Równanie kwadratowe z parametrem
Opis
Równanie kwadratowe z parametrem to równanie, w którym obok niewiadomej występuje druga litera, najczęściej , a jej wartość wybieramy sami. Dla każdej wartości dostajemy inne równanie: raz z dwoma rozwiązaniami, raz z jednym, raz bez żadnego. Zadanie brzmi zwykle tak: „dla jakich równanie ma rozwiązania o danej własności?". Odpowiedzią nie jest liczba, tylko zbiór wartości , zapisany przedziałami. Ten temat obowiązuje wyłącznie na poziomie rozszerzonym.
Rozwiązanie ma prawie zawsze ten sam szkielet, dlatego warto go znać na pamięć:
- Założenie o współczynniku przy . Skoro równanie ma być kwadratowe, to współczynnik musi być różny od zera. Gdy zawiera , od razu zapisujemy, które odpada.
- Warunek na deltę. „Dwa różne rozwiązania" to , a nie . Z tego wychodzi pierwsza nierówność z niewiadomą (wyróżnik i wzory na pierwiastki opisuje hasło równanie kwadratowe).
- Warunek na rozwiązania. Własność typu zamieniamy na sumę i iloczyn , a te znamy ze wzorów Viète'a bez liczenia pierwiastków. Wychodzi druga nierówność z niewiadomą .
- Część wspólna. Odpowiedzią jest zbiór spełniających wszystkie warunki naraz, więc przecinamy zbiory rozwiązań. Na tym etapie najłatwiej zgubić punkty.
Gdy znak lub położenie pierwiastków względem liczby (oba dodatnie, oba w przedziale) jest głównym warunkiem, zadanie należy do hasła pierwiastki trójmianu z parametrem. Równania, w których występuje tylko w pierwszej potędze, omawia równanie liniowe z parametrem. Nierówności z rozwiązujemy tak jak w haśle nierówności kwadratowe.
Wzory
Tabela
| Równanie | Liczba rozwiązań | ||
|---|---|---|---|
| 12 | 2 | ||
| 8 | 2 | ||
| (nie jest kwadratowe) | – | 1, czyli | |
| 2 | 2 | ||
| 0 | 1, czyli | ||
| 0 |
Wykres
Przykład
Przykład 1 – liczba rozwiązań. Dla każdej wartości parametru ustal liczbę rozwiązań równania .
Gdy , równanie przestaje być kwadratowe: , więc jest dokładnie jedno rozwiązanie . Dla liczymy deltę:
Stąd dla , dla i dla . Dla równanie ma postać , czyli , a więc jedno rozwiązanie . Zestawiamy wyniki: dwa rozwiązania dla , jedno dla , brak rozwiązań dla .
Przykład 2 – jedno rozwiązanie dwa razy większe od drugiego (zbiór zadań CKE, zadanie 11, 4 punkty). Wyznacz wszystkie , dla których równanie ma dwa różne rozwiązania spełniające .
Ze wzorów Viète'a i z warunku mamy oraz . Z pierwszego równania . Wstawiamy do drugiego:
Po uporządkowaniu: , więc lub . Zostaje jeszcze warunek , bo wzory Viète'a mówią tylko, co by było, gdyby pierwiastki istniały. Mamy . Dla jest , dla jest – oba wyniki spełniają warunek. Sprawdzenie: dla równanie to z pierwiastkami i , a dla równanie ma pierwiastki i . Odpowiedź: .
Przykład 3 – wyrażenie symetryczne i część wspólna. Wyznacz wszystkie , dla których równanie ma dwa różne rozwiązania spełniające .
Współczynnik przy jest równy , więc założenie o jest spełnione. Warunek :
Teraz i , więc . Nierówność daje , czyli lub . Liczbowo: i .
Przecinamy z warunkiem . Lewa część: leży w , więc zostaje cała. Prawa część: przecięte z daje , bo . Odpowiedź:
Granica jest otwarta, bo dla jest . Granica jest domknięta, bo tam , a nierówność jest słaba.
