Suy ra công thức nghiệm bậc hai bằng hoàn thành bình phương – lớp 9
Hoàn thành bình phương và công thức nghiệm · Toán lớp 9
Cập nhật: 27/10/2026 · Mục tiêu L9-17-B2
Công thức nghiệm bắt nguồn từ một chuỗi biến đổi tương đương. Việc nắm chứng minh giúp giữ đúng dấu mẫu và biết khi nào không có căn thực.
Sau bài này, em có thể:
- Suy ra công thức qua biến đổi tương đương.
- Giải thích ba trường hợp biệt thức.
Cần biết trước: Mô-đun 16; hằng đẳng thức và căn bậc hai.
Chọn mức học phù hợp. Đọc kiến thức và ví dụ trước, tự làm bài nền tảng rồi chọn phần nâng cao hoặc thử thách. Đọc điều kiện của từng bài và ghi căn cứ của mỗi bước. Em có thể chia thành nhiều lần học; không cần hoàn thành mọi bài trong một buổi.
Với bảng hoặc công thức dài, em có thể vuốt ngang trong khung để xem đầy đủ.
1. Kiến thức và phương pháp
Với $a\ne0$, nhân phương trình $ax^2+bx+c=0$ với $4a\ne0$, rồi hoàn thành bình phương:
Nếu $\Delta\ge0$, $2ax+b=\pm\sqrt\Delta$ nên $x=(-b\pm\sqrt\Delta)/(2a)$. Đây là phương trình nên nhân hằng âm không có việc đổi chiều như bất phương trình.
2. Ví dụ có lời giải
Ví dụ 1. Chuỗi tổng quát
Cơ bản
Đề bài
Từ $ax^2+bx+c=0$, giải thích vì sao nhân $4a$ là tương đương.
Lời giải và cách suy nghĩ
$4a\ne0$ nên có thể nhân rồi chia ngược. Sau chuyển và cộng $b^2$ được $4a^2x^2+4abx+b^2=b^2-4ac$.
Cách tự kiểm
Không cần giả sử $a>0$.
Ví dụ 2. Nhận bình phương trái
Cơ bản
Đề bài
Vì sao $4a^2x^2+4abx+b^2=(2ax+b)^2$?
Lời giải và cách suy nghĩ
Dùng $(U+V)^2=U^2+2UV+V^2$ với $U=2ax,V=b$; hạng giữa là $2(2ax)b=4abx$.
Cách tự kiểm
Giữ hệ số $4$, không phải $2$.
Ví dụ 3. Áp dụng hệ số dương
Cơ bản
Đề bài
Đưa $x^2+2x-3=0$ về dạng này rồi giải.
Lời giải và cách suy nghĩ
$\Delta=4+12=16$; $(2x+2)^2=16$. Suy $2x+2=\pm4$, nên $x=1$ hoặc $x=-3$.
Cách tự kiểm
Thế hai nghiệm vào phương trình gốc.
Ví dụ 4. Áp dụng hệ số âm
Cơ bản
Đề bài
Đưa $-x^2+3x-2=0$ về bình phương và giải.
Lời giải và cách suy nghĩ
$\Delta=9-8=1$; $(-2x+3)^2=1$. Suy $-2x+3=\pm1$, nghiệm $1$ và $2$.
Cách tự kiểm
Mẫu $2a=-2$ vẫn hợp lệ.
Ví dụ 5. Hai nghiệm phân biệt
Nâng cao
Đề bài
Vì sao $\Delta>0$ cho hai giá trị khác nhau kể cả khi $a<0$?
Lời giải và cách suy nghĩ
Hiệu hai biểu thức có dấu $+$ và $-$ là $\sqrt\Delta/a\ne0$. Dấu của hiệu có thể âm nhưng hai giá trị vẫn khác.
Cách tự kiểm
Không mặc định nhánh cộng luôn lớn hơn khi $a<0$.
Ví dụ 6. Nghiệm kép
Nâng cao
Đề bài
Nếu $\Delta=0$, vì sao chỉ có một giá trị?
Lời giải và cách suy nghĩ
Phương trình bình phương cho $2ax+b=0$; vì $a\ne0$, duy nhất $x=-b/(2a)$. Hai dấu $\pm0$ trùng nhau.
