Учебник по информатике и математике
Темы
- Сплайны
Алгебра
Дискриминант квадратного уравнения
Оглавление:
Квадратное уравнение $ax^2 + bx + c = 0$ (где $a \neq 0$) решается по одному и тому же плану: посчитать дискриминант, по его знаку понять, сколько будет корней, и найти их по формуле. Этот способ работает всегда, в отличие от подбора по теореме Виета, поэтому его называют общим.
Что такое дискриминант
Дискриминант — число, которое вычисляется по коэффициентам уравнения:
Слово происходит от латинского discriminare — «различать»: дискриминант различает уравнения по количеству корней.
Ключевая идея: Знак дискриминанта полностью определяет, сколько корней у квадратного уравнения: больше нуля — два корня, ноль — один, меньше нуля — ни одного действительного.
Сколько корней
| Дискриминант | Корней | Пример |
|---|---|---|
| $D > 0$ | два различных | $x^2 - 5x + 6 = 0$, $D = 1$ |
| $D = 0$ | один (говорят: два совпавших) | $x^2 - 4x + 4 = 0$, $D = 0$ |
| $D < 0$ | нет действительных | $x^2 + x + 1 = 0$, $D = -3$ |
Формула корней
Если $D \geq 0$, корни находят по формуле:
При $D = 0$ оба знака дают одно и то же число $x = -\frac{b}{2a}$.
Пример 1. Решим $2x^2 - 3x - 2 = 0$. Здесь $a = 2$, $b = -3$, $c = -2$.
- Дискриминант: $D = (-3)^2 - 4 \cdot 2 \cdot (-2) = 9 + 16 = 25$.
- $D > 0$, значит, корня два. $\sqrt{D} = 5$.
- $x_1 = \frac{3 + 5}{4} = 2$, $x_2 = \frac{3 - 5}{4} = -\frac{1}{2}$.
Пример 2. Решим $x^2 + 6x + 9 = 0$: $D = 36 - 36 = 0$, единственный корень $x = -\frac{6}{2} = -3$. Проверка: $(-3)^2 + 6 \cdot (-3) + 9 = 9 - 18 + 9 = 0$.
Чётный второй коэффициент
Если $b$ — чётное число, $b = 2k$, вычисления короче. Вместо $D$ считают четверть дискриминанта:
Пример 3. $x^2 - 6x + 5 = 0$: $k = -3$, $\frac{D}{4} = 9 - 5 = 4$, $x_{1,2} = 3 \pm 2$, то есть $x_1 = 5$, $x_2 = 1$.
Совет: Нашёл корни — подставь их в уравнение или проверь по теореме Виета: сумма корней должна равняться $-\frac{b}{a}$, произведение — $\frac{c}{a}$. Для примера 3: $5 + 1 = 6$, $5 \cdot 1 = 5$ — всё сходится.
Типичные ошибки
Частая ошибка: Самая частая ошибка — знак свободного члена. В уравнении $x^2 - 3x - 4 = 0$ коэффициент $c = -4$, поэтому $D = 9 - 4 \cdot 1 \cdot (-4) = 9 + 16 = 25$, а не $9 - 16$.
- В знаменателе формулы стоит $2a$, а не $2$. Для $3x^2 - 5x + 2 = 0$ корни $x = \frac{5 \pm 1}{6}$, то есть $1$ и $\frac{2}{3}$.
- Перед подсчётом приведи уравнение к виду $ax^2 + bx + c = 0$: в $x^2 = 5x - 6$ сначала перенеси всё влево: $x^2 - 5x + 6 = 0$.
- $D < 0$ — это не «ошибка в условии», а ответ: действительных корней нет.
Заметка: Формула корней получается выделением полного квадрата: $ax^2 + bx + c = a\left(x + \frac{b}{2a}\right)^2 - \frac{D}{4a}$. Отсюда видно, почему при $D < 0$ корней нет: оба слагаемых справа имеют знак числа $a$, и их сумма не обращается в ноль.
Проверь себя
Сколько корней у уравнения $x^2 + 4x + 4 = 0$?
Найди дискриминант уравнения $x^2 - 7x + 10 = 0$.
Сопоставь знак дискриминанта и число корней.
$D > 0$
Один корень
$D = 0$
Два корня
$D < 0$
Действительных корней нет
Для уравнения $2x^2 - 3x - 2 = 0$ разложи значения по ячейкам.
Меньший корень
Дискриминант
Больший корень
$25$
$2$
$-\frac{1}{2}$