Этот урок пройдём через историю: в школе готовятся к выпускному вечеру. Ряды в актовом зале, танцплощадка во дворе и вечерний фейерверк приведут нас к квадратному уравнению, дискриминанту и теореме Виета, а в конце мы решим задания ДИМ с параметром.
≈ 50 минутГлав: 5Заданий ДИМ: 5материал 8–9 классовВ школе готовятся к выпускному вечеру. В актовом зале расставлены стулья, и прежде чем писать приглашения, ученики хотят посчитать места. Завхоз сообщает: всего в зале 280 мест, а в каждом ряду мест на 6 больше, чем рядов.
Пересчитывать ряды по одному неудобно: зал большой, стулья стоят плотно. Вопрос: сколько в зале рядов?
Рядов x, мест в одном ряду x + 6, всего 280 мест.Сначала предположиКак ты думаешь, сколько рядов в зале? Выбери ответ — посчитаем вместе во 2-й главе.
Глава 1Если в задаче о зале обозначить число рядов через x, то в одном ряду x + 6 мест, а всего мест x(x + 6) = 280. Раскрыв скобки, получаем x² + 6x − 280 = 0. Уравнения, содержащие квадрат неизвестного, — тема этого урока.
ОпределениеУравнение вида ax² + bx + c = 0, где x — переменная, a, b, c — числа и a ≠ 0, называется квадратным уравнением. a — первый (старший) коэффициент, b — второй коэффициент, c — свободный член. При a = 1 уравнение называется приведённым: x² + px + q = 0.
Если b или c равно нулю, уравнение называется неполным квадратным. Их удобно решать без формул, разложением на множители:
Неполные квадратные уравненияax² + bx = 0 → x(ax + b) = 0, откуда x = 0 или x = −b/a;ax² + c = 0 → x² = −c/a; при −c/a > 0x = ±√(−c/a), при −c/a < 0 действительных корней нет;ax² = 0 → x = 0.
Пример 1Решите уравнения: а) 2x² − 6x = 0; б) x² − 9 = 0; в) 3x² + 12 = 0.
Делить уравнение на x нельзя: так мы потеряем корень x = 0.
Для любого действительного x x² ≥ 0.
Найдите ненулевой корень уравнения 5x² − 20x = 0.
5x(x − 4) = 0.
Глава 2Полное квадратное уравнение не всегда легко разложить на множители. Для него есть общая формула. Она получается выделением полного квадрата: умножив уравнение на 4a, его можно привести к виду (2ax + b)² = b² − 4ac. Выражение в правой части «различает» число корней, поэтому называется дискриминантом.
Дискриминант и число корнейВыражение D = b² − 4ac — дискриминант квадратного уравнения. При D > 0 уравнение имеет два различных корня, при D = 0 — один корень (два равных): x = −b/(2a); при D < 0 действительных корней нет.
x₁,₂ = (−b ± √D) / (2a)
Пример 2Решите уравнение 2x² − 3x − 2 = 0.
Так как c отрицательно, −4ac положительно: следи за знаком.
Если b чётно (b = 2k), вычисления короче. Достаточно найти четверть дискриминанта: D/4 = k² − ac, а корни x = (−k ± √(D/4)) / a. В пояснениях ДИМ такая запись встречается часто.
Пример 3Решите уравнение x² − 10x + 21 = 0.
Не возводим в квадрат большие числа: вместо 100 − 84 считаем 25 − 21.
Вернёмся в актовый зал. В уравнении x² + 6x − 280 = 0 b = 6 чётно: D/4 = 9 + 280 = 289, √289 = 17. Значит, x = −3 + 17 = 14 или x = −3 − 17 = −20. Число рядов не может быть отрицательным, поэтому −20 — посторонний корень: в зале 14 рядов, в каждом 14 + 6 = 20 мест. Проверка: 14 · 20 = 280.
Так спрашивают на экзаменеДИМ · 09.03.2025В актовом зале число мест в каждом ряду на 8 больше числа рядов. Если общее число мест в этом зале равно 384, найдите число рядов.
Общее число = число рядов × число мест в ряду.
Число рядов — натуральное число, −24 не подходит по смыслу задачи. Проверка: 16 · 24 = 384.
