M_R_W10_M4 Równania kwadratowe
1. Równania kwadratowe - wprowadzenie
Aby opisać zjawiska generujące dzisiejszy świat, wygodnie jest dysponować narzędziami, które ułatwiają te opisy. Do nich niewątpliwie należą równania. Dzięki nim możemy obliczyć na przykład, na jakiej wysokości od ziemi będzie piłka po sekundach spadania z okna, które jest na wysokości od ziemi.
Dzięki równaniom kwadratowym możemy również rozwiązywać problemy teoretyczne. Czy wiadomo, ile jest liczb, których kwadrat jest równy ? Czy istnieje liczba, której kwadrat jest równy – ?
Odpowiedzi na te i inne pytania znajdziesz w materiałach dotyczących pojęcia równania kwadratowego i metod jego rozwiązania.
Rozpoznasz równanie drugiego stopnia z jedną niewiadomą.
Odróżnisz równania kwadratowe zupełne od niezupełnych.
Opiszesz za pomocą równania kwadratowego sytuację przedstawioną słownie.
Rozwiążesz równanie kwadratowe z wykorzystaniem wzorów skróconego mnożenia.
Równanie kwadratowe z jedną niewiadomą – jest to równanie postaci , gdzie , i są dowolnymi liczbami rzeczywistymi oraz .
Postać gdy nazywamy postacią ogólną równania kwadratowego.
Równania, w których wszystkie współczynniki trójmianu kwadratowego są różne od , nazywamy równaniami kwadratowymi zupełnymi.
Równania, w których współczynniki trójmianu kwadratowego lub są równe , nazywamy równaniami kwadratowymi niezupełnymi.
Sprawdzimy, czy równanie , po zapisaniu w najprostszej postaci, będzie równaniem kwadratowym niezupełnym.
Przekształcimy równoważnie równanie.
Zatem otrzymaliśmy równanie kwadratowe z jedną niewiadomąrównanie kwadratowe z jedną niewiadomą, w którym , postaci .
Jest to równanie kwadratowe niezupełne.
Poniżej zamieszczony jest schemat interaktywny przedstawiający klasyfikację równań kwadratowych na równania kwadratowe zupełne i niezupełne (uwzględniamy przypadki, gdy tylko jeden ze współczynników lub będzie zerem).
Zapoznaj się z omówioną poniżej klasyfikacją równań kwadratowych na równania kwadratowe zupełne i niezupełne.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D7ZVHACQL
Mając równianie postaci , za wyrazy i możemy podstawić dowolne liczby rzeczywiste. Rozpatrzymy kilka interesujących przypadków.
Jeżeli za wyrazy i podstawimy dowolne liczby różne od zera, otrzymamy równanie kwadratowe zupełne, na przykład weźmy . Wtedy nasze równanie będzie postaci .
Jeśli wyraz będzie zerem, wtedy nasze równanie nie będzie kwadratowe, na przykład dla równanie przyjmie postać .
Jeżeli środkowy wyraz będzie zerem, otrzymamy równanie kwadratowe niezupełne, na przykład dla równianie przyjmie postać .
Jeżeli ostatni wyraz będzie zerem, otrzymamy równanie kwadratowe kwadratowe niezupełne, na przykład dla równanie przyjmie postać .
Jeżeli i jednocześnie będą zerami, również nasze równanie będzie niezupełne.
W poniższym schemacie przygotuj algorytm przedstawiający klasyfikację równań kwadratowych postaci na równania kwadratowe zupełne i niezupełne.
Przygotuj algorytm w języku PHP przedstawiający klasyfikację równań kwadratowych postaci na równania kwadratowe zupełne i niezupełne.
Równania postaci gdy
Rozwiążemy równanie kwadratowe niezupełne .
Przeniesiemy najpierw liczbę na drugą stronę równania, pamiętając o zmianie znaku na przeciwny.
Podzielimy obie strony równania przez .
Pierwiastkujemy obie strony równania.
Otrzymaliśmy równanie z wartością bezwzględną.
Czyli lub .
Rozwiązaniem równania są liczby .
W rozwiązaniu kolejnego przykładu skorzystamy z następującego twierdzenia.
Dla dowolnych liczb , wtedy i tylko wtedy, gdy lub .
Rozwiążemy równanie kwadratowe niezupełnerównanie kwadratowe niezupełne .
Skorzystamy najpierw ze wzoru skróconego mnożenia na różnicę kwadratów dwóch wyrażeń.
