Równanie kwadratowe to równanie algebraiczne drugiego stopnia w jednej zmiennej, które można zapisać w ogólnej postaci:
ax² + bx + c = 0
gdzie:
– ( a, b) i ( c) są współczynnikami (liczby rzeczywiste lub zespolone),
– ( x ) jest zmienną,
– ( a ≠ 0 ) (jeśli a =0, równanie staje się liniowe).
1. Postać ogólna równania kwadratowego
ax² + bx + c = 0
2. Rozwiązania równania kwadratowego
Rozwiązania (pierwiastki) równania kwadratowego można znaleźć stosując różne metody:
Metoda wyznaczania pierwiastków z wykorzystaniem delty (metoda kwadratowa).
Pierwiastki równania kwadratowego można wyznaczyć za pomocą tzw. delty (Delta), która jest określona jako:
Delta = b² – 4ac
Rozwiązania równania zależą od wartości delty:
– Jeśli ( Delta > 0 ), równanie ma dwa różne pierwiastki rzeczywiste:
x1=−b−√Δ/2a
x2=−b+√Δ/2a
– Jeśli ( Delta = 0 ), równanie ma jeden podwójny pierwiastek rzeczywisty (pierwiastek podwójny):
x1 = x2 = -b /2a
– Jeśli ( Delta < 0 ), równanie nie ma rzeczywistych pierwiastków
Metoda rozkładu na czynniki
Jeżeli równanie kwadratowe da się łatwo rozłożyć na czynniki, można skorzystać z tej metody. Przykład:
x² – 5x + 6 = 0
Można rozłożyć na czynniki:
(x – 2)(x – 3) = 0
Rozwiązania to ( x = 2 ) i ( x = 3 ).
Metoda podstawienia
Jeżeli równanie kwadratowe ma postać prostą, można użyć podstawienia. Przykład:
x² = 9
x = √9
x = 3 lub x = -3
3. Postać kanoniczna i wierzchołek paraboli
Równanie kwadratowe można przekształcić do postaci kanonicznej:
a(x – p)² + q = 0
gdzie:
– p to współrzędna x wierzchołka paraboli,
– q to współrzędna y wierzchołka paraboli.
Współrzędne wierzchołka (p, q) można znaleźć za pomocą wzorów:
p = -b/2a
q = – Δ/4a]
4. Własności paraboli
Równanie kwadratowe opisuje parabolę, której:
– Kierunek otwarcia zależy od znaku współczynnika ( a ):
– Jeśli ( a > 0 ), parabola otwiera się w górę.
– Jeśli ( a < 0 ), parabola otwiera się w dół.
– Wierzchołek paraboli jest punktem maksymalnym, jeśli ( a < 0 ), lub minimalnym, jeśli ( a > 0 ).
– Oś symetrii paraboli to linia pionowa przechodząca przez wierzchołek: ( x = -b/2a
5. Przykłady zastosowań
Równania kwadratowe znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach, takich jak:
– Fizyka (ruch jednostajnie przyspieszony),
– Ekonomia (obliczanie optymalnych punktów),
– Inżynieria (analiza strukturalna),
– Geometria (rozwiązywanie problemów z figurami płaskimi).
6. Metoda podstawiania do tabelki (wykresy)
Aby narysować wykres równania kwadratowego, można utworzyć tabelkę wartości ( x ) i odpowiadających im wartości ( y = ax² + bx + c ).
7. Praktyczne podejście
W praktyce, aby rozwiązać równanie kwadratowe, często korzysta się z kalkulatorów naukowych lub oprogramowania komputerowego, które automatycznie obliczają pierwiastki równania.