Математика / Алгебра
Корни квадратного уравнения
Формула корней квадратного уравнения выражает решения ax^2+bx+c=0 через коэффициенты a, b и дискриминант D, если a не равно нулю.
Формула
Обозначения
- $x_{1,2}$
- корни квадратного уравнения
- $D$
- дискриминант
- a, b
- коэффициенты уравнения
Подробное объяснение
Формула корней решает квадратное уравнение общего вида ax^2+bx+c=0. Коэффициент a должен быть ненулевым, иначе уравнение перестает быть квадратным и превращается в линейное.
Вывод формулы основан на выделении полного квадрата. Члены с x преобразуют так, чтобы слева появился квадрат выражения с x, а справа осталось число, содержащее b^2-4ac. После извлечения квадратного корня появляется знак ±, который и дает возможные корни.
Дискриминант определяет, есть ли что извлекать в действительных числах. При D>0 квадратный корень положителен, поэтому получаются два разных значения. При D=0 оба варианта совпадают. При D<0 действительных корней нет, если курс не переходит к комплексным числам.
Формула чувствительна к знакам коэффициентов. Если уравнение x^2+4x-5=0, то b=4 и -b=-4; если x^2-4x-5=0, то b=-4 и -b=4. Эта разница полностью меняет положение корней.
После вычисления корней полезно выполнить подстановку или свериться с теоремой Виета: сумма корней должна равняться -b/a, а произведение c/a. Такая проверка быстро ловит ошибки в знаках и делении.
Как пользоваться формулой
- Проверьте, что a не равно 0.
- Найдите дискриминант D.
- Если D отрицателен, действительных корней нет.
- Если D неотрицателен, подставьте a, b и D в формулу корней.
Историческая справка
Методы решения квадратных уравнений известны с древности. Вавилонские таблички показывают задачи, эквивалентные современным квадратным уравнениям, где неизвестные находили через операции с суммой и произведением. Запись была числовой и словесной, без современных буквенных коэффициентов.
В IX веке аль-Хорезми систематизировал решения квадратных уравнений в трактате об алгебре, разделяя случаи по положительным членам и используя геометрическое завершение квадрата. Это был важный этап между практическими рецептами и общей алгебраической формой.
Современная формула с a, b, c стала возможной после развития буквенной символики в Европе. Когда общий вид ax^2+bx+c=0 стал стандартным, решение через дискриминант и знаменатель 2a превратилось в компактную универсальную запись, используемую в школьной алгебре.
Историческая линия формулы
Формула корней квадратного уравнения является итогом долгого развития алгебры. Древние математики решали частные квадратные задачи, аль-Хорезми систематизировал методы, а современная буквенная запись оформилась значительно позже. Поэтому единственного автора у формулы нет.
Пример
Задача. Решить уравнение x^2-5x+6=0 через дискриминант и формулу корней. Дано: a=1, b=-5, c=6. Сначала D=b^2-4ac=(-5)^2-4·1·6=25-24=1. Тогда x_{1,2}=(-b±sqrt(D))/(2a)=(5±1)/2. Получаем x_1=(5+1)/2=3, x_2=(5-1)/2=2. Ответ: x=2 и x=3. Проверка: подстановка дает 2^2-5·2+6=4-10+6=0 и 3^2-5·3+6=9-15+6=0. Оба значения обращают исходное уравнение в верное равенство. Дополнительная проверка по Виету: сумма найденных корней 2+3=5 равна -b/a=5, а произведение 2·3=6 равно c/a=6. Оба контрольных равенства подтверждают вычисления.
Частая ошибка
Часто забывают, что в числителе стоит -b, а не b. Для b=-5 это дает 5, а не -5. Вторая ошибка — делить только sqrt(D) на 2a, оставляя -b отдельно; знаменатель относится ко всему числителю. Еще одна ловушка — использовать формулу, когда уравнение не приведено к нулю. При D=0 нужно записывать один корень x=-b/(2a), а не два разных ответа.
Дополнительные источники
- Макарычев Ю.Н. и др. Алгебра. 8 класс, раздел «Формула корней квадратного уравнения»
- ФИПИ: кодификатор ОГЭ по математике, уравнения
- ФИПИ: кодификатор ЕГЭ по математике, алгебраические уравнения
- Al-Khwarizmi. The Compendious Book on Calculation by Completion and Balancing
Связанные формулы
Математика
Дискриминант квадратного уравнения
Дискриминант D=b^2-4ac определяет, сколько действительных корней имеет квадратное уравнение ax^2+bx+c=0 и можно ли найти их через корень из D.
Математика
Корни приведенного квадратного уравнения
Приведенное квадратное уравнение имеет коэффициент 1 при x², поэтому формула корней записывается через p и q и напрямую связывается с теоремой Виета.
Математика
Теорема Виета для квадратного уравнения
Теорема Виета выражает сумму и произведение корней квадратного уравнения через его коэффициенты без отдельного вычисления каждого корня.
Математика
Неполное квадратное уравнение x² = a
Уравнение x² = a решается через квадратный корень: при положительном a есть два противоположных корня, при нуле один корень, а при отрицательном a действительных решений нет.
Математика
Разложение квадратного трехчлена на множители
Если x_1 и x_2 - корни уравнения ax^2+bx+c=0, то трехчлен обращается в ноль при x=x_1 и x=x_2, поэтому записывается как a(x-x_1)(x-x_2).