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  • 教给学生知识的本源

    前言

    曾经听过一位教授讲一元二次方程的“根与系数关系”时,深有感触,也算是多少理解了到底应该交给学生什么样的知识。

    案例说明

    一元二次方程(ax^2+bx+c=0)根与系数的关系的证明思路的选择;

    [思路一]:在满足(Delta>0)的前提下,由求根公式得到方程的两个根为$$x_{1,2}=cfrac{-bpm sqrt{b^2-4ac}}{2a}$$

    则方程的两个根求和,求积分别得到:

    [x_1+x_2=cfrac{-b+sqrt{b^2-4ac}}{2a}+cfrac{-b-sqrt{b^2-4ac}}{2a}=-cfrac{b}{a} ]

    [x_1cdot x_2=cfrac{-b+sqrt{b^2-4ac}}{2a} imescfrac{-b-sqrt{b^2-4ac}}{2a}=cfrac{c}{a} ]

    到此,一元二次方程根与系数的关系证明很完美的完成了,但是如果要进一步问,一元三次方程的根与系数的关系,上述思路根本不能给出丝毫的提示和帮助。

    紧接着,这位教授又给了另一个思路,他说:

    [思路二]:一元二次方程如果有根,那么其必然满足关系

    [ax^2+bx+c=a(x-x_1)(x-x_2) ]

    对其整理得到,

    [ax^2+bx+c=ax^2-a(x_1+x_2)x+ax_1x_2 ]

    上述表达式由于恒等,故对应系数相等,则得到

    [b=-a(x_1+x_2),c=ax_1x_2 ]

    稍作整理,即得到一元二次方程根与系数的关系如下:

    [x_1+x_2=-cfrac{b}{a},x_1x_2=cfrac{c}{a} ]

    感悟引申

    很明显,上述思路二具有更大的延展性,由此我们自己就可以推导出一元三次方程根与系数的关系,具体如下:

    一元三次方程如果有根,则其必然满足

    [ax^3+bx^2+cx+d=a(x-x_1)(x-x_2)(x-x_3) ]

    整理得到,

    [ax^3+bx^2+cx+d=ax^3-a(x_1+x_2+x_3)x^2+a(x_1x_2+x_1x_3+x_2x_3)x-ax_1x_2x_3 ]

    由对应系数相等,则得到

    [x_1+x_2+x_3=-cfrac{b}{a},x_1x_2+x_1x_3+x_2x_3=cfrac{c}{a},x_1x_2x_3=-cfrac{d}{a} ]

    此即一元三次方程根与系数的关系。

    问题:由上述的推导思路,你能推导一元四次方程根与系数的关系吗?

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