一元二次方程的应用

典型模型有连续两轮变化的增长率 a(1±x)²=b、两轮传染 (1+x)²、互送互握的计数 n(n-1)/2 以及围栏面积问题,解后同样要按实际意义取舍根。

适用前提与边界条件

  1. 一元二次方程的解法(因式分解、公式法)
  2. 增长(降低)率的百分数含义

定义

用一元二次方程描述含「两轮(两期)累积变化」或「两数乘积」的实际问题。四类高频模型:

  • 平均增长(降低)率:基数 ,平均变化率 ,两期后为 :

  • 两轮传播:每轮每人(每台电脑)传 个,两轮后总数 ;
  • 两两计数: 人两两握手(或单循环赛场次)共 次;互赠礼品(双向)共 件;
  • 几何面积:围栏、镶边、修路问题用「大图形面积 − 去掉部分 = 剩余面积」列乘积式。

四类模型的共同点是:先把实际问题翻译成「两个量的乘积等于某个值」,再展开成一元二次方程求解。区别在于两个因式各代表什么。

每类模型的一句话口诀

模型关键句最易错处
增长率每期在上期基础上再变连增两期是乘两次 ,不是乘
传播第二轮传染源含第一轮所有感染者别漏算最初那个患者
握手每对被数了两次要除以 握手与互赠礼品分不清
围栏面积靠墙的一边不围材料把靠墙边也算进围栏总长

增长率与传播本质上同源:两轮传播后总数 就是把最初的 个人当作「基数 」,每轮乘 。

解出的根必须回现实里检验:增长率 应在 与 之间、人数件数必须是正整数、边长必须为正且不超过材料总长。根的取舍是应用题与纯代数题最大的区别。

推导

增长率模型:设基数为 ,每期平均增长率为 。第一期后增至 ;第二期以 为新基数再增长:

两期后等于 ,即 ,解得 (取正根),。降低率模型把加号换减号。

握手计数模型: 个人中每人都与其余 人各握一次,按 计数时每对被两人各算了一次,故实际次数为

若约定互赠贺卡(甲送乙与乙送甲算两件),则不去重,总数为 。

围栏模型:用总长 的围栏借一面墙围矩形,设垂直于墙的边长为 (两段),则平行于墙的边长为 ,面积为

给出面积定值时是一元二次方程;若要求最大面积,则与二次函数最值衔接。

典例精析

某厂今年产值 200 万元,计划后年达到 288 万元,求这两年的平均增长率。

设平均增长率为 :

(舍去 ),。

围栏题:用 20 米围栏靠墙围矩形花圃(墙足够长),面积要达 50 平方米,求垂直于墙的边长。

米,此时平行于墙一边为 10 米。

传播题:某种流感,每轮一人平均传染 人,两轮后共有 人患病,求 。

由模型 ,得 (舍去 ),故 ,即每轮每人平均传染 人。

握手题:某小组同学互相握手,共握手 次,求小组人数。

设 人,则 ,即 ,,取正整数根 。

这类题里 这个根由代数产生,但人数不能为负,必须舍去——「列方程容易,验根取舍难」正是应用题的考查点。

对比

模型方程结构取根要点
增长率取使 的根
传播 为非负数
两两计数 为正整数
面积围栏边长为正且不超过总长

与其他知识的联系

一元二次方程的应用是「方程思想」在现实中的落脚点:把「两期累积」「两数乘积」「两两配对」这些结构,都用二次方程的语言表达出来。

它和两块内容直接衔接:面积类问题再往前一步、问「最大面积」时就变成二次函数的最值;增长率与传播模型在高中会推广为指数增长、等比数列。而「解出根后按实际意义取舍」这条纪律,是后面所有应用题共同的要求。

正例与反例

✅ 正例

  • 产量两年从 50 吨增至 72 吨:50(1+x)²=72,x=20%
  • 两人之间握手一次,n 人共握手 n(n-1)/2 次

❌ 反例

  • 两轮后总数写成 a+2ax——每期在上一年基数上增长,应是 a(1+x)²
  • 围栏问题把靠墙一边也计入使用围栏长度——靠墙一边不围材料

高频误解与考试易错

  • 平均增长率连增两期是乘两次(1+x)的平方,不是乘 2(1+x)
  • 传播问题第二轮传染源包括第一轮已感染的全部人,别漏算最初的患者
  • 两个根要结合实际取舍:增长率为正、人数件数为非负整数、长度为正

常见问题

增长率和降低率方程形式差在哪?
连增两期 a(1+x)²=b(b>a);连降两期 a(1-x)²=b(b<a),x 均取 0 与 1 之间的正值。
两轮传染后总人数为什么是 (1+x)²?
设每轮每人传染 x 人:第一轮后共 1+x 人患病;第二轮这 1+x 人每人再传染 x 人,新增 x(1+x) 人,总数 1+x+x(1+x)=(1+x)²。
围栏面积问题怎么列方程?
设垂直于墙的边长为 x,则平行于墙的边长等于围栏总长减若干个 x,面积等于两边之积,列二次方程。

依据与出处

  • 人教版(2024 审定)九年级上册第二十五章《一元二次方程》(2025 秋起使用)