คณิตศาสตร์ ม.2 สมการกำลังสองตัวแปรเดียว

สมการกำลังสองตัวแปรเดียว

สมการซึ่งมี x เป็นตัวแปรและมีรูปทั่วไปเป็น 2x2 + bx + c = 0 เมื่อ a, b, c เป็นค่าคงตัวและ a ≠ 0 เรียกว่า สมการกำลังสองตัวแปรเดียว

ตัวอย่างของสมการกำลังสองตัวแปรเดียว
4x2 = 0
x2 - 3 = 0
x2 + 4x = 0

ในบางครั้งเราอาจพบสมการกำลังสองตัวแปรเดียวที่ไม่ได้เขียนอยู่ในรูปทั่วไป แต่เราสามารถเขียนสมการเหล่านั้นให้อยู่ในรูปทั่วไปได้โดยใช้สมบัติของการเท่ากัน ดังตัวอย่าง

x2 - 1 = 3x
x2 - 1 + (-3x) = 3x + (-3x)
จะได้ x2 + (-3x) – 1 = 0
หรือ x2 - 3x – 1 = 0
จากตัวอย่างจะเห็นว่า สมการ x2 - 1 = 3x สามารถเขียนเป็นสมการ x2 - 3x – 1 = 0 ได้ตามลำดับ ดังนั้นแต่ละสมการดังกล่าวจึงเป็นสมการกำลังสองตัวแปรเดียว

คำตอบของสมการกำลังสองตัวแปรเดียว

คำตอบของสมการกำลังสองตัวแปรเดียว คือ จำนวนจริงซึ่งเมื่อแทนตัวแปรในสมการแล้วทำให้สมการเป็นจริง

นักเรียนเคยทราบว่าแล้วว่า การแก้สมการเป็นการหาคำตอบของสมการ วิธีหนึ่งที่ทำให้ได้คำตอบของสมการ คือ การลองแทนค่าตัวแปรในสมการ ซึ่งในทางคณิตศาสตร์สมการกำลังสองตัวแปรเดียวมีคำตอบได้ไม่เกินสองคำตอบ แต่วิธีหาคำตอบของสมการกำลังสองตัวแปรเดียวโดยวิธีลองแทนค่าตัวแปรในสมการที่อยู่ในรูป ax2 + bx + c = 0 เมื่อ a, b, c เป็นค่าคงตัวและ a ≠ 0 อาจไม่สะดวกและอาจต้องใช้เวลามาก ในกรณีที่เราสามารถแยกตัวประกอบของ ax2 + bx + c = 0 ให้อยู่ในรูปการคูณของพหุนามดีกรีหนึ่งสองพหุนามแล้วจึงแทนค่าตัวแปรในสมการที่ได้ จะทำให้หาคำตอบได้สะดวกและรวดเร็วขึ้น เช่น

การหาคำตอบของสมการ x2 - 5x - 14 = 0
เนื่องจาก x2 - 5x - 14 = (x + 2)(x – 7)
จะได้ (x + 2)(x – 7) = 0
จะเห็นว่าเมื่อแทน x ด้วย -2 จะได้ (-2 + 2)(-2 - 7) = 0 เป็นสมการที่เป็นจริง
เมื่อแทน x ด้วย 7 จะได้ (7 + 2)(7 – 7) = 0 เป็นสมการที่เป็นจริง
นั่นคือ -2 และ 7 เป็นคำตอบของสมการ x2 - 5x - 14 = 0

ถึงแม้ว่าการแยกตัวประกอบจะช่วยให้การหาจำนวนมาลองแทนค่าตัวแปรในสมการได้ง่ายขึ้นก็ตาม แต่สำหรับบางสมการ เช่น 6x2 + 11x + 4 = 0 จะเห็นว่าเมื่อเขียนให้อยู่ในรูป (3x + 4)(2x + 1) = 0 ก่อนแล้ว การหาจำนวนมาลองแทนค่า x เพื่อให้สมการเป็นจริง ก็ยังไม่ง่ายนัก ดังนั้นวิธีลองแทนค่าตัวแปรในสมการบางครั้งจึงไม่สะดวก ที่จริงแล้วยังมีอีกวิธีหนึ่งซึ่งเราสามารถใช้แก้สมการกำลังสองตัวแปรเดียวดังกล่าวได้ โดยใช้ความรู้เรื่องการแยกตัวประกอบและใช้สมบัติของจำนวนจริงที่กล่าวว่า ถ้ามีจำนวนจริงสองจำนวนคูณกันเท่ากับศูนย์แล้วอย่างน้อยหนึ่งจำนวนต้องเท่ากับศูนย์

สมบัติข้างต้นอาจกล่าวได้อีกอย่างหนึ่งว่า
ถ้า a, b เป็นจำนวนจริง และ ab = 0 แล้ว a = 0 หรือ b = 0
ให้พิจารณาการแก้สมการ 6x2 + 11x + 4 = 0 ดังต่อไปนี้
6x2 + 11x + 4 = 0
(3x + 4)(2x + 1) = 0

จากสมบัติของจำนวนจริงข้างต้น จะได้
3x + 4 = 0
หรือ 2x + 1 = 0

เมื่อใช้ความรู้เรื่องการแก้สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว จะได้
3x = -4
x = -4 / 3
หรือ 2x = -1
x = -1 / 2

นำค่า x ที่ได้ไปแทน x ในสมการ 6x2 + 11x + 4 = 0 เพื่อตรวจสอบว่าเป็นคำตอบของสมการหรือไม่ ดังนี้
แทน x ด้วย –4 / 3 ในสมการ 6x2 + 11x + 4 = 0
จะได้ 6(-4 / 3)2 + 11(-4 / 3) + 4 = 0
[6 × (16 / 9)] – (44 / 3) + 4 = 0
(32 / 3) – (44 / 3) + 4 = 0
32 – 44 + 12 = 0
0 = 0 เป็นสมการที่เป็นจริง
ดังนั้น -4 / 3 เป็นคำตอบของสมการ 6x2 + 11x + 4 = 0

แทน x ด้วย -1 / 2 ในสมการ 6x2 + 11x + 4 = 0
จะได้ 6(-1 / 2)2 + 11(-1 / 2) + 4 = 0
[6 × (1 / 4)] – (11 / 2) + 4 = 0
(3 / 2) – (11 / 2) + 4 = 0
3 – 11 + 8 = 0
0 = 0 เป็นสมการที่เป็นจริง
ดังนั้น -1 / 2 เป็นคำตอบของสมการ 6x2 + 11x + 4 = 0
นั่นคือ -4 / 3 และ –1 / 2 เป็นคำตอบของสมการ 6x2 + 11x + 4 = 0


comments


เว็บเพื่อนบ้าน
DoesystemDevcodeMathMySelfHowToClicksBlogJavaExample