Zgodnie z twierdzeniem lub
lub
lub
Po usunięciu niewymierności z mianownika każdego ułamka otrzymujemy:
lub .
Rozwiążemy równanie kwadratowe niezupełne .
Otrzymaliśmy sprzeczność, ponieważ kwadrat dowolnej liczby jest zawsze liczbą nieujemną.
Zatem równanie nie posiada rozwiązania.
Określimy liczbę rozwiązań równania , jeżeli wiadomo, że i .
Współczynniki i są liczbami dodatnimi, zatem po przeniesieniu liczby na drugą stronę równania prawa strona będzie liczbą ujemną.
Ponieważ kwadrat dowolnej liczby pomnożony przez liczbę dodatnią jest zawsze nieujemny, to lewa strona równania jest liczbą nieujemną, prawa zaś liczbą ujemną. Otrzymaliśmy sprzeczność. Równanie dla i jest równaniem sprzecznym.
Rozwiążemy równanie .
Wiemy, że .
Korzystając z własności wartości bezwzględnej otrzymujemy:
lub
lub
lub
Rozwiążemy równanie .
lub
lub
lub lub
Czyli .
Zapoznaj się z infografiką określającą liczbę rozwiązań równania kwadratowego niezupełnego typu w zależności od znaków współczynników i występujących w równaniu.
x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, równa się, minus, cztery
sprzeczność
Każda liczba podniesiona do kwadratu jest nieujemna., Wariant drugi ma następujące warunki: a, większy niż, zero, przecinek, c, mniejszy niż, zero. Tutaj mamy dwa rozwiązania. Przykład do wariantu drugiego jest następujący: 2. Przykład {audio}x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus, cztery, równa się, zero
x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, równa się, cztery
x, równa się, dwa lub x, równa się, minus, dwa. Wariant trzeci ma następujące warunki: a, mniejszy niż, zero, przecinek, c, większy niż, zero. Przykład do wariantu to: 3. Przykład {audio} minus, x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, plus, cztery, równa się, zero
minus, x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, równa się, minus, cztery
x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, równa się, cztery
x, równa się, dwa lub x, równa się, minus, dwa. Wariant czwarty ma następujące warunki: a, mniejszy niż, zero, przecinek, c, mniejszy niż, zero. Przykład jest tu następujący: 4. Przykład {audio} minus, x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus, cztery, równa się, zero
minus, x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, równa się, cztery
x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, równa się, minus, cztery
sprzeczność
Każda liczba podniesiona do kwadratu jest nieujemna.
Czy istnieją takie równania kwadratowe niezupełne, które posiadają jedno rozwiązanie?
Jeśli tak, podaj trzy przykłady takich równań. Jaką liczbą jest rozwiązanie takiego równania?
Równania postaci gdy
Rozwiążemy równanie kwadratowe niezupełnerównanie kwadratowe niezupełne .
Wyłączymy przed nawias.
Skorzystamy z twierdzenia.
Dla dowolnych liczb , wtedy i tylko wtedy, gdy lub .
lub
lub
Rozwiązanie równania: .
Rozwiążemy równanie kwadratowe niezupełne .
Przenosimy wyraz z niewiadomą na lewą stronę równania.
Wyłączymy przed nawias.
lub
lub
Rozwiązanie równania: .
Rozwiążemy równanie kwadratowe niezupełnerównanie kwadratowe niezupełne .
Pomnożymy obie strony równania przez .
Przenosimy wyraz z niewiadomą na lewą stronę równania.
Wyłączymy przed nawias.
lub
lub
Rozwiązanie równania: .
Wiadomo, że jednym z pierwiastków równania jest liczba . Jaki jest znak drugiego pierwiastka, jeżeli i ?
Najprościej rozwiązać to zadanie przyjmując za i konkretne liczby, spełniające warunki zadania.
Niech i .
Wtedy równanie ma postać .
lub
lub
Zatem drugi pierwiastek równania jest liczbą ujemną.
Czy znak drugiego pierwiastka się zmieni, jeżeli za i podstawimy inne liczby ujemne? Zastanów się, czy możemy uogólnić odpowiedź do zadania na podstawie powyższych rozważań.
Obliczymy, dla jakiej wartości parametru rozwiązaniem równania są liczby należące do zbioru .
Najpierw wyłączymy przed nawias.
