根与系数的关系(韦达定理)
讲解
如果方程真的有两个根,它们不是随便来的——它们的和、它们的积,被 a、b、c 死死锁住了。这就是韦达定理:两根之和等于 −b/a,两根之积等于 c/a。注意第一个是负号,这是最容易记反的地方。
在上面这个实验台里随便拖 a、b、c,观察最后一行:不管抛物线怎么动、根怎么变,两根之和永远等于 −b/a,乘积永远等于 c/a。这不是巧合,是从求根公式里直接看出来的——把 x = (−b ± √Δ)/2a 的两个值加起来,根号部分正好抵消;乘起来则用平方差公式消掉根号。
它的价值在于「不解方程也能算」。比如题目问:已知 x₁、x₂ 是 x² − 3x − 5 = 0 的两根,求 x₁² + x₂²。硬解要用求根公式算出两个带根号的数再平方,很痛苦;用韦达:x₁ + x₂ = 3,x₁x₂ = −5,于是 x₁² + x₂² = 3² − 2(−5) = 19。三行结束。
还有一个高频用法:已知一根求另一根。因为两根之和已知,减去已知的那根就得到另一根;或者用两根之积反推。这比重新解一遍方程快得多,也是命题人最爱设的陷阱——很多人没注意到可以这样绕过去。
使用前有个前提别忘:方程必须有实数根,也就是 Δ ≥ 0。如果 Δ < 0 还硬套韦达,等于在讨论两个不存在的数的和。题目问「已知两根为…」时,一般已经保证有根;但如果是含参数的题,就必须自己先验证 Δ ≥ 0。
现实里能做什么
只知道总量时,怎么反推个体
现实中经常只能测到「总和」和「乘积」这类汇总数据——两批货的总重量、总成本。韦达定理正是从汇总反推个体的数学工具:不用知道具体是哪两个数,也能算出它们的平方和、倒数之和。
知识要点
- x₁ + x₂ = −b/a,注意是负号
- x₁ · x₂ = c/a
- 常用变形:x₁² + x₂² = (x₁ + x₂)² − 2x₁x₂;1/x₁ + 1/x₂ = (x₁ + x₂)/(x₁x₂)
- 用之前必须先确认方程有实数根(Δ ≥ 0)
典型例题(点击展开题解)
例 1已知 x₁、x₂ 是方程 x² − 3x − 5 = 0 的两个根,求 (1…
已知 x₁、x₂ 是方程 x² − 3x − 5 = 0 的两个根,求 (1) x₁ + x₂;(2) x₁x₂;(3) x₁² + x₂²。
- 读出系数:a = 1,b = −3,c = −5。
- 由韦达定理:x₁ + x₂ = −b/a = 3
- 两根之积:x₁x₂ = c/a = −5
- 求平方和,用完全平方变形:x₁² + x₂² = (x₁ + x₂)² − 2x₁x₂
- 代入数值:= 3² − 2 × (−5) = 9 + 10 = 19
x₁ + x₂ = 3,x₁x₂ = −5,x₁² + x₂² = 19。全程不需要求出具体的根。
例 2已知方程 2x² + kx − 6 = 0 的一个根是 3,求 k 的值和另…
已知方程 2x² + kx − 6 = 0 的一个根是 3,求 k 的值和另一个根。
- 把 x = 3 代回方程(根一定满足方程):2 × 9 + 3k − 6 = 0
- 整理:18 + 3k − 6 = 0 → 3k = −12 → k = −4
- 方程变为 2x² − 4x − 6 = 0,即 x² − 2x − 3 = 0。
- 用韦达定理求另一根:两根之积 = c/a = −3,已知一根为 3,所以另一根 = −3 ÷ 3 = −1。
k = −4,另一个根是 −1。也可以直接因式分解 (x − 3)(x + 1) = 0 验证。