Число рядов — xЧисло мест в каждом ряду — x + 8x(x + 8) = 384x² + 8x = 384x² + 8x − 384 = 0D/4 = 16 + 384 = 400x₁ = (−4 + 20)/1 = 16, … = (−4 − 20)/1 = −24Так как число рядов — натуральное число, –24 — посторонний корень, значит, в актовом зале 16 рядов.Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 09.03.2025, выпускной экзамен (PDF)Проверь себя
Найдите больший корень уравнения 3x² − 5x + 2 = 0.
D = 25 − 24 = 1; x = (5 ± 1)/6.
Глава 3Зал готов, теперь очередь двора. Выпускники хотят устроить перед зданием прямоугольную танцплощадку. Чтобы огородить её, есть ровно 20 м декоративной ленты, а для пола купили покрытие площадью 24 м².
И ленту, и покрытие нужно использовать полностью. Какими должны быть стороны площадки?
Периметр 20 м, площадь 24 м²: сумма сторон 10, произведение 24.Обозначим стороны через a и b. Из периметра 2(a + b) = 20, т. е. a + b = 10; из площади ab = 24. Ищем два числа с известными суммой и произведением. Это приводит к связи между корнями квадратного уравнения и его коэффициентами.
Теорема ВиетаЕсли x₁ и x₂ — корни уравнения ax² + bx + c = 0, то
x₁ + x₂ = −b/a, x₁ · x₂ = c/a
Доказательство следует из формулы корней: x₁ + x₂ = (−b − √D + (−b + √D))/(2a) = −b/a; x₁x₂ = (b² − D)/(4a²) = 4ac/(4a²) = c/a. Для приведённого уравнения x² + px + q = 0: сумма корней −p, произведение q.
Обратная теоремаЕсли u + v = s и u · v = p, то числа u и v — корни уравнения x² − sx + p = 0.
ИсторияСтороны площадки — корни уравнения x² − 10x + 24 = 0. Числа с суммой 10 и произведением 24 подобрать легко: 4 + 6 = 10, 4 · 6 = 24. Площадка должна быть 6 м × 4 м. Проверка: 2(6 + 4) = 20 м, 6 · 4 = 24 м².
Пример 4Один из корней уравнения x² + px − 12 = 0 равен 3. Найдите второй корень и p.
Произведение не зависит от p, поэтому начинаем с него.
Теорема Виета позволяет, не находя корней, вычислять составленные из них симметрические выражения:
x₁² + x₂² = (x₁ + x₂)² − 2x₁x₂, 1/x₁ + 1/x₂ = (x₁ + x₂)/(x₁x₂)
Пример 5Для корней уравнения x² − 5x + 3 = 0 вычислите x₁² + x₂² и 1/x₁ + 1/x₂.
Теорема Виета говорит о действительных корнях; при D < 0 выражения не имели бы смысла.
Найдите значение x₁² + x₂² для корней уравнения x² − 6x + 2 = 0.
(x₁ + x₂)² − 2x₁x₂ = 36 − 4.
Так спрашивают на экзаменеДИМ · 24.05.2026При каком значении параметра a корни уравнения ax² − 9x + 3a + 4 = 0 будут взаимно обратными числами?
A) −2B) −1C) 2D) 3E) 1x и 1/x — взаимно обратные числа: x · (1/x) = 1.
В задачах с параметром после условия Виета всегда проверяй D: если корней нет, то нет и «произведения корней».
Чтобы корни уравнения были взаимно обратными числами, их произведение должно быть равно 1. По теореме Виета x₁ · x₂ = (3a + 4)/a = 1, 3a + 4 = a, a = −2.Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 24.05.2026, II группа специальностей (PDF)Так спрашивают на экзаменеДИМ · 05.07.2026
Если множество корней уравнения (x² + mx + n)(x² + px + q) = 0 есть {1; 2; 3; k} и m + p = 2, найдите k.
A) −8B) −6C) −2D) −10E) −4Во множестве корней 4 различных числа, а у каждого квадратного уравнения не больше 2 корней; значит, каждому уравнению достаётся по два корня.