Porównanie
| Treść zadania | Współczynnik | Wyróżnik | Uwaga |
|---|---|---|---|
| dwa różne rozwiązania | wzory Viète'a wolno stosować | ||
| dwa rozwiązania (niekoniecznie różne) | też spełnia | ||
| dokładnie jedno rozwiązanie | albo | (gdy ) | przy równanie jest liniowe |
| brak rozwiązań | przy i liczy się | ||
| dwa rozwiązania dodatnie | plus znaki | szczegóły: hasło o położeniu pierwiastków |
Po angielsku parametr to „parameter", wyróżnik to „discriminant", a wzory Viète'a to „Vieta's formulas". Pułapka sformułowań: „dwa różne" i „dwa" to różne warunki, bo w drugim przypadku dopuszczamy . W zadaniach maturalnych zwykle pada „dwa różne", ale zawsze warto przeczytać polecenie jeszcze raz.
Typowe błędy
Pominięty warunek . Zdający rozwiązuje nierówność z wyrażeniem symetrycznym, dostaje przedział i na tym kończy. Wzory Viète'a zadziałają jednak dla każdego , także takiego, dla którego pierwiastków rzeczywistych nie ma. W sprawozdaniu CKE z matury 2026 przy zadaniu z parametrem opisano zdającego, który przeoczył ten warunek i zorientował się dopiero po rozwiązaniu pozostałych. Zapisuj jako pierwszy krok i rozwiązuj go od razu.
zamiast . Dla „dwóch różnych rozwiązań" brzmi to jak drobiazg, ale w zasadach oceniania CKE jest jasna uwaga: jeśli zdający rozwiązuje , za tę część dostaje 0 punktów. Przy w równaniu jest i rozwiązanie jest tylko jedno (), więc liczba nie należy do odpowiedzi.
Pominięte założenie . Przy wartość trzeba wyłączyć albo zbadać osobno. Wyliczenie samego nic o tym nie mówi: dla wychodzi i „dwa rozwiązania", a w rzeczywistości równanie ma jedno. To samo sprawozdanie jako niewielką lukę w pełnym rozwiązaniu wskazuje brak stwierdzenia, że współczynnik wiodący jest dodatni przy podanym założeniu.
Błąd w wyrażeniu symetrycznym. Zapis gubi składnik , a przy sześcianach zapominamy o . Kontrola jest prosta: dla pierwiastki to i , suma kwadratów wynosi , a . Gdy wzór wychodzi inaczej, brakuje składnika.
Brak części wspólnej lub jej zła granica. Dwie nierówności dają dwa zbiory, a odpowiedzią jest tylko ich iloczyn. Trzeba też zdecydować, czy koniec przedziału jest otwarty, czy domknięty: granica z zawsze jest otwarta, a granica z nierówności słabej () domknięta. Rysunek osi z oboma zbiorami zajmuje pół minuty i pokazuje, co odpada.
Odrzucenie lub zachowanie rozwiązania bez sprawdzenia warunków. W czerwcu 2024 równanie trzeciego stopnia względem miało trzy pierwiastki, z których jeden nie spełniał i trzeba go było odrzucić. Po rozwiązaniu równania z zawsze sprawdź każdy wynik w założeniach: , , mianowniki różne od zera.
Dzielenie przez wyrażenie z . Mnożąc lub dzieląc nierówność przez wyrażenie zawierające , nie znamy jego znaku. Z równaniem jest podobnie: dzielenie przez gubi rozwiązanie . Zamiast dzielić, przenieś wszystko na jedną stronę i rozłóż na czynniki.
Sprawdź się
Równanie dla wybranych wartości . Uzupełnij tabelę.
| liczba rozwiązań | ||
|---|---|---|
| 0 | 2 | |
| 3 | 2 | |
| 4 | 0 | |
| 5 |
Równanie ma dwa różne rozwiązania dla .
