Как решать квадратные уравнения: дискриминант по шагам
Один рабочий алгоритм для любых квадратных уравнений: стандартный вид, дискриминант, корни и проверка по Виету. Неполные случаи без формулы, таблица выбора метода и ловушки, на которых теряют баллы.
Мяч бросили вверх, и его высота через t секунд считается по формуле . Вопрос «когда мяч окажется на высоте 30 метров» — это уравнение , и без квадратного уравнения тут не обойтись. Они повсюду: текстовые задачи про площади и скорости, диагонали участков, равноускоренное движение в физике. Хорошая новость: решаются они одним рабочим методом через дискриминант, а частные случаи закрываются ещё быстрее. Дальше — алгоритм по шагам, два полных разбора с числами, таблица выбора метода и ловушки, на которых чаще всего теряют баллы. После этого гайда любое квадратное уравнение решается по одной схеме, а не по наитию.
Шаг первый: привести к стандартному виду
Дискриминант работает только для уравнения вида : слева степени по убыванию, справа ноль. Поэтому первое действие — перенести всё в одну сторону. Уравнение превращается в , а — в после умножения на минус один. При переносе слагаемого меняется его знак, и это первое место, где теряют баллы. Дальше выпиши коэффициенты столбиком: для будет , , . Минус перед слагаемым с иксом принадлежит коэффициенту — писать нельзя, формула сразу выдаст неверные корни. Если слагаемых больше трёх, сначала приведи подобные: — это уравнение .
Шаг второй: дискриминант и корни
- Выпиши коэффициенты a, b и c со знаками из стандартного вида.
- Посчитай дискриминант: D = b² − 4ac.
- Сравни D с нулём: больше нуля — два корня, ноль — один, меньше — корней нет.
- При D ≥ 0 найди корни по формуле x = (−b ± √D) : (2a) — сначала с плюсом, потом с минусом.
- Проверь ответ подстановкой одного из корней или по теореме Виета.
Записывай промежуточные числа: значение D, корень из D, числитель и знаменатель по отдельности. На экзамене это стоит секунд, а пойманные описки стоят дороже всего. Особый случай — деление на 2a: при знаменатель 6, и дроби вроде нужно сокращать до конца: . Ответ «недосокращённой дробью» на контрольной выглядит как ошибка, хотя корень найден верно.
- Стандартный вид готов: a = 3, b = −5, c = −2.
- Дискриминант: D = (−5)² − 4·3·(−2) = 25 + 24 = 49.
- Корень из дискриминанта: √49 = 7. Числитель: −b = 5.
- Первый корень: (5 + 7) : 6 = 2.
- Второй корень: (5 − 7) : 6 = −1/3.
- Проверка по Виету: сумма 2 + (−1/3) = 5/3 равна −b/a, произведение 2 · (−1/3) = −2/3 равно c/a. Оба равенства сходятся — корни верные.
Что говорит знак дискриминанта
Знак D — это предсказание числа корней ещё до их вычисления. D больше нуля — два разных корня, D равен нулю — один (формула даёт два одинаковых числа), D меньше нуля — корней нет, потому что квадратный корень из отрицательного числа в школьной программе не извлекается. Уравнение : , ответ , и больше ничего считать не нужно. Уравнение : , корней нет — это законный ответ, а не «у меня не получилось». На графике то же самое: парабола пересекает ось x дважды, касается её в вершине или пролетает мимо. Сходу посчитать дискриминант и оба корня можно в калькуляторе квадратного уравнения — он не даст потерять знак и покажет дроби в сокращённом виде.
| Знак D | Сколько корней | Пример | Что на графике |
|---|---|---|---|
| D > 0 | два разных | x² − x − 6 = 0: D = 25, корни −2 и 3 | парабола пересекает ось в двух точках |
| D = 0 | один | x² − 6x + 9 = 0: D = 0, корень 3 | парабола касается оси в вершине |
| D < 0 | нет корней | x² + x + 1 = 0: D = −3 | парабола целиком над осью |
Неполные уравнения: когда формула не нужна
Если c = 0 или b = 0, корни видны быстрее без дискриминанта. Случай c = 0: вынеси x за скобку. Уравнение превращается в , а произведение равно нулю, когда ноль у одного из множителей: или . Типичная ошибка — записать только один корень, чаще всего забывают ноль. Случай b = 0: уравнение решается извлечением корня, и ответа два: и , потому что девятку в квадрате дают оба числа. А вот корней не имеет — квадрат не бывает отрицательным, и это тоже полноценный ответ. Перед формулой всегда проверяй нулевые коэффициенты: пять секунд экономии против полстраницы вычислений.