(x² + mx + n)(x² + px + q) = 0 ⇒ x² + mx + n = 0 или x² + px + q = 0. Обозначим через x₁, x₂ корни уравнения x² + mx + n = 0, а через x₃, x₄ — корни уравнения x² + px + q = 0. Тогда по теореме Виета x₁ + x₂ = −m, x₃ + x₄ = −p. Отсюда следует, что x₁ + x₂ + x₃ + x₄ = −m + (−p) = −(m + p); 1 + 2 + 3 + k = −2; k = −8Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 05.07.2026, II группа специальностей (PDF)Глава 4
В конце вечера во дворе запускают фейерверк. Учитель физики говорит: заряд летит вертикально вверх, и если не учитывать сопротивление воздуха, через t секунд его высота (в метрах) равна h = 30t − 5t². Заряд должен взорваться на высоте 40 м.
Ученики спрашивают: сколько раз заряд окажется на высоте 40 м? А может ли он подняться до 50 м?
Высота заряда: h = 30t − 5t². Пунктир — уровни 40 м и 50 м.График функции y = ax² + bx + c — парабола. Корни уравнения ax² + bx + c = 0 — абсциссы точек пересечения параболы с осью Ox. При a > 0 ветви параболы направлены вверх, при a < 0 — вниз; абсцисса вершины x₀ = −b/(2a).
Знак дискриминанта показывает, сколько общих точек у параболы с осью Ox.В лаборатории меняй коэффициенты a, b, c. При увеличении c парабола поднимается: сначала два корня сближаются, затем сливаются в вершине (D = 0), а потом исчезают (D < 0). Следи и за показаниями по теореме Виета.
Лаборатория · меняй коэффициенты a, b, c: парабола, дискриминант и корниa1b-2c-3ИсторияНа высоте 40 м: 30t − 5t² = 40, т. е. t² − 6t + 8 = 0. Отсюда D/4 = 9 − 8 = 1: t₁ = 2, t₂ = 4. Значит, заряд проходит высоту 40 м дважды: при подъёме (t = 2 с) и при падении (t = 4 с). Для 50 м: t² − 6t + 10 = 0, D/4 = 9 − 10 = −1 < 0 — действительных корней нет, заряд не долетает до 50 м. Граничный случай — 45 м: t² − 6t + 9 = 0, D = 0, единственный корень t = 3 с — это вершина параболы, наивысшая точка.
Пример 6При каких значениях k уравнение x² − 4x + k = 0 имеет два различных корня?
При D = 0 корни совпадают — это не «два различных корня».
Полезное наблюдение: если a и c разных знаков (ac < 0), то D = b² − 4ac > 0, т. е. уравнение обязательно имеет два корня. Это видно и по параболе: например, при a > 0, c < 0 парабола пересекает ось Oy ниже Ox, а её ветви уходят вверх.
Проверь себяПри каком значении m уравнение x² + 6x + m = 0 имеет единственный корень?
D = 36 − 4m = 0.
Глава 5В трудных заданиях ДИМ спрашивают не сами корни, а их свойства: знаки, сумму квадратов, количество. Для этого дискриминант и теорему Виета используют вместе.
Знаки корнейдва различных положительных корня: D > 0, x₁x₂ > 0, x₁ + x₂ > 0;два различных отрицательных корня: D > 0, x₁x₂ > 0, x₁ + x₂ < 0;корни разных знаков: x₁x₂ = c/a < 0 (при этом D > 0 выполняется автоматически).
Так спрашивают на экзаменеДИМ · 01.06.2025При каком значении параметра b сумма квадратов корней уравнения x² − (2b − 3)x − 2b = 0 будет наименьшей?
x₁² + x₂² = (x₁ + x₂)² − 2x₁x₂; −2 · (−2b) = +4b.
4(b − 1)² ≥ 0 и равно нулю только при b = 1.
В каждом ответе, опирающемся на теорему Виета, нужно проверять существование корней.
