解一元二次方程复根的方法主要基于求根公式和复数的性质,具体步骤如下:
一、判别式判断根的类型
对于一元二次方程 $ax^2 + bx + c = 0$,其判别式为:
$$
\Delta = b^2 - 4ac
$$
$\Delta > 0$:两个不相等的实数根;
$\Delta = 0$:两个相等的实数根;
$\Delta < 0$:两个共轭复数根。
二、复根的求法
当 $\Delta < 0$ 时,方程的根为共轭复数,其形式为:
$$
x = \frac{-b \pm i\sqrt{4ac - b^2}}{2a}
$$
其中 $i$ 为虚数单位,满足 $i^2 = -1$。
示例
解方程 $x^2 + 2x + 5 = 0$:
1. 计算判别式:
$$
\Delta = 2^2 - 4 \cdot 1 \cdot 5 = 4 - 20 = -16
$$
2. 代入求根公式:
$$
x = \frac{-2 \pm i\sqrt{-16}}{2 \cdot 1} = \frac{-2 \pm 4i}{2} = -1 \pm 2i
$$
所以,方程的解为 $x = -1 + 2i$ 和 $x = -1 - 2i$。
三、根与系数的关系(韦达定理)
对于复根 $x_1$ 和 $x_2$,满足:
和的关系:
$x_1 + x_2 = -\frac{b}{a}$;
积的关系:
$x_1 \cdot x_2 = \frac{c}{a}$。
示例验证
对于方程 $x^2 + 2x + 5 = 0$:
根的和:$(-1 + 2i) + (-1 - 2i) = -2$,符合 $-\frac{2}{1}$;
根的积:$(-1 + 2i)(-1 - 2i) = 1 + 4 = 5$,符合 $\frac{5}{1}$。
四、几何意义(复平面表示)
复根在复平面上对应的点关于实轴对称。例如,$-1 + 2i$ 对应点 $(-1, 2)$,$-1 - 2i$ 对应点 $(-1, -2)$,两点的实部相同,虚部互为相反数。
总结
解复根的关键在于正确使用求根公式,并理解复数的运算规则。通过判别式判断根的类型,再代入公式计算,即可得到复数解。