Równanie przestaje być kwadratowe dla .
Dla równania suma kwadratów pierwiastków wynosi .
Dla równania suma sześcianów pierwiastków wynosi .
Równanie ma dwa różne rozwiązania dla i . Największa liczba całkowita spełniająca ten warunek to .
Dla wyróżnik równania wynosi .
Najczęściej zadawane pytania
Czym różni się warunek od w zadaniu z parametrem?
Przy równanie kwadratowe ma dwa różne rozwiązania, przy – jedno (podwójne). Treść „dwa różne rozwiązania" oznacza więc . Gdy treść mówi tylko „dwa rozwiązania" i dopuszcza , wolno przyjąć . W zasadach oceniania CKE rozwiązanie warunku zamiast przy „dwóch różnych" nie jest punktowane.
Kiedy trzeba rozważyć przypadek ?
Zawsze wtedy, gdy parametr występuje we współczynniku przy i zadanie nie mówi wprost, że równanie jest kwadratowe. Dla równanie staje się liniowe i ma jedno rozwiązanie (gdy ), więc w pytaniu o „dokładnie jedno rozwiązanie" ten przypadek jest częścią odpowiedzi. W pytaniu o „dwa rozwiązania" wartość , dla której , po prostu wyłączamy.
Czy trzeba liczyć deltę, jeśli używam wzorów Viète'a?
Tak. Wzory i opisują pierwiastki, o ile istnieją. Karta wzorów podaje je z zastrzeżeniem „jeżeli ". Gdy , prawe strony wciąż dają liczby, ale nie odpowiadają żadnym pierwiastkom rzeczywistym, a tylko takich dotyczy zadanie. Dlatego warunek zapisujemy osobno i przecinamy z wynikiem z Viète'a.
Jak zapisać za pomocą sumy i iloczynu pierwiastków?
Ze wzoru skróconego mnożenia dostajemy . Dla jest . Analogicznie . Wzory te nie są na karcie CKE, więc warto je umieć wyprowadzić.
Co zrobić, gdy w warunku pojawia się ?
Sprowadź do wspólnego mianownika: . Do założeń dołóż, że pierwiastki są różne od zera, czyli (w zapisie z – to jest kolejna wartość do wyłączenia). Nierówność z mianownikiem zawierającym rozwiązuj tak, jak nierówność kwadratową, a nie przez mnożenie przez wyrażenie o nieznanym znaku.
Jak sprawdzić, czy wynik jest dobry?
Wybierz jedną wartość z odpowiedzi i jedną spoza niej. Dla pierwszej policz pierwiastki i sprawdź warunek z zadania, dla drugiej wykaż, że któryś warunek nie zachodzi. Wartości graniczne zbadaj osobno: to w nich najczęściej mylimy domknięcie przedziału z otwarciem.
Czy zadania z parametrem występują także w innych zagadnieniach?
Tak, z tym samym szkieletem. W warunku typu „oba pierwiastki są dodatnie" albo „leżą w przedziale" głównym zadaniem jest ich położenie – omawia to hasło pierwiastki trójmianu z parametrem. Gdy w zadaniu występuje równanie trzeciego stopnia względem , pomaga hasło o pierwiastkach całkowitych wielomianu.
Dlaczego odpowiedzią jest zbiór, a nie jedna liczba?
Bo parametr przyjmuje wiele wartości, a pytamy, dla których z nich zachodzi dana własność. Równanie z w warunku Viète'a często daje kilka liczb (jak w Przykładzie 2), a nierówność – przedziały. Odpowiedź zapisujemy jako zbiór wszystkich takich , najlepiej sumą przedziałów z poprawnie domkniętymi końcami.
Powiązane zagadnienia
Zagadnienia z tego samego obszaru matury – warto je powtórzyć razem: