Neliöksi täydentäminen
Neliöksi täydentämisen avulla voimme esittää toisen asteen polynomifunktion ax2 + bx + c muodossa (x + m)2 + n.
Neliöksi täydentämisen algoritmi
Algoritmi hyödyntää tavallista sulkulausekkeen neliön kaavaa:
Menettely on seuraava. Oletetaan toistaiseksi, että a = 1. Kuvitellaan, että meillä on toisen asteen polynomifunktio f(x) = x2 + 6x + 1 ja haluamme muuntaa sen muotoon (x + m)2 + n. Määritetään ensin ensimmäisen sulkulausekkeen arvot: (x + m)2. Mikä luku meidän täytyy sijoittaa m:n paikalle? Kaavan mukaan täytyy päteä yhtäsuuruus (x + m)2 = x2 + 2mx + m2. Funktiossa f on x2, se on kunnossa. Mutta ensimmäisen asteen termin paikalla on 6x. Minkä arvon meidän täytyy valita m:ksi, jotta pätisi 6x = 2mx? Selvästi täytyy päteä m = b/2 = 6/2 = 3. Luvuksi m sijoitetaan siis aina toisen asteen funktion luvun b puolikas.
Saimme siis muodon (x + 3)2 + n. Jäljellä on määrittää luku n. Tiedämme jo, että (x + m)2 = x2 + 2mx + m2. Osa x2 + 2mx on haluttu, mutta lauseke m2 on ylimääräinen, sille ei ole vastinetta funktiossa f. Siksi vähennämme nykyisestä tuloksesta m2. Saamme muodon (x + m)2 − m2, joka kertomalla auki on x2 + 2mx + m2 − m2. Vähennyksen jälkeen jäljelle jää vain x2 + 2mx.
Funktiossa f on kuitenkin vielä vakiotermi c. Se vain lisätään. Saamme muodon (x + m)2 − m2 + c, kertomalla auki x2 + 2mx + m2 − m2 + c ja sieventämällä x2 + 2mx + c. Koska m = b/2, tämä lauseke on yhtä kuin x2 + bx + c, eli kun lauseke (x + m)2 − m2 + c kerrotaan auki, saamme takaisin alkuperäisen funktion, joten laskimme oikein. (Toistan, että a = 1, joten mikään ei puutu.)
Esimerkkifunktiolle f saamme neliöksi täydennetyn muodon (x + 3)2 − 9 + 1 = (x + 3)2 − 8. Voimme kokeilla kertoa sen takaisin auki:
Neliöksi täydentämistä käytetään esimerkiksi silloin, kun haluat piirtää toisen asteen funktion kuvaajan.
Kun a ≠ 1
Jos meillä on funktio, jolle ei päde a = 1, toimimme niin, että koko funktiosta otetaan yhteinen tekijä a ulos ja jatketaan niin kuin jo osaamme. Esimerkki:
Otetaan koko funktiosta kakkonen yhteiseksi tekijäksi:
Sulkujen sisällä olevan funktion osaamme jo täydentää neliöksi.
Sijoitamme tämän tuloksen edelliseen yhtälöön, ja saamme: