从作业中的一个错误谈谈配方

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  在本文开头,让我们先来看看同学们作业中的一个错误.
  题目:设关于x的方程x2-2mx-2m-4=0.
  证明:不论m为何值,这个方程总有两个不相等的实数根.
  【学生解答】Δ=b2-4ac
  =(-2m)2-4×(-2m-4)
  =4m2 8m 16
  =m2 2m 4
  =(m 1)2 3>0.
  ∴原方程有两个不相等的实数根.
  这位同学在解决这道题目的时候,混淆了解一元二次方程的配方和代数式的配方.方程的配方是将方程两边同时除以二次项系数,达到将二次项系数化为1的目的;而代数式的配方只能将二次项系数提取到括号外,不能轻易去掉,否则代数式的变形就不是恒等变形.
  下面让我们通过两个例题来比较一下方程配方和代数式配方的区别.
  例1 解方程 3x2-2x-6=0.
  解:把二次项系数化为1,得
  x2-x-2=0,
  移项,得x2-x=2,
  配方,得x2-x =2 ,
  即x
  -2=,
  两边开平方,得
  x-=或x-=-.
  解得:x1=,x2=.
  例2 求代数式3x2-2x-3的最小值.
  解:把二次项系数化为1
  原式=3x2
  -x-3
  =3x2
  -x
   -3-
  =3x
  -2-,
  ∵3x
  -2≥0,
  ∴3x2-2x-3≥-.
  ∴代数式3x2-2x-3的最小值为-.
  观察上面两个例子可以看出,方程配方和代数式配方有联系也有区别,两者配方的时候都是先将二次项系数化为1,然后补上常数项,常数项都是一次项系数一半的平方.
  不同的是,方程将二次项系数化为1的方法是方程两边同时除以二次项系数,保证得到的方程与原来的方程是同解方程.而代数式将二次项系数化为1的方法是提取二次项系数,保证代数式恒等变形.
  配方法除了可以解方程,求代数式的最大(小)值,在解决其他一些代数问题方面也有一些应用.请看下面几个例题.
  应用1 配方凑平方和为零的形式
  例3 若x2-4x y2 6y 13=0,求(xy)z的值.
  【思路分析】x2-4x、y2 6y已具备完全平方的雏形,可将x2-4x、y2 6y通过配方法配成完全平方的形式,将已知条件的左边化成三个非负数的和去解.
  解:∵x2-4x y2 6y 13=0,
  ∴x2-4x 4 y2 6y 9 =0.
  ∴(x-2)2 (y 3)2 =0.
  ∴x=2,y=-3,z=2.
  ∴(xy)z=36.
  【方法点拨】一个方程出现多个未知数,且方程中具备完全平方的雏形,这时可以考虑凑完全平方,将方程化成几个非负数和为零的形式,从而将一个方程化成多个方程来解决.
  应用2 利用配方法来分解因式
  例4 利用配方法分解因式.
  (1) x2 8x 12;(2) x2 5x 6.
  【思路分析】(1) x2 8x需要补充16可凑成完全平方式,原式可化为x2 8x 16-16 12,前两项可表示为(x 4)2,后两项可表示为22,然后运用平方差公式;
  (2) x2 5x需要补充可凑成完全平方式,原式可化为x2 5x - 6,前两项可表示为x
   2,后两项可表示为
  2,然后运用平方差公式.
  解:(1) 原式=x2 8x 16-16 12
  =(x 4)2-4
  =(x 4 2)(x 4-2)
  =(x 6)(x 2);
  (2) 原式=x2 5x - 6
  =(x 3)(x 2).
  【方法点拨】运用配方法分解因式,实际上就是将代数式中具备完全平方式雏形的部分配成完全平方,将代数式最终化为平方差的形式,应用平方差公式分解因式.
  应用3 应用作差法比较大小的时候,利用配方来确定差是正数还是负数
  例5 小李家今天来了一位客人,小李问这位叔叔:“是你的年龄大,还是我爸爸的年龄大?”
  这位叔叔说:“你爸爸的年龄是你的平方数,我的年龄是你的6倍少10,你说谁的年龄大呢?”你能帮小李解答这个问题吗?
  【思路分析】若设小李的年龄为x岁,则小李的爸爸的年龄为x2岁,客人的年龄为(6x-10)岁,比较x2与6x-10的大小即可,可以利用求差法通过计算x2-(6x-10)比较.
  解:若设小李的年龄为x岁,则小李的爸爸的年龄为x2岁,客人的年龄为(6x-10)岁.
  x2-(6x-10)=x2-6x 10=x2-6x 32-32 10=(x-3)2 1.
  ∵(x-3)2≥0,∴(x-3)2 1>0.
  ∴x2>6x-10.
  即小李的爸爸的年龄要比这位客人的年龄大.
  【方法点拨】作差法是比较两数(式)大小的常用方法,而凑完全平方是判定差是正数还是负数的常用方法.
  配方法是数学里面一个非常重要的方法,运用配方法解决问题的时候,一定要注意等式的配方和代数式的配方是不同的,不能像文中开头那位同学一样,混淆代数式配方和方程的配方,导致题目出错.
  (作者单位:江苏省海安县海陵中学)
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