[DSE數學教室-必修部份]二次方程-十字分解法 Quadratic Equation – Cross Method

什麼是「二次方程」?

「二次方程」(Quadratic Equation)是指一條代數式,只有一個未知數,但其最大的次數(Degree)是2。換言之,二之方程的一般式(General Form)是:
ax2+bx+c=0,當中a不等於0,否則會和之前講解的一般方程式無分別。

此類方程式的未知數只有一個,但結果可以有最多兩個,稱為「根」(Root)。

十字分解法 Cross Method

解二次方程的最基本步驟,是做因式分解(Factorization),即是把一條公式分解成兩個括號。十字分解法的解題方法如下:

例1

我們先分別從x2及3中,分別找不出其因數/因式(Factor)。x2可分解成兩個x相乘,而3則可分解為-1和-3相乘。然後按上圖中打直列出,第一個x,與右邊第二個數值(-1)相乘,得出-x,同埋第二個x與右邊第二個數值(-3)相乘,得出-3x,兩數相加總和就是-4x,正是方程式中間的數值。

然後,第一行的數值為一組括號(x-3),第二行則為另一組括號(x-1),便做完因式分解。

下一步,就是兩個括號各自等於0,即上圖第三步中,x-3=0,或者x-1=0,最後得出兩個根(roots)分別是3或1。

其實大家可以利用計算機程式,分別代a、b及c為1、-4及3(即三項的係數或常數項),計算機會計算出結果分別為3或1,再按上圖往上推算也可計算出步驟。

例2

即使答案有兩個根,數值可以是重複的,稱為「重根」(Repeated root)。在此情況下,可得出結論是只有一個重複根,即一個答案。其實,有時此等題目可以利用恆等式來計算出根。

例3

如果此等題目以文字應用題出現,要根據題目情況判斷是否需要捨去其中一個根。就如上圖例子,當計算出兩個根後,要把根值套用到其正方形邊長的未知數計算。我們發現當x=-4時,邊長是-5厘米,但圖形邊長不可能是負數,所以x=-4在此情況下需要捨去。

局限

十字分解法可以是其中一個解二次方程的做法,但其局限性是只能找出有理數的根值。有時二次方程是有實根(Real Root)的,但可能會是一組無理數(Irrational numbers),例如根式(Surd Form)。因此,十字分解法無法解出無理數的根值,從而需要利用另一方法-二次方法,下一篇文章會繼續講解。

歷年試題講解

HKDSE題目
HKCEE題目 (1993至2011年)

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