数学配方的核心在于通过恒等变形将表达式转化为完全平方形式,从而简化计算或求解方程。以下是配方的步骤和要点:
一、基本步骤
移项与系数调整
将常数项移到等式一边,使方程形如 $ax^2 + bx = c$(当 $a neq 0$ 时)。若 $a neq 1$,需两边同时除以 $a$ 得到 $x^2 + frac{b}{a}x = -frac{c}{a}$。
添加常数项
在等式两边同时加上一次项系数一半的平方,即 $left(frac{b}{2a}right)^2$,使左边成为完全平方形式:
$$
x^2 + frac{b}{a}x + left(frac{b}{2a}right)^2 = -frac{c}{a} + left(frac{b}{2a}right)^2
$$
例如,对于方程 $x^2 - 6x + 8 = 0$,需添加 $left(frac{-6}{2}right)^2 = 9$。
整理与求解
左边可写成 $(x + frac{b}{2a})^2$ 的形式,通过开平方求解:
$$
x + frac{b}{2a} = pm sqrt{frac{b^2 - 4ac}{4a^2}}
$$
最终解为:
$$
x = -frac{b}{2a} pm frac{sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}
$$
二、注意事项
二次项系数为1的情况
若二次项系数不为1,需先通过除以 $a$ 将其化为1,再配方。
常数项处理
添加常数项时,需同时加减以保持等式平衡。
公式验证
配方后建议代入原方程验证解的正确性。
三、典型示例
以方程 $2x^2 - 4x - 6 = 0$ 为例:
1. 移项并除以2:$x^2 - 2x = 3$
2. 添加常数项:$x^2 - 2x + 1 = 4$
3. 因式分解:$(x - 1)^2 = 4$
4. 求解:$x - 1 = pm 2$,即 $x = 3$ 或 $x = -1$。
四、扩展应用
配方不仅适用于一元二次方程,还可用于二次函数的最值问题。例如,函数 $y = x^2 - 4x + 5$ 可配方为 $y = (x - 2)^2 + 1$,直接得出顶点坐标为 $(2, 1)$。
通过以上步骤和技巧,可系统掌握配方法的核心逻辑与实际应用。