По теореме Виета сумма и произведение корней уравнения x² − (2b − 3)x − 2b = 0 соответственно равны x₁ + x₂ = 2b − 3, x₁ · x₂ = −2b. x₁² + x₂² = (x₁ + x₂)² − 2x₁ · x₂ = (2b − 3)² − 2 · (−2b) = = 4b² − 12b + 9 + 4b = 4b² − 8b + 9 = 4b² − 8b + 4 + 5 = = 4(b² − 2b + 1) + 5 = 4(b − 1)² + 5. При b = 1 выражение 4(b − 1)² + 5 принимает своё наименьшее значение.Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 01.06.2025, I группа специальностей (PDF)
Теперь рассмотрим уравнения с модулем. Так как x² = |x|², в уравнении ax² + b|x| + c = 0 делаем замену |x| = t ≥ 0 и получаем квадратное уравнение относительно t. Каждое положительное t даёт два корня (x = ±t), t = 0 даёт один корень (x = 0), а отрицательное t не даёт корней.
Пример 7Решите уравнение x² − 5|x| + 6 = 0.
Каждое положительное t даёт два числа: |x| = 2 → x = ±2.
При скольких целых значениях параметра p уравнение x² − 8|x| + p − 4 = 0 имеет четыре различных действительных корня?
Рисунок меняется вместе с шагами.Каждое положительное t даёт два x; при t = 0 получился бы только один корень (x = 0).
Если сделать замену |x| = t, то x² = |x|² = t². Тогда t² − 8t + p − 4 = 0. По условию задания из последнего уравнения получаем: { D = 8² − 4(p − 4) > 0, p − 4 > 0 } ⇒ { 64 − 4p + 16 > 0, p > 4 } ⇒ { p < 20, p > 4. } Число целых значений, которые может принимать p, равно 15.Источник: пояснение ДИМ (перевод с азербайджанского) — 13.07.2025, I группа специальностей (PDF)Проверь себя
При скольких целых значениях параметра c уравнение x² − 6|x| + c = 0 имеет четыре различных действительных корня?
t² − 6t + c = 0: D = 36 − 4c > 0 и c > 0.
ИтогиДискриминант равен b² − 4ac. При отрицательном c слагаемое −4ac положительно, пиши знак со скобками: −4·2·(−2) = +16.
Виет: x₁ + x₂ = b/aСумма −b/a, произведение c/a. Для x² − 5x + 6 = 0 сумма равна +5.
x² = 3x → x = 3Деление на x теряет корень x = 0. Правильно: x(x − 3) = 0, x = 0 или x = 3.
Параметр найден из условия Виета — ответ готовКорни должны быть действительными. Например, для x² + x + 1 = 0 можно написать «сумма −1, произведение 1», но D = −3 < 0 и корней нет.
ИтогиЗадания расположены от простых к сложным. Сначала реши сам, потом выбери вариант; пояснение откроется после ответа.
1 · Уровень 1Сколько корней имеет уравнение x² − 6x + 9 = 0?
D = 36 − 36 = 0, единственный корень x = 3.
2 · Уровень 1Сумма корней уравнения 2x² − 8x + 3 = 0:
D = 64 − 24 = 40 > 0; x₁ + x₂ = −b/a = 8 : 2 = 4.
3 · Уровень 2Приведённое квадратное уравнение с корнями −2 и 5:
Сумма 3, произведение −10: x² − 3x − 10 = 0.
4 · Уровень 2Один из корней уравнения x² + px + 15 = 0 равен 3. Найдите p.
x₂ = 15 : 3 = 5; p = −(3 + 5) = −8.
5 · Уровень ДИМПри каком m сумма квадратов корней уравнения x² − (m + 1)x + m − 2 = 0 наименьшая?
x₁² + x₂² = (m + 1)² − 2(m − 2) = m² + 5, наименьшее при m = 0; D = (m − 1)² + 8 > 0.
6 · Уровень ДИМПри каких m корни уравнения x² − 2(m − 1)x + m + 5 = 0 разных знаков?
x₁x₂ = m + 5 < 0, откуда m < −5 (при этом D > 0 автоматически).
Экзаменационные задания и официальные пояснения — ДИМ (PDF на азербайджанском языке, в уроке — в переводе):
История, сцены, примеры, задания «Проверь себя» и «Самостоятельная работа» — наши, не из материалов ДИМ. Задания и пояснения ДИМ даны в переводе с азербайджанского; знак «…» обозначает пропущенную часть.