, что при решении квадратных уравнений учащиеся в 90% случаях используют формулу «дискриминанта», а на остальные 10% приходится графический способ, теорема Виета и с помощью разложения на множители. Совсем уж дети не знают другие приемы решения квадратных уравнений. Предлагаю знакомить учащихся со следующими способами:
Решение уравнений способом «переброски»
Рассмотрим квадратное уравнение
ах2 + bх + с = 0, а ≠ 0.
Умножая обе его части на а, получаем уравнение
а2 х2 + а bх + ас = 0.
Пусть ах = у, откуда х = ; тогда приходим к уравнению
у2 + by + ас = 0,
равносильного данному, где у1 и у2 - корни уравнения. Окончательно получаем х1 = и х1 = . При этом способе коэффициент а умножается на свободный член, как бы «перебрасывается» к нему, поэтому его и называют способом «переброски».
Свойства коэффициентов квадратного уравнения
а) Если а + b + с = 0 (т.е. сумма коэффициентов уравнения равна нулю), то х1 = 1, х2 = .
б) Если а - b + с = 0, или b = а + с, то х1 = – 1, х2 = – .
в) Если второй коэффициент b = 2k – четное число, то формулу корней
х1,2 = можно записать в виде х1,2 =
г) приведенное уравнение
x2 + px + q = 0
совпадает с уравнением общего вида, в котором а = 1, pи c = q. Поэтому для приведенного квадратного уравнения формула корней
х1,2 = принимает вид: х1,2 = или х1,2 = -
3. Решение квадратных уравнений с помощью циркуля и линейки.
Допустим, что искомая окружность пересекает ось абсцисс в точках B(х1;0) и D (х2;0), где х1 и х2 – корни уравнения
ах2 + bх + с = 0, и проходит через точки А (0;1) и С (0;) на
оси ординат. Тогда по теореме о секущих имеем ОВ∙ОD = ОА ∙ ОС, откуда
ОС = .
Центр окружности находиться в точке пересечения перпендикуляров
SF и SK , восстановленных в серединах хорд AC и BD, поэтому
SK = ,
SF = .
Итак:
построим точки S(; ) (центр окружности) и А (0;1);
проведем окружность с радиусом SA;
абсциссы точек пересечения этой окружности с осью Ох являются корнями квадратного уравнения.
При этом возможны три случая.
1) Радиус окружности больше ординаты центра (ASSK, или R), окружность пересекает ось Ох в двух точках (рис.а) B(х1; 0) и D (х2;0), где
х1 и х2 – корни квадратного уравнения ах2 + bх + с = 0.
2) Радиус окружности равен ординате центра (AS = SB, или R = ), окружность касается оси Ох (рис.б) в точке B(х1; 0 ), где
х1 – корень квадратного уравнения.
Радиус окружности меньше ординаты центра (ASSВ, или R ), окружность не имеет общих точек с осью абсцисс (рис. в), в этом случае уравнение не имеет решения.
1) 2)
3)
4. Решение квадратных уравнений с помощью номограммы.
Это старый и незаслуженно забытый способ решения квадратных уравнений, помещенный на с.83 (см. Брадис В.М. Четырехзначные математические таблицы. – М., Просвещение, 1990).
Таблица XXII. Номограмма для решения уравнения z2 + pz + q = 0. Эта номограмма позволяет, не решая квадратного уравнения, по его коэффициентам определить корни уравнения.
Криволинейная шкала номограммы построена по формулам:
ОВ = , АВ =
Полагая ОС = р, ЕD = q, ОЕ = а ( все в см), из подобия треугольников САН и СDFполучим пропорцию
,
откуда после подстановок и упрощений
вытекает уравнение z2 + pz + q = 0,
причем буква z означает метку любой
точки криволинейной шкалы.
Для уравнения
z2 + 5 z – 6 = 0
номограмма даетположительный
корень z1 = 1,0, а отрицательный
корень находим, вычитая
положительный корень
из –р, т.е. z2 = – р –1 =
= –5 –1 = –6,0
5. Геометрический способ решения квадратных уравнений.
В древности, когда геометрия была более развита, чем алгебра, квадратные уравнения решали не алгебраически, а геометрически. Приведем ставший знаменитым пример из «Алгебры» ал-Хорезми.
Решим уравнение х2 + 10х = 39.
В оригинале эта задача формулируется следующим образом: «Квадрат и десять корней равны 39».
Рассмотрим квадрат со стороной х, на его сторонах строятся прямоугольники так, что другая сторона каждого из них равна 2,
следовательно, площадь каждого равна 2 . Полученную фигуру дополняют затем до нового квадрата АВСD, достраивая в углах четыре
равных квадрата, сторона каждого из них 2, а площадь 6
D x C
6
2
6
2
x2
2
6
2
6
A х B
Площадь S квадрата ABCD можно представить как сумму площадей: первоначального квадрата х2, четырех прямоугольников
(4 ∙ 2 = 10х ) и четырех пристроенных квадратов(6), т.е.
S = х2 + 10х = 25. Заменяя х2 + 10х числом 39, получим что S = 39+ 25 = 64, откуда следует, что сторона квадрата АВСD, т.е. отрезок АВ = 8. Для искомой стороны х первоначального квадрата получим
= 8 – 2 – 2 = 3, .
Экспериментальное исследование по повышению эффективности изучения математики за счет использования разработанной методики проводилось нами на базе муниципального общеобразовательного учреждения лицей№8 «Олимпия» в 8-10 классах, где имелась возможность сравнивать обучение по традиционным методикам, созданной для массовой общеобразовательной школы и обучение по разработанной нами методики. Как показал эксперимент, это позволило максимально облегчить понимание наиболее существенных принципов, вовлекая в процесс обучения эмоциональную сферу, что положительно сказывается на качество обучения.