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📐 一元二次方程計算機

求解形式為 ax² + bx + c = 0 的任意一元二次方程。輸入係數 a、b、c 即可取得兩個根,包含實數與複數解,並附帶完整的判別式剖析。

這是什麼工具?

一元二次方程是任何可寫成 ax² + bx + c = 0 形式的方程,其中 a、b、c 為實數且 a 不為零。一元二次方程廣泛出現在數學、物理、工程與經濟學中。拋擲球的軌跡、衛星天線的形狀、商業模式中的損益平衡點,以及拋射物的彈道,全都與二次方程有關。 一元二次方程的解稱為根,每個二次方程都恰好有兩個根(雖然可能相同或為複數)。求根最有力的方法是二次公式:x = (−b ± √(b² − 4ac)) / 2a。平方根號下的式子 b² − 4ac 稱為判別式,能在你實際計算根之前就告知你根的性質。 這個一元二次方程計算機讓你輸入係數 a、b、c,即時取得兩個根。若判別式為正,會得到兩個相異實根;若為零,會得到一個重根;若為負,則根為複數。工具會顯示每一步計算過程,讓你能夠對照並驗證你的運算。

運作原理

二次公式是透過對一般式 ax² + bx + c = 0 進行配方法推導而得,結果為 x = (−b ± √(b² − 4ac)) / 2a。計算機首先計算判別式 Δ = b² − 4ac。若 Δ 為正,則取平方根並計算加減兩個分支,得到兩個實根。若 Δ 為零,兩個分支得到相同的值 x = −b / 2a,即為拋物線頂點落在 x 軸上的位置。若 Δ 為負,負數的平方根會產生虛部,根為 x = −b / 2a ± Δ_abs·i / 2a,其中 i 為虛數單位。 計算機也會決定拋物線 y = ax² + bx + c 的頂點位置(位於 x = −b / 2a),以及拋物線是開口向上(a > 0)還是向下(a < 0)。這讓你對方程式及其圖形有完整的掌握。
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使用方法

  1. 輸入係數 a(不可為零)。
  2. 輸入係數 b。
  3. 輸入係數 c。
  4. 點選計算以查看兩個根與判別式。
  5. 檢查根是實根、重根還是複根。

常見問題

如果 a 為零會怎樣?

若 a 等於零,該方程就不再是二次而是線性(bx + c = 0),有單一根 x = −c / b。計算機要求 a 不為零;若你輸入零,它會提示你改用一次方程求解工具。

什麼是複數根?

當判別式 b² − 4ac 為負時,方程沒有實數解。此時根為形式 p + qi 的複數,其中 i 為虛數單位(√−1)。複數根必定成對共軛出現,表示拋物線未與 x 軸相交。

這個計算機能對二次式進行因式分解嗎?

因式分解是另一種方法,僅在根為有理數時有效。本計算機使用二次公式,適用於所有二次方程,不論根是有理數、無理數或複數。如果你特別需要因式分解,請使用因式分解計算機。

什麼是判別式?

判別式 Δ = b² − 4ac 能在不用計算根的情況下告知根的性質。Δ 為正表示兩個相異實根;Δ 為零表示一個重實根(拋物線恰在一點與 x 軸相切);Δ 為負表示兩個共軛複根(拋物線不與 x 軸相交)。

技巧與建議

手動求解一元二次方程時,務必先計算判別式 b² − 4ac,再代入二次公式。若判別式為完全平方數(如 25 或 144),根會是有理數,你也可以改用因式分解。若判別式為零,只需計算一個值(−b / 2a),此即為兩個根。在物理問題中,請留意哪個根具有物理意義:對拋體運動而言,正根通常給出落地時間,負根則捨棄。在最佳化問題中,x = −b / 2a 給出頂點位置,依 a > 0 或 a < 0 而為二次函數的最小值或最大值。務必將根代回原方程式驗算:對每個根而言,ax² + bx + c 應等於零(在捨入誤差範圍內)。

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