复数集内一元二次方程的解法

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  一
  实系数一元二次方程ax+bx+c=0在实数范围内的解的情况:ax+bx+c=a(x+x)+c=a[x+x+()]+c-=a(x+)+=0,即(x+)=。
  设Δ=b-4ac(判别式),
  当Δ>0时,方程有两个不等的实数解:x=。
  当Δ=0时,方程有两个相等的实数解:x=。
  当Δ<0时,方程无实数解。
  方程的根与系数的关系:x+x=-,xx=。
  实系数一元二次方程ax+bx+c=0在复数范围内的解的情况:
  ax+bx+c=a(x+x)+c=a[x+x+()]+c-=a(x+)+=0,即(x+)=。设Δ=b-4ac(判别式),
  当Δ>0时,方程有两个不等的实数根:x=。
  当Δ=0时,方程有两个相等的实数根:x=。
  当Δ<0时,方程有两个共轭虚数根:x=。
  注意:实系数一元二次方程在复数范围内求解时,
  ① 由于求根公式仍可使用,故方程的根与系数的关系也仍成立;
  ② 若Δ<0,则意味着方程有一对共轭的虚数根。
  二
  下面对两道例题进行解算。
  例1:已知实系数一元二次方程2x+rx+s=0的一个根为-3+2i,求r,s的值。
  解:由题设得方程另一根为-3-2i,由韦达定理得s=2(-3+2i)(-3-2i)=26,r=-2(-3+2i-3-2i)=12。
  例2:若关于x的方程x+5x+m=0的两个虚数根x,x满足|x-x|=3 ,求实数m的值。
  解:方法一:
  方程x+5x+m=0有两个虚根,则有Δ=25-4m<0,∴m>。
  又|x-x|=|-|==3,∴4m-25=9,
  ∴m=。
  方法二:
  ∵|x-x|=3,
  ∴|x-x|=9,
  即|(x-x)|=9,|(x+x)-4xx|=9。
  又x+x=-5,xx=m,
  ∴|25-4m|=9。
  又25-4m<0,
  ∴4m-25=9,
  ∴m=。
  三
  上面我们解决了实系数一元二次方程求解问题,那么对于至少有一个系数是虚数的一元二次方程又应该如何求解呢?
  例1:求方程x-2ix-5=0的解。
  解: 配方,得(x-i)-4=0,即(x-i)=4,
  ∴x=2+i,x=-2+i。
  另解:Δ=(-2i)-4×(-5)=-4+20=16,
  x=,x=,即x=2+i,x=-2+i。
  例2:求方程(x+)=的解。
  解:因为a,b,c中至少有一个是虚数,所以b-4ac∈C,先求b-4ac的平方根,设b-4ac的平方根为z,z∈C,
  则x=,x=。
  一元二次方程的求根公式此时仍然适用,但当b-4ac≥0时,由于不一定是实数,因此方程的解不一定都是实数。
  小结:当一元二次方程的系数中至少有一个虚数时,求根公式和韦达定理仍然适用,但判别式不再适用。(不可由b-4ac≥0得出方程的根为实根的结论)
  四
  例1:解方程x+(1+i)x+5i=0。
  解:Δ=(1+i)-4×5i=-18i
  ∵-18i的平方根为3-3i,-3+3i,
  ∴x==1-2i,
   x==-2+i。
  求解系数不全为实数的一元二次方程的步骤:
  ① 求出Δ=b-4ac的平方根z,z;
  ② 代入求根公式x=,x=。
  例2:方程x+(m+2i)x+2+mi=0至少有一实根,求实数m的值和方程的解。
  分析:该方程的系数不全为实数的一元二次方程,故对条件中“方程有实根”已不能与判别式Δ≥0相联系。
  思考:方程有实根这一条件应如何利用?
  设方程的实根为x,联系复数相等的充要条件,分离复数的实部和虚部,将复数方程化为实数方程组,同时解出方程的实根和实数m的值,再由韦达定理求出方程的另一根。
  解: 设方程的实根为x,则原方程化为(x+mx+2)+(2x+m)i=0,
  ∴x+mx+2=02x+m=0,
  解得x=m=-2,或x=-m=2。
  当x=,m=-2时,x=-(-2+2i)-=-2i;
  当x=-,m=2时,x=-(2+2i)+=--2i。
  综上,当m=-2时,原方程的解为x=,x=-2i;
  当m=2时,原方程的解为x=-,x=--2i。
  例3:已知方程x+mx+1+2i=0(m∈C)有实根,求|m|的最小值。
  解: 设方程的实根为x,则m=-=--i=-(x+)-i,
  |m|==≥,
  当且仅当x=,x=±时取“=”。
  ∴|m|=。
  另解:设m=a+bi(a,b∈R),方程的实根为x,
  则x+(a+bi)x+1+2i=0,
  ∴x+ax+1=0bx+2=0,
  消去x,得a=+。
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