Дополните квадратное уравнение справа и слева одним и тем же числом так, чтобы слева получился полный квадрат:
(displaystyle x^2+4x+) (displaystyle =12+)
Запишите получившееся равносильное квадратное уравнение:
(displaystyle big(x) (displaystyle big)^2=)
Квадрат суммы
Для любых (displaystyle a,, b) верно
Для того чтобы дополнить выражение (displaystyle x^2+4x) до полного квадрата, распишем его так, чтобы удвоенное произведение было записано явно:
Сравним формулу полного квадрата и полученное нами выражение:
Следовательно, (displaystyle b=2) и чтобы получить квадрат суммы, к исходному выражению нужно добавить (displaystyle color^2=color^2=color)
Поэтому дополним равенство
с обеих сторон числом (displaystyle color)
и распишем в его левой части квадрат суммы:
Дополнение до полного квадрата
Дополнение до полного квадрата используется для преобразования квадратного уравнения в форму, соответствующую первой или второй формулам сокращенного умножения.
Способ
- Дополните до полного квадрата уравнение вида:
$x^2+px$
Важно: Если коэффициент стоит перед $x^2$, его нужно сократить заранее - Дополнение до полного квадрата
$x^2+pxcolor<+(frac)^2-(frac
)^2>$
- Применяется формула сокращенного умножения в обратном порядке $(x+color<frac
>)^2color<-(frac
)^2>$
Подсказка
Пример
Возведите функцию $f(x)=2x^2-80x$ в форму вершины
Как дополнить уравнение до полного квадрата
Описание метода выделения полного квадрата
§2. Выделение полного квадрата из квадратного трёхчлена
Описание метода выделения полного квадрата
Выражения вида 2 x 2 + 3 x + 5 , `-4x^2+5x+7` носят название квадратного трёхчлена. В общем случае квадратным трёхчленом называют выражение вида a x 2 + b x + c , где a , b , c a, b, c – произвольные числа, причём a ≠ 0 .
Рассмотрим квадратный трёхчлен x 2 — 4 x + 5 . Запишем его в таком виде: x 2 — 2 · 2 · x + 5 . Прибавим к этому выражению 2 2 и вычтем 2 2 , получаем: x 2 — 2 · 2 · x + 2 2 — 2 2 + 5 . Заметим, что x 2 — 2 · 2 · x + 2 2 = ( x — 2 ) 2 , поэтому
x 2 — 4 x + 5 = ( x — 2 ) 2 — 4 + 5 = ( x — 2 ) 2 + 1 .
Преобразование, которое мы сделали, носит название «выделение полного квадрата из квадратного трёхчлена».
Выделите полный квадрат из квадратного трёхчлена 9 x 2 + 3 x + 1 .
Заметим, что 9 x 2 = ( 3 x ) 2 , `3x=2*1/2*3x`. Тогда
Прибавим и вычтем к полученному выражению `(1/2)^2`, получаем
Покажем, как применяется метод выделения полного квадрата из квадратного трёхчлена для разложения квадратного трёхчлена на множители.
Разложите на множители квадратный трёхчлен 4 x 2 — 12 x + 5 .
Выделяем полный квадрат из квадратного трёхчлена:
2 x 2 — 2 · 2 x · 3 + 3 2 — 3 2 + 5 = 2 x — 3 2 — 4 = ( 2 x — 3 ) 2 — 2 2 .
Теперь применяем формулу a 2 — b 2 = ( a — b ) ( a + b ) , получаем:
( 2 x — 3 — 2 ) ( 2 x — 3 + 2 ) = ( 2 x — 5 ) ( 2 x — 1 ) .
Разложите на множители квадратный трёхчлен — 9 x 2 + 12 x + 5 .
— 9 x 2 + 12 x + 5 = — 9 x 2 — 12 x + 5 . Теперь замечаем, что 9 x 2 = 3 x 2 , — 12 x = — 2 · 3 x · 2 .
Прибавляем к выражению 9 x 2 — 12 x слагаемое 2 2 , получаем:
— 3 x 2 — 2 · 3 x · 2 + 2 2 — 2 2 + 5 = — 3 x — 2 2 — 4 + 5 = — 3 x — 2 2 + 4 + 5 = = — 3 x — 2 2 + 9 = 3 2 — 3 x — 2 2 .
Применяем формулу для разности квадратов, имеем:
— 9 x 2 + 12 x + 5 = 3 — 3 x — 2 3 + ( 3 x — 2 ) = ( 5 — 3 x ) ( 3 x + 1 ) .
Разложите на множители квадратный трёхчлен 3 x 2 — 14 x — 5 .
Мы не можем представить выражение 3 x 2 как квадрат какого-то выражения, т. к. ещё не изучали этого в школе. Это будете проходить позже, и уже в Задании №4 будем изучать квадратные корни. Покажем, как можно разложить на множители заданный квадратный трёхчлен:
Покажем, как применяется метод выделения полного квадрата для нахождения наибольшего или наименьшего значений квадратного трёхчлена.
Рассмотрим квадратный трёхчлен x 2 — x + 3 . Выделяем полный квадрат:
`(x)^2-2*x*1/2+(1/2)^2-(1/2)^2+3=(x-1/2)^2+11/4`. Заметим, что при `x=1/2` значение квадратного трёхчлена равно `11/4`, а при `x!=1/2` к значению `11/4` добавляется положительное число, поэтому получаем число, большее `11/4`. Таким образом, наименьшее значение квадратного трёхчлена равно `11/4` и оно получается при `x=1/2`.
Найдите наибольшее значение квадратного трёхчлена — 16 x 2 + 8 x + 6 .
Выделяем полный квадрат из квадратного трёхчлена: — 16 x 2 + 8 x + 6 = — 4 x 2 — 2 · 4 x · 1 + 1 — 1 + 6 = — 4 x — 1 2 — 1 + 6 = = — 4 x — 1 2 + 7 .
При `x=1/4` значение квадратного трёхчлена равно 7 , а при `x!=1/4` из числа 7 вычитается положительное число, то есть получаем число, меньшее 7 . Таким образом, число 7 является наибольшим значением квадратного трёхчлена, и оно получается при `x=1/4`.
Разложите на множители числитель и знаменатель дроби `/` и сократите эту дробь.
Заметим, что знаменатель дроби x 2 — 6 x + 9 = x — 3 2 . Разложим числитель дроби на множители, применяя метод выделения полного квадрата из квадратного трёхчлена.
x 2 + 2 x — 15 = x 2 + 2 · x · 1 + 1 — 1 — 15 = x + 1 2 — 16 = x + 1 2 — 4 2 = = ( x + 1 + 4 ) ( x + 1 — 4 ) = ( x + 5 ) ( x — 3 ) .
Данную дробь привели к виду `/(x-3)^2` после сокращения на ( x — 3 ) получаем `(x+5)/(x-3)`.
Разложите многочлен x 4 — 13 x 2 + 36 на множители.
Применим к этому многочлену метод выделения полного квадрата.
Разложите на множители многочлен 4 x 2 + 4 x y — 3 y 2 .
Применяем метод выделения полного квадрата. Имеем:
( 2 x ) 2 + 2 · 2 x · y + y 2 — y 2 — 3 y 2 = ( 2 x + y ) 2 — 2 y 2 = = ( 2 x + y + 2 y ) ( 2 x + y — 2 y ) = ( 2 x + 3 y ) ( 2 x — y ) .
Применяя метод выделения полного квадрата, разложите на множители числитель и знаменатель и сократите дробь `/`.