Równania kwadratowe: delta, wzory i postać iloczynowa
Matura podstawowa: lekcja 2 z 3 ·Matura rozszerzona: lekcja 1 z 2 ·2 min czytania
Delta mówi, ile rozwiązań ma równanie kwadratowe, a wzory na pierwiastki podają je wprost. W tej lekcji zobaczysz, kiedy liczyć deltę, a kiedy szybciej jest rozłożyć równanie na czynniki.
Równanie kwadratowe to takie, w którym niewiadoma występuje w drugiej potędze i współczynnik przy tej potędze nie jest zerem. Po uporządkowaniu wszystkie takie równania mają jedną postać.
ax2+bx+c=0,a=0
Postać ogólna równania kwadratowego.
Zastrzeżenie a=0 nie jest formalnością. Gdy a=0, kwadrat znika i zostaje równanie liniowe, które rozwiązuje się zupełnie inaczej. Na egzaminie to bywa całą treścią zadania: parametr przy x2 dobiera się tak, żeby równanie w ogóle było kwadratowe.
Delta, czyli ile rozwiązań
Zanim policzymy rozwiązania, warto wiedzieć, ile ich jest. Odpowiada za to jedna liczba, wyróżnik, oznaczany grecką literą delta.
Δ=b2−4ac
Wyróżnik równania kwadratowego.
Δ>0: dwa różne rozwiązania rzeczywiste,
Δ=0: dokładnie jedno rozwiązanie (podwójne),
Δ<0: brak rozwiązań rzeczywistych.
Δ = 16, dwa miejsca zerowe: x = -2 oraz x = 2.
Delta dodatnia: parabola przecina oś OX w dwóch punktach.
Poruszaj suwakami i patrz na znak delty. Przesuwanie parametru c w górę w pewnym momencie odrywa parabolę od osi i rozwiązania znikają.
Geometrycznie delta mówi, ile razy parabola y=ax2+bx+c przecina oś OX: dwa razy, raz (dotyka wierzchołkiem) albo wcale. Skąd bierze się ten wzór, rozkładamy na czynniki pierwsze w artykule Dlaczego delta.
Wzory na pierwiastki
Gdy Δ>0, rozwiązania podają dwa wzory, które różnią się tylko znakiem przed pierwiastkiem.
x1=2a−b−Δ,x2=2a−b+Δ
Pierwiastki równania kwadratowego przy dodatniej delcie.
Gdy Δ=0, oba wzory dają tę samą liczbę, więc zapisujemy je jednym.
x0=2a−b
Jedyne rozwiązanie przy delcie równej zero.
Policzmy 2x2−7x+3=0. Odczytujemy a=2, b=−7, c=3, więc Δ=(−7)2−4⋅2⋅3=49−24=25 i Δ=5.
x1x2=47−5=21=47+5=3
Uwaga na znak: w liczniku stoi minus b, czyli tutaj plus 7.
Kiedy delta jest stratą czasu
Dwa rodzaje równań kwadratowych rozwiązuje się szybciej bez wzorów. Pierwszy to równania bez wyrazu wolnego, w których wystarczy wyłączyć x przed nawias.
3x2−12x=0⟺3x(x−4)=0⟺x=0 lub x=4
Brak wyrazu wolnego: wyłączamy x przed nawias.
Drugi to równania bez wyrazu liniowego, gdzie po przeniesieniu liczby na drugą stronę zostaje sam kwadrat.
2x2−18=0⟺x2=9⟺x=−3 lub x=3
Brak wyrazu liniowego: pierwiastkujemy obie strony, pamiętając o dwóch znakach.
Uwaga na x2=9: rozwiązania są dwa, bo (−3)2 też daje 9. Zapisanie samego x=3 to najczęstszy błąd w tym typie zadania.
Postać iloczynowa: iloczyn jest zerem
Jeśli równanie jest już zapisane jako iloczyn równy zeru, delta jest niepotrzebna. Iloczyn liczb jest zerem dokładnie wtedy, gdy zeruje się przynajmniej jeden czynnik, więc każdy czynnik rozpatrujemy osobno.
a(x−x1)(x−x2)=0
Postać iloczynowa równania kwadratowego o pierwiastkach x1 i x2.
Czynnik, który nigdy nie jest zerem, po prostu nie daje rozwiązań. Na przykład x2+25 jest zawsze dodatnie, więc w równaniu poniżej odpowiadają tylko pozostałe czynniki.
Zanim odsłonisz rozwiązanie: policz, ile czynników w tym iloczynie w ogóle może być zerem.
Równania
1 pkt
Równanie 2x(x+3)(x2+25)=0 w zbiorze liczb rzeczywistych ma dokładnie
Poprawna odpowiedź
A. (−3) oraz 0
Iloczyn jest równy zero, gdy przynajmniej jeden z czynników jest równy zero:
2x=0∨x+3=0∨x2+25=0
Z pierwszych dwóch czynników otrzymujemy:
x=0x=−3
Trzeci czynnik x2+25=0 oznacza x2=−25, a to nie ma rozwiązań rzeczywistych, bo kwadrat liczby rzeczywistej nigdy nie jest ujemny.
Zatem równanie ma dokładnie dwa rozwiązania rzeczywiste: (−3) oraz 0.
Najczęstsze błędy
Liczenie delty przed uporządkowaniem równania. Wzór działa dopiero dla postaci ax2+bx+c=0, czyli z zerem po prawej stronie.
Zgubiony minus w liczniku. W liczniku jest −b, więc dla b=−7 wstawiamy +7.
Pierwiastkowanie ujemnej delty. Gdy Δ<0, odpowiedź brzmi „brak rozwiązań rzeczywistych", a nie „Δ nie istnieje".
Skracanie obu stron przez x. Dzieląc 3x2=12x przez x, gubisz rozwiązanie x=0. Zamiast dzielić, przenieś wszystko na jedną stronę i wyłącz x przed nawias.
Sprawdź się
5 pytań z tej lekcji. Do zaliczenia potrzeba 60% poprawnych odpowiedzi.
1.
Ile rozwiązań rzeczywistych ma równanie x2−6x+9=0?
2.
Dla równania 2x2−5x−3=0 wyróżnik jest równy
3.
Zbiorem rozwiązań równania x2=16 jest
4.
Które równanie ma dokładnie te same rozwiązania co (x−2)(x+5)=0?
5.
Ile rozwiązań ma równanie 3x2+12x=0?
Możesz sprawdzić w każdej chwili. Pytania bez odpowiedzi liczą się jako błędne.
Najczęstsze pytania
Nie. Gdy w równaniu brakuje wyrazu wolnego, wystarczy wyłączyć niewiadomą przed nawias, a gdy brakuje wyrazu liniowego, wystarczy spierwiastkować obie strony. Delta jest potrzebna dopiero wtedy, gdy występują wszystkie trzy wyrazy i nie widać rozkładu na czynniki.
Przy delcie równej zero oba wzory na pierwiastki dają tę samą liczbę, a postać iloczynowa wygląda tak: a razy kwadrat nawiasu. Mówimy wtedy o pierwiastku podwójnym, ale rozwiązanie równania jest jedno i tak trzeba je zapisać w odpowiedzi.
Nie musi. Ujemna delta to poprawny wynik i znaczy tyle, że parabola nie przecina osi liczbowej, więc równanie nie ma rozwiązań rzeczywistych. Warto tylko sprawdzić znaki we wzorze, bo to najczęstsze miejsce na pomyłkę.