學習重點 先把方程式整理成 ax²+bx+c=0,確認 a≠0,再依數字特徵選擇因式分解、配方法或公式解。 熟記求根公式 x=(−b±√(b²−4ac))/(2a),正確處理負號、括號與根式化簡。 用判別式判斷根的情形;比較公式解的分子、分母與根號內數值,反求未知參數。 應用題要把情境轉成方程式,求解後再依時間、正負等條件篩選答案。 先找出符合條件的根,再代入代數式,並正確化簡根式。 核心觀念 一、標準式與求根方法的選擇 一元二次方程式的標準式為 ax²+bx+c=0,且 a≠0。a、b、c 都包含本身的正負號。例如 x²−2x−1=0 中,a=1、b=−2、c=−1;2x²+5x+c=0 中,a=2、b=5。 方法適用線索作答關鍵 因式分解可以提出公因式,或容易找到整數因數先讓等號右邊為 0,再用零乘積性質 配方法二次項係數為 1,且一次項係數方便取半等號兩邊同加「一次項係數一半的平方」 公式解不容易因式分解,或題目要比較根式中的參數完整代入 a、b、c,特別注意 −b 與 −4ac 零乘積性質:若 A×B=0,則 A=0 或 B=0。「或」的意思是分別求出每一個可能的解,而不是要求兩個因式同時等於 0。 二、配方法:把二次式變成完全平方 對 x²+px+q=0,先移項成 x²+px=−q,再在兩邊同加(p/2)²,得到(x+p/2)²=(p/2)²−q。若右邊為正數,開平方時必須保留正、負兩種可能。 例如 x²−2x−1=0,整理成 x²−2x=1,兩邊同加 1,得到(x−1)²=2。因此 x−1=±√2,兩根為 1+√2 與 1−√2(合寫為 1±√2)。因為 √2>1,所以 1−√2 是負根。 常數很大時,也可以先試著配成整數平方。例如 X²+18X−9919=0,移項後兩邊同加 81,得到(X+9)²=10000。由 X+9=±100,可得 X=91 或 X=−109。常數大不代表一定要硬算公式解。 驗算技巧:兩根之和=−b/a,兩根之積=c/a。上例中 91+(−109)=−18,91×(−109)=−9919,兩者都正確。在選擇題中,也可以直接把選項代回原式驗證。 三、公式解與判別式 對 ax²+bx+c=0,求根公式為 x=(−b±√D)/(2a),其中 D=b²−4ac 稱為判別式。分母 2a 要除整個分子,不能只除根號那一部分。 判別式根的情形判斷重點 D>0兩個相異實根分別取加號與減號 D=0兩個相等實根(重根)根為 −b/(2a) D<0沒有實根在實數範圍內,負數不能開平方 當係數都是整數時:若 D 是完全平方數,根為有理數;若 D>0 但不是完全平方數,根為無理數,這時方程式不能在整數範圍內因式分解。要注意有理根不一定是整數根,還要檢查分母能否整除。 以 x²−2x−1=0 為例,D=(−2)²−4×1×(−1)=8,不是完全平方數,所以根一定含有根號。x=(2±√8)/2=(2±2√2)/2=1±√2,與配方法的結果一致。 四、比較公式解,反求未知參數 方程式 2x²+5x+c=0 代入公式後,一定得到 x=(−5±√(25−8c))/4。在尚未約分的情況下,對應位置如下: 分子根號外的數是 −b=−5(不是 5)。 分母是 2a=4。 根號內是 b²−4ac=25−8c。 若題目把解寫成含未知數 m 的形式,就把題目的式子和上式逐一對照位置,列出方程式。例如根號內為 41 時,25−8c=41,解得 c=−2。反向檢查:c=−2 代回,根號內為 25-4×2×(−2)=25+16=41,確實成立。 比較前要先確認題目的式子是否已經約分或化簡。若分子、分母同時約分過,外觀上的數值會跟著改變,必須先整理成相同形式再比較。 五、落地時間:先令高度為零,再篩選時間 高度關係式為 S=24t−3t² 時,石頭落到地面代表 S=0,所以 24t−3t²=0。提出公因式得到 3t(8−t)=0,解為 t=0 或 t=8。 t=0 是剛投出的時刻,題目問的是經過多久落地,所以答案取 8 秒。兩個解都使高度為零,但情境意義不同。 另外,S=−3(t−4)²+48,表示 t=4 時高度最大(48 呎)。最高點的時間是落地時間的一半,兩者不可混淆。 六、先取符合條件的根,再求代數式的值 x²−5x−6=0 可分解為(x−6)(x+1)=0,兩根為 6 與 −1。題目指定 a 是正根,所以 a=6,只要把 6 代入待求式即可。 代入後常會出現根式,化簡時要掌握以下規則: (√6)²=6,√6×√6=6;例如 2√6×√6=2×6=12,結果是整數,不帶根號。 √(a²)=|a|;(√a)² 則要求 a≥0。 √24=2√6,√54=3√6;同類根式才能相加減,例如 2√6+3√6=5√6。 分母有根號時,可以有理化,例如 6/√6=√6。 若待求式含有較高次方,也可以利用 a²−5a−6=0 改寫成 a²=5a+6,用來降低次方、簡化計算。 常考陷阱 把無法整數分解的方程式硬拆:x²−2x−1=0 的判別式為 8,不是完全平方數,根必含 √2。「1 或 −2」「−1 或 2」這類整數選項可以直接排除;代回也可看出不成立,例如 1²−2×1−1=−2≠0。 漏掉係數的負號:b=−2 時,−b=2,b²=4;c 為負時,−4ac 會變成正數。代入時先加括號最穩妥。 配方只改一邊:x²+18x 要加 81 才成為(x+9)²,等號另一邊也必須同加 81,不能只加 9 或 18。 開平方只取正根:(X+9)²=10000 應得 X+9=±100,只取正根會漏掉 −109。 把中間結果當成根:選項中的 100 是 X+9 的值,不是 X。正確的根是 91 與 −109,要看清楚選項給的是哪一個;兩者都可以代回原式驗證。 忘了公式中是 −b:2x²+5x+c=0 的分子根號外是 −5,看到「5」就認定參數為 5 是常見錯誤。分母是 2a=4,根號內的 c 要乘上 −4a=−8。 根號內符號算錯:25−8c=41 時,−8c=16,所以 c=−2,不是 c=2 或 −8。求出後代回檢查最可靠。 把最高點時間當成落地時間:S=24t−3t² 在 t=4 時達到最高點,t=8 才落地。也不要直接約去 t,否則會漏掉 t=0,造成判斷混亂。 忽略「正根」條件:x²−5x−6=0 有 6 與 −1 兩根,題目指定正根時必須用 a=6。若誤用 −1,常會出現負數開根號或錯誤的數值。 根式化簡不完全:√6×√6=6 要化成整數,像 2√6×√6 的值是 12,不是 12√6 或 2√6。帶有 √6 的選項往往就是化簡不完全的結果。 記憶口訣 「先歸零、看係數;能分解、先分解;配方取半再平方,兩邊同加別忘記。」 「負 b 加減根號判,根內 b 方減四 ac,全部除以二倍 a。」 「開方正負都要留,落地高度設為零;最高點在一半時,題目說正就選正。」