2次方程式を解いてみよう。
\[
a x^2 + b x + c = 0
\]
\[
a x^2 + b x = -c \ ,
\]
\[
x^2 + \frac{b}{a} x = - \frac{c}{a} \ ,
\]
\[
x^2 + \frac{b}{a} x + \left( \frac{b}{2a} \right) ^2 = - \frac{c}{a} + \left( \frac{b}{2a} \right) ^2 \ ,
\]
\[
\left( x + \frac{b}{2a} \right) ^ 2 = - \frac{c}{a} + \frac{b^2}{4a^2} \ ,
\]
\[
x + \frac{b}{2a} = \pm \sqrt{- \frac{c}{a} + \frac{b^2}{4a^2}} \ .
\]
上のやり方は、2次方程式を変形し \( (x + \frac{b}{2a})^2 \) をうまくつくりあげることがコツであった。
次のやり方は、\( (2ax + b)^2 \) をつくるように変形する。このため\( x^2 \)の係数が \( 4a^2 \)となるように \( 4a \)を元の2次方程式の両辺にかける。
\[
a x^2 + b x + c = 0
\]
\[
4a^2x^2 + 4abx +4ac = 0 \ ,
\]
\[
4a^2x^2 + 4abx = -4ac \ ,
\]
次に\( b^2 \)を両辺に加える。
\[
4a^2x^2 + 4abx +b^2 = b^2 -4ac \ ,
\]
\[
(2ax+b)^2 = b^2 -4ac \ ,
\]
\[
2ax + b = \pm \sqrt{b^2 - 4ac} \ .
\]
どちらのやり方も次のように、
\[
x + \frac{b}{2a} = \pm \sqrt{- \frac{c}{a} + \frac{b^2}{4a^2}} \ ,
\]
\[
x = - \frac{b}{2a} \pm \sqrt{ \frac{b^2 -4ac }{4a^2} } \ ,
\]
あるいは
\[
2ax = -b \pm \sqrt{b^2 - 4ac} \ ,
\]
等より
\[
x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \ .
\]
と見慣れた形の2次方程式の解を求めることができる。