Zapiszemy równanie w postaci alternatywy dwóch równań.
lub
lub
Skoro jeden pierwiastek równania jest równy , to .
Aby rozwiązaniem równania były liczby należące do zbioru współczynnik .
Wyznaczymy taką liczbę całkowitą dodatnią, której kwadrat jest równy trzykrotności tej liczby.
Zapiszemy równanie opisujące sytuację podaną w treści zadania.
lub
lub
Ponieważ szukana liczba ma być całkowita dodatnia, więc rozwiązaniem jest liczba .
Zapoznaj się ze sposobem rozwiązywania równań kwadratowych niezupełnych. Zwróć uwagę na związek znaków współczynników równania kwadratowego ze znakiem niezerowego pierwiastka równania.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1K7Em9yNlf62
Film nawiązujący do treści materiału dotyczącego równań kwadratowych niezupełnych.
Stosując sposób przedstawiony w animacji, rozwiąż równanie .
Rozwiążemy równanie .
Korzystamy ze wzoru skróconego mnożenia na różnicę kwadratów.
lub
lub
lub
lub
Rozwiążemy równanie .
Zastosujemy wzór skróconego mnożenia na różnicę kwadratów dwóch wyrażeń.
lub
lub
lub
Rozwiązanie równania: .
Rozwiążemy równanie .
Zastosujemy wzór skróconego mnożenia na różnicę kwadratów dwóch wyrażeń i wzór na kwadrat różnicy dwóch wyrażeń.
Rozwiązaniem równania jest liczba .
Rozwiążemy równanie kwadratowe z zastosowaniem wzoru skróconego mnożenia.
Zapiszemy równanie w postaci równoważnej.
lub
lub
lub
Obliczymy, dla jakich wartości parametru równanie kwadratowe zupełne ma dokładnie jedno rozwiązanie.
Równanie kwadratowe zupełne, które ma jedno rozwiązanie, można zapisać w postaci kwadratu sumy dwóch wyrażeńkwadratu sumy dwóch wyrażeń lub kwadratu różnicy dwóch wyrażeń.
Kwadrat pierwszego wyrażenia jest równy , czyli pierwsze wyrażenie jest równe .
Analogicznie możemy zapisać, że , czyli drugie wyrażenie to liczba .
Zatem lub .
Wynika z tego, że lub .
Wyznaczymy takie wartości parametru , dla których liczba jest jedynym pierwiastkiem rzeczywistym równania .
Zapiszemy równanie w postaci równoważnej.
Lewą stronę równania zapiszemy za pomocą wzoru skróconego mnożenia na kwadrat różnicy dwóch wyrażeńkwadrat różnicy dwóch wyrażeń.
Aby liczba była jedynym pierwiastkiem rzeczywistym równania musi zachodzić warunek .
Podzielimy obie strony równania przez liczbę .
lub
lub
Dla liczba jest jedynym pierwiastkiem rzeczywistym równania.
Zapoznaj się z infografiką przedstawiającą sposób rozwiązywania równań kwadratowych z wykorzystaniem wzorów skróconego mnożenia.
Rozwiąż równania, korzystając ze wzorów skróconego mnożenia.
a)
b)
c)
trzy x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus luka do uzupełnienia równa się, zero był zbiór nawias, minus, początek ułamka, pierwiastek kwadratowy z sześć koniec pierwiastka, mianownik, trzy, koniec ułamka, przecinek, początek ułamka, pierwiastek kwadratowy z sześć koniec pierwiastka, mianownik, trzy, koniec ułamka, zamknięcie nawiasu.
Rozwiąż równanie .
Wybierz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. nawias klamrowy, minus, dwa, przecinek, dwa, zamknięcie nawiasu klamrowego, 2. nawias klamrowy, minus, początek ułamka, jeden, mianownik, cztery, koniec ułamka, przecinek, początek ułamka, jeden, mianownik, cztery, koniec ułamka, zamknięcie nawiasu klamrowego, 3. nawias klamrowy, minus, pierwiastek kwadratowy z pięć koniec pierwiastka, przecinek, pierwiastek kwadratowy z pięć koniec pierwiastka, zamknięcie nawiasu klamrowego, 4. nawias klamrowy, minus, początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, przecinek, początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, zamknięcie nawiasu klamrowego
Słownik
równanie postaci , gdzie , i są dowolnymi liczbami rzeczywistymi oraz
równania, w których współczynniki trójmianu kwadratowego lub są równe