國中教育會考 第4冊・八年級下學期 代數

一元二次方程式

因式分解法、配方法與公式解

內容概述

一元二次方程式 $ax^2+bx+c=0$(a≠0)最多有兩個解。解法三部曲:①因式分解法(分解後令各因式為 0)②配方法(湊完全平方)③公式解 $x = \frac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$。判別式 $b^2-4ac$ 決定解的個數。

學習重點

  1. 1因式分解法原理:$AB = 0 \Rightarrow A=0$ 或 $B=0$
  2. 2配方法:$x^2+6x+2=0 \Rightarrow (x+3)^2 = 7 \Rightarrow x = -3\pm\sqrt{7}$
  3. 3公式解:$x = \dfrac{-b \pm \sqrt{b^2-4ac}}{2a}$,先算判別式再代入
  4. 4判別式 $D = b^2-4ac$:$D>0$ 兩相異實根、$D=0$ 重根、$D<0$ 無實數解
  5. 5應用題解出後必檢驗:長度、人數不能為負

國中教育會考出題趨勢:會考必考應用題(面積問題、連續整數、拋物運動簡化版),並常考「判別式判斷解的個數」。兩解中「捨去不合理解」的步驟必須寫出,非選題會給分。

108 課綱對應

進階探究・深度解析

「移項為零」是使用因式分解法的前提:解 $x^2 = 5x$ 時不能兩邊除以 x(會丟失 $x=0$ 這個解),必須移項 $x^2-5x=0 \Rightarrow x(x-5)=0 \Rightarrow x=0$ 或 $5$。「除以未知數導致失根」是觀念題的高頻陷阱。

根與係數的關係(韋達定理前身):$x^2+bx+c=0$ 的兩根之和 $=-b$、兩根之積 $=c$。例如兩根為 2、3 的方程式即 $x^2-5x+6=0$。此關係在高中將擴展為韋達定理,會考進階題已有「由根反推方程式」的題型。

章節試題(4 題・附詳解)

1.基礎解方程式 $x^2 - 7x + 12 = 0$。

測驗重點:因式分解法解方程式

  1. (A) $x = 3$ 或 $x = 4$
  2. (B) $x = -3$ 或 $x = -4$
  3. (C) $x = 2$ 或 $x = 6$
  4. (D) $x = -2$ 或 $x = -6$
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正確答案:(A) $x = 3$ 或 $x = 4$

十字交乘分解:找相乘 12、相加 $-7$ 的兩數 → $-3$ 和 $-4$。$(x-3)(x-4) = 0$,由「乘積為 0 則至少一因式為 0」得 $x = 3$ 或 $x = 4$。注意因式 $(x-3)=0$ 的解是 $+3$,符號容易搞反。

2.中等解方程式 $x^2 = 6x$。

測驗重點:移項為零避免失根

  1. (A) $x = 6$
  2. (B) $x = 0$ 或 $x = 6$
  3. (C) $x = \pm 6$
  4. (D) $x = 0$ 或 $x = -6$
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正確答案:(B) $x = 0$ 或 $x = 6$

移項:$x^2 - 6x = 0$,提公因式 $x(x - 6) = 0$,得 $x = 0$ 或 $x = 6$。若兩邊直接除以 x 會丟掉 $x = 0$ 這個解(除以未知數是大忌,因為 x 可能是 0)。(A) 就是「失根」的結果,這是觀念題的必考陷阱。

3.中等方程式 $2x^2 - 4x + 5 = 0$ 的實數解情形為何?

測驗重點:公式解與判別式

  1. (A) 兩相異實根
  2. (B) 兩相等實根
  3. (C) 無實數解
  4. (D) 恰有一正根一負根
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正確答案:(C) 無實數解

判別式 $D = b^2 - 4ac = (-4)^2 - 4(2)(5) = 16 - 40 = -24 < 0$,無實數解。判別式三分法:$D > 0$ 兩相異實根、$D = 0$ 重根(兩相等實根)、$D < 0$ 無實解。不用真的解出來,先算 D 就能判斷解的「個數」。

4.進階一塊長方形菜園,長比寬多 3 公尺,面積為 40 平方公尺。求菜園的寬。

測驗重點:應用題:面積問題與解的取捨

  1. (A) 8 公尺
  2. (B) 5 公尺
  3. (C) $-8$ 公尺或 5 公尺
  4. (D) 4 公尺
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正確答案:(B) 5 公尺

設寬 x 公尺,長為 $x+3$:$x(x+3) = 40$,$x^2 + 3x - 40 = 0$,分解 $(x+8)(x-5) = 0$,$x = -8$ 或 $x = 5$。寬不能為負,捨去 $-8$,答案為 5 公尺(長 8 公尺,$5\times8=40$ ✓)。「解出兩根 → 依現實意義捨去不合者」是應用題的必要步驟,非選題不寫捨去理由會扣分。