Введение

Метод решения квадратных уравнений

В элементарной алгебре выделение полного квадрата — это техника приведения квадратного многочлена вида

к виду

для некоторых значений h и k.

Другими словами, выделение полного квадрата позволяет представить квадратное выражение в виде суммы полного квадрата и некоторой константы. Выделение полного квадрата используется при:

решении квадратных уравнений,
выводе формулы для корней квадратного уравнения,
построении графиков квадратичных функций,
вычислении интегралов в математическом анализе, например, гауссовых интегралов с линейным членом в показателе степени,
нахождении преобразований Лапласа. В математике выделение полного квадрата часто применяется в любых вычислениях, связанных с квадратными многочленами.

История

Техника выделения полного квадрата была известна в Древней Вавилонской империи. Мухаммад ибн Муса аль-Хорезми, знаменитый ученый-эрудит, автор раннего алгебраического трактата «Аль-Джабр», использовал технику выделения полного квадрата для решения квадратных уравнений.

Отношение к графику

В аналитической геометрии график любой квадратичной функции представляет собой параболу в плоскости xy. Для квадратичного многочлена вида

числа h и k можно интерпретировать как декартовы координаты вершины (или стационарной точки) параболы. То есть, h – это x-координата оси симметрии (т. е. ось симметрии имеет уравнение x = h), а k – минимальное значение (или максимальное значение, если a < 0) квадратичной функции. Один из способов увидеть это – заметить, что график функции f(x) = x² является параболой, вершина которой находится в начале координат (0, 0). Следовательно, график функции f(x – h) = (x – h)² представляет собой параболу, сдвинутую вправо на h, вершина которой находится в точке (h, 0), как показано на верхнем рисунке. В отличие от этого, график функции f(x) + k = x² + k представляет собой параболу, сдвинутую вверх на k, вершина которой находится в точке (0, k), как показано на центральном рисунке. Комбинируя как горизонтальные, так и вертикальные сдвиги, получаем f(x – h) + k = (x – h)² + k – параболу, сдвинутую вправо на h и вверх на k, вершина которой находится в точке (h, k), как показано на нижнем рисунке.

Немоник

Для уравнения, содержащего немоничный квадратный трехчлен, первым шагом к его решению является деление обеих частей уравнения на коэффициент при x². Например:

Применение этой процедуры к общему виду квадратного уравнения приводит к формуле корней квадратного уравнения.