Теорема Виета: проверка за пять секунд
Для приведённого уравнения сумма корней равна , произведение равно . Это не способ решать, а способ проверять: посчитал корни — сверь сумму и произведение, и ошибка видна без подстановки. Для корни 2 и : сумма равна , произведение равно . Сходится — корни верные. Второе применение — подбор: уравнение решается в уме, потому что нужны два числа с суммой 7 и произведением 12 — это 3 и 4. Подбор срабатывает, когда корни целые, поэтому сначала сократи уравнение, если коэффициенты делятся на общее число.
- Коэффициенты: a = 2, b = 7, c = −4. Общего делителя нет — считаем дискриминант.
- D = 49 − 4·2·(−4) = 49 + 32 = 81, корень из D равен 9.
- Первый корень: (−7 + 9) : 4 = 0,5.
- Второй корень: (−7 − 9) : 4 = −4.
- Проверка: сумма 0,5 + (−4) = −3,5 равна −b/a = −3,5, произведение 0,5 · (−4) = −2 равно c/a = −2.
Как выбрать метод
Порядок выбора простой: сначала посмотри на нулевые коэффициенты, потом на общие делители, потом на приведённость. Дискриминант — метод последнего рубежа, который работает всегда, поэтому и учат его первым. Но на контрольной он чаще всего не нужен: половина уравнений в заданиях составлена на тройки целых корней.
| Ситуация | Метод | Пример |
|---|---|---|
| c = 0 | вынесение x за скобку | x² − 5x = 0 → 0 и 5 |
| b = 0 | извлечение корня | x² = 9 → ±3 |
| Все коэффициенты делятся на число | сократи, потом решай | 2x² − 8x + 6 → x² − 4x + 3 |
| Приведённое с целыми корнями | подбор по Виету | x² − 7x + 12 → 3 и 4 |
| Полное уравнение с разными коэффициентами | дискриминант | 2x² + 7x − 4 → 0,5 и −4 |
Когда метод подводит
Дискриминант не спасает в трёх ситуациях. Первая: уравнение оказалось не квадратным — если после упрощения остался куб или икс в знаменателе, нужен другой аппарат, а для дробей ещё и проверка на деление на ноль. Вторая: корень из D не извлекается нацело — корни иррациональные, в ответе оставляют дробь с корнем либо округляют, если вопрос про приближённое значение: диагональ квадрата со стороной 1 равна , и выдумывать целое здесь нельзя. Третья: задачи с параметром — вопрос «при каких a корней нет» решается через знак дискриминанта, и искать сами корни не требуется. И помни про график: корни уравнения — это нули параболы, поэтому странному ответу всегда есть наглядная проверка.
Мини-квиз на отдыхе
Клавиши 1–9 выбирают вариант, Enter — «Проверить»
1 Какой режим подготовки эффективнее?
Частые вопросы
Что делать, если дискриминант отрицательный?
Досчитывать ничего не нужно: при D < 0 корней нет, и это полный ответ. Уравнение x² + x + 1 = 0 не имеет корней, потому что парабола не пересекает ось x. Ошибка — не «нет корней», а попытка извлечь квадратный корень из отрицательного числа.
Почему при D = 0 говорят об одном корне, если формула даёт два?
Формула действительно выдаёт два одинаковых числа: с плюсом и с минусом получается одно и то же. Одинаковые корни считаются за один, а на графике парабола касается оси в единственной точке — вершине.
Как проверить корни квадратного уравнения, не подставляя их?
По теореме Виета: сумма корней должна равняться −b/a, произведение — c/a. Сверка занимает секунды и ловит почти все арифметические описки. Для надёжности один корень всё же подставь в исходное уравнение.
Можно ли решить квадратное уравнение без дискриминанта?
Неполные решаются вынесением за скобку и извлечением корня, приведённые с целыми корнями — подбором по Виету. Полное уравнение с некрасивыми коэффициентами быстрее всего именно через дискриминант: этот метод работает всегда.