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中四數學公式表:二次方程、函數、指數、對數及變分

本頁整理高中數學必修部分的相關課題,不包括 M1、M2。中四至中六的教學次序因校而異,年級分類供查閱參考,實際範圍應以學校安排為準。

中四數學公式表:二次方程、函數、指數、對數及變分:學習主題示意配圖數學

二次方程、判別式與根的關係

先把方程整理成 ax² + bx + c = 0,其中 a ≠ 0,再辨認各項係數。b 和 c 須連同正負號代入。

二次方程公式

x = [−b ± √(b² − 4ac)]/(2a)

整個 −b ± √(b² − 4ac) 都是分子。求實根時須有 b² − 4ac ≥ 0。

判別式

Δ = b² − 4ac

Δ > 0:兩個相異實根;Δ = 0:重實根;Δ < 0:沒有實根。

根與係數的關係

α + β = −b/a;αβ = c/a

α、β 是方程的兩個根,重根按兩次計算;用於實根分析時亦須檢查判別式。

由兩根建立方程

x² − (α + β)x + αβ = 0

這是首項係數為 1 的形式;乘以同一非零常數不會改變方程的根。

配方法與二次函數圖像

函數的零點、頂點、對稱軸和 y 截距各有不同意思。由圖像解讀資料時,也須留意定義域是否受實際情境限制。

配方法

ax² + bx + c = a[x + b/(2a)]² + c − b²/(4a)

a ≠ 0;括號外的 a 必須保留。

頂點式

y = a(x − h)² + k

頂點為 (h, k),對稱軸為 x = h;a > 0 開口向上,a < 0 開口向下。

頂點的 x 坐標

h = −b/(2a)

再以 x = h 代入函數求 k;頂點不一定在 x 軸上。

圖像平移

y = f(x − h) + k

由 y = f(x) 的圖像向右平移 h、向上平移 k;負值代表相反方向。

指數定律與對數

下列實數指數及對數公式以正數底數為前提。對數的真數須為正,底數須大於 0 且不等於 1。

指數運算

aᵐaⁿ = aᵐ⁺ⁿ;aᵐ/aⁿ = aᵐ⁻ⁿ;(aᵐ)ⁿ = aᵐⁿ

此處取 a > 0;不要把 aᵐ + aⁿ 寫成 aᵐ⁺ⁿ。

零、負及分數指數

a⁰ = 1;a⁻ⁿ = 1/aⁿ;a¹⁄ⁿ = ⁿ√a

此處 a > 0,n 為正整數;負指數表示倒數,並非負數。

對數定義

logₐ x = y ⇔ aʸ = x

a > 0、a ≠ 1、x > 0。

對數定律

logₐ(xy) = logₐ x + logₐ y;logₐ(x/y) = logₐ x − logₐ y

x、y 均須大於 0;logₐ(x + y) 不能拆成兩個對數相加。

冪次與換底

logₐ(xᵏ) = k logₐ x;logₐ x = logᵦ x / logᵦ a

x > 0;換底後的 b 亦須大於 0 且不等於 1。

正變、反變與多項式

變分中的 k 是常數。先根據已知數據求 k,再寫出完整關係式;只有 y ∝ x 並不足以進行數值計算。

正變

y ∝ x ⇒ y = kx

y 與 x 成正比時,圖像通過原點;y = kx + c 且 c ≠ 0 並非正變。

反變

y ∝ 1/x ⇒ y = k/x

x ≠ 0;常數 k 可由 xy 求得。

聯變

z ∝ xy ⇒ z = kxy

若 z 與 x 正變、與 y² 反變,則 z = kx/y²,y ≠ 0。

餘式定理與因式定理

f(x) 除以 (x − a) 的餘式為 f(a)

若且唯若 f(a) = 0,(x − a) 是多項式 f(x) 的因式。

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