Cách tự kiểm
Bội hai khác số giá trị phân biệt.
Ví dụ 7. Không có nghiệm thực
Nâng cao
Đề bài
Nếu $\Delta<0$, tại sao dừng trước lấy căn?
Lời giải và cách suy nghĩ
Vế trái $(2ax+b)^2\ge0$ với mọi $x$ thực, không thể bằng số âm. Vì thế phương trình gốc tương đương với điều vô lý trong $\mathbb R$.
Cách tự kiểm
Kết luận giới hạn ở số thực.
Ví dụ 8. Mất điều kiện hệ số
Thử thách
Đề bài
Vì sao chứng minh trên không dùng khi $a=0$, dù biểu thức $b^2-4ac$ vẫn tính được?
Lời giải và cách suy nghĩ
Nhân $4a=0$ làm mất tính tương đương, và mẫu $2a=0$ không xác định. Phải quay về $bx+c=0$; biệt thức còn tính được không cứu phép chia.
Cách tự kiểm
Điều kiện áp dụng xuất hiện ở hai bước riêng.
3. Lỗi thường gặp và cách tránh
- Quên điều kiện a khác 0.
- Sai hạng giữa khi nhận bình phương.
- Bỏ nhánh âm hoặc mặc định thứ tự hai nhánh.
4. Tự luyện theo mức độ
Em tự làm và ghi cách giải trước khi mở gợi ý hoặc đáp án. Với bài chứng minh, cần nêu giả thiết và căn cứ; với dữ liệu đo hoặc khảo sát, ghi kết quả thực đã dùng. Một ví dụ giả định trong lời giải không thay cho kết quả thực hành của em.
Bài 1–4. Nắm vững nền tảng
-
Từ $ax^2+bx+c=0$ với $a\ne0$, trình bày phép nhân $4a$ và hoàn thành bình phương để thu $(2ax+b)^2=b^2-4ac$.
Gợi ý bài 1
Nhân với $4a\ne0$ và nhận dạng bình phương.
-
Giả sử $a\ne0$ và $\Delta>0$. Từ $(2ax+b)^2=\Delta$, suy ra công thức hai nghiệm; vì sao có hai nghiệm phân biệt?
Gợi ý bài 2
Hai nhánh khác nhau vì $\sqrt\Delta>0$, mẫu khác 0.
-
Nếu $\Delta=0$, công thức trên còn bao nhiêu giá trị $x$ phân biệt? Nếu $\Delta<0$, vì sao không có nghiệm thực?
Gợi ý bài 3
Bình phương thực không âm.
-
Áp dụng phép hoàn thành $(2ax+b)^2=\Delta$ cho $2x^2+3x-2=0$, rồi tìm nghiệm.
Gợi ý bài 4
Thế hệ số $a=2,b=3,c=-2$.
Mở đáp án và lời giải bài 1–4
-
Nhân với $4a\ne0$: $4a^2x^2+4abx+4ac=0$. Chuyển $4ac$ rồi cộng $b^2$: $4a^2x^2+4abx+b^2=b^2-4ac$; vế trái là $(2ax+b)^2$. Mọi bước tương đương.
-
$2ax+b=\sqrt\Delta$ hoặc $-\sqrt\Delta$, nên $x=(-b+\sqrt\Delta)/(2a)$ hoặc $x=(-b-\sqrt\Delta)/(2a)$. Vì $\sqrt\Delta>0$ và $2a\ne0$, hai giá trị khác nhau. Không cần giả sử $a$ dương.
-
$\Delta=0$ cho $x=-b/(2a)$, một giá trị (nghiệm kép). $\Delta<0$ không thể là bình phương số thực nên không có nghiệm thực.
-
$a=2,b=3,c=-2$, $\Delta=9+16=25$. $(4x+3)^2=25$ nên $4x+3=\pm5$, cho $x=1/2$ hoặc $x=-2$.
Bài 5–8. Củng cố và vận dụng
-
Tính $\Delta$ và viết bình phương cho $x^2-4x+3=0$.
Gợi ý bài 5
$2ax+b=2x-4$.
-
Tính $\Delta$ và viết bình phương cho $2x^2+x-1=0$.
Gợi ý bài 6
$a=2,b=1,c=-1$.
-
Giải từ $(4x+1)^2=9$.
Gợi ý bài 7
$4x+1=\pm3$.
-
Giải từ $(6x-2)^2=0$.
Gợi ý bài 8
Bình phương bằng 0.
Mở đáp án và lời giải bài 5–8
-
$\Delta=4$, nên $(2x-4)^2=4$.
-
$\Delta=9$, $(4x+1)^2=9$.
-
$x=1/2$ hoặc $x=-1$.
-
$x=1/3$, một giá trị nghiệm.
Bài 9–14. Nâng cao: kết hợp kiến thức và suy luận
-
Viết bình phương và giải $-2x^2+5x-2=0$.
Gợi ý bài 9
$\Delta=25-16=9$.
-
Giải thích vì sao nhân phương trình với $4a<0$ không đổi dấu bằng.
Gợi ý bài 10
Dấu bằng không có hướng như $<$.
-
Bạn viết $2ax+b=\sqrt\Delta$ và bỏ nhánh âm. Khi nào cách ấy mất nghiệm?
Gợi ý bài 11
Xét $\Delta>0$.
-
Chứng minh mỗi giá trị công thức khi $\Delta\ge0$ thật sự là nghiệm.
Gợi ý bài 12
Thay vào bình phương tương đương.
-
Từ công thức, nhánh dấu cộng có luôn là nghiệm lớn hơn không?
Gợi ý bài 13
Xét hiệu $\sqrt\Delta/a$.
-
Với $\Delta<0$, có thể lấy trị tuyệt đối của $\Delta$ rồi dùng công thức để tạo nghiệm không?
Gợi ý bài 14
Đó là đổi dữ kiện phương trình bình phương.
Mở đáp án và lời giải bài 9–14
-
$(-4x+5)^2=9$, nên $x=1/2$ hoặc $x=2$.
-
Nếu $U=V$, nhân cùng mọi hằng cho đẳng thức; với hằng khác 0 còn chia ngược được. Quy tắc đổi chiều áp dụng cho bất đẳng thức, không áp cho dấu bằng.
-
Khi $\Delta>0$ sẽ mất nghiệm từ $2ax+b=-\sqrt\Delta$; hai nghiệm phân biệt. Nếu $\Delta=0$, hai nhánh trùng, nên không mất giá trị.
-
Với $x=(-b\pm\sqrt\Delta)/(2a)$, ta có $2ax+b=\pm\sqrt\Delta$, nên bình phương bằng $\Delta$. Chuỗi biến đổi tương đương suy phương trình gốc bằng 0.
-
Không. Với $a<0,\Delta>0$, hiệu âm nên nhánh cộng nhỏ hơn; ví dụ $-x^2+3x-2=0$ cho nhánh cộng $1$, nhánh trừ $2$.
-
Không. $(2ax+b)^2=\Delta$ tương đương đề; thay bằng $|\Delta|$ tạo phương trình khác. Ví dụ $x^2+1=0$ không có nghiệm thực, không được biến thành $x^2=1$.
Bài 15–16. Thử thách: lập luận và kiểm tra điều kiện
-
Cho $a\ne0$, chứng minh $4a(ax^2+bx+c)=(2ax+b)^2-\Delta$. Dùng để kiểm dấu hạng $4ac$.
Gợi ý bài 15
Khai triển vế phải.
-
Nếu $\Delta>0$, tìm khoảng cách giữa hai nghiệm và giải thích phải có trị tuyệt đối ở đâu.
Gợi ý bài 16
Hiệu có hướng là $\sqrt\Delta/a$.
Mở đáp án và lời giải bài 15–16
-
Vế phải $4a^2x^2+4abx+b^2-(b^2-4ac)=4a(ax^2+bx+c)$. Vì vậy $\Delta$ phải là $b^2-4ac$, không phải cộng.
-
Khoảng cách bằng trị tuyệt đối của hiệu: $|x_1-x_2|=\sqrt\Delta/|a|$. Nếu viết $\sqrt\Delta/a$ với $a<0$ sẽ âm, không là khoảng cách.
5. Phiếu in và học tiếp
Hai tài liệu dưới đây là bộ phiếu và hướng dẫn của mô-đun. Các ví dụ mở rộng, bài nâng cao và thử thách trên trang này được học trực tiếp trên web.