一元二次方程的應用詳解

2021-08-10 15:07:33 字數 2726 閱讀 9901

例說用判別式解其它問題

我們知道,一元二次方程的判別式是一元二次方程根的「檢測器」,即可判定一元二次方程實根的各種情形,除此之外,它在其它許多方面有著廣泛的應用:如建立等式、不等式,求方程中引數值或取值範圍,證明與方程相關的代數問題,構造一元二次方程必定有解的代數模型,**幾何存在性問題等等,一些看起來與一元二次方程無關的問題,有時也能用一元二次方程的判別式來解決.

一、判定兩圖象交點的個數

例1 已知函式y=和y=kx+1(k≠0),當k取何值時,這兩個函式圖象總有:

(1)兩個公共點?

(2)乙個公共點?

(3)沒有公共點?

解聯立消去y,整理得kx2+x-2=0,

考慮△=1+8k.

(1)當k>-且k≠0時,兩函式圖象有兩個公共點;

(2)當k=-時,兩函式圖象有乙個公共點;

(3)當k<-時,兩函式圖象沒有公共點.

二、求方程中的引數值

例2 設方程=4只有3個不相等的實數根,求a的值.

解方程等價於兩個方程:

x2+ax-4=0, ①

x2+ax+4=0. ②

因為兩方程無相同的根,但原方程只有3個不相等的實數根,故必有且只有方程①或②有重根.

∵△1=a2+16≥0,

△2=a2-16≥0.

由於△1>△2,故只可能是△2=0,

即a=±4.

三、求完全平方數

例3 求自然數n,使4n2+5n為完全平方數

解設4n2+5n=k2(k≥0且為正整數).

∵方程的解為正整數,

∴方程4n2+5n-k2=0的判別式△=25+16k2應為完全平方數.

又設25 +16k2=m2(m為非負整數),

∴(m+4k)(m-4k)=25.

∴解得k=3,從而n=1.

四、求方程的整數根

例4 設m為整數,且關於x的方程mx2+2(m-5)x+m-4=0有整數根,求m的值.

解顯然m≠0,原方程是關於x的一元二次方程,且

△=[2(m-5)]2-4m(m-4)

=4(25-6m).

設25-6m=k2(k為自然數),

∴k可能的取值有1,2,3,4,6,7,8,11.

分別代入m=知,只有當k的值為1,7,11時,m為整數,此時m的值為4,-4,-16.

五、證明代數不等式

例5 已知a、b、c、x、y、z均為非零實數,且滿足條件a+x=b+y=c+z=k.

求證:ax+by+cx 證明由a+x=k,得a-k+x=0.

顯然a·12-k.1+x=0,則1是關於t的一元二次方程at2-kt+x =0的乙個根,

∴△=(-k)2-4ax≥0,

即ax≤.

同理by≤,cz≤.

∴ax+by+cz≤

六、證明幾何不等式

例6 如圖1,過正方形abcd的頂點c任作一條直線,與ab、ad的延長線分別交於e、f.求證:ae+af≥4ab.

證明設ab=a,ae=x,af=y.

七、求代數式的最值

例7 若abc=2,a+b+c =0,試求的最小值.

解易知a、b、c中必有兩個負數,不妨設b為正數,

∵a+b+c=0.

∴a·12+b·1+c=0.

即1是關於x的一元二次方程ax2+bx+c=0的乙個根,

∴b2-4ac≥0.

即b2≥4ac,b3≥4abc.

又∵abc=2,b3≥8,

∴b≥2,bmin=2.

當b=2時,ac=1,a+c=-2,

此時a=-1,c=-1.

∴的最小值為4.

八、求幾何最值

例8 如圖2,平行四邊形pqrs的一邊sr在△abc的邊bc上,另兩個頂點p、q分別在ab、ac上.**平行四邊形pqrs面積的最大值.

解如圖2,過點4作ad⊥bc,垂足為d,交pq於點e.

根據根與係數的關係,可把、看成關於x的一元二次方程x2-x+=0的兩個根,則有判別式△≥0,得s2≤,即平行四邊形的面積不大於原三角形面積的一半,也就是內接平行四邊形的最大面積等於原三角形面積的一半.

九、**幾何存在性問題

例9 如圖3,在正方形abcd中,∠fae=45°,兩邊與bc、cd分別交於點e、f,連線ef.

設ef=b,ab=a,**rt△ecf存在的條件.

解如圖3,設be=x,由旋轉構造全等三角形可知:

df=b-x.

於是cf=a-b+x,ce=a-x,

在rt△ecf中,由勾股定理可得b2=(a-x)2+(a-b+x)2.

整理得到關於x的一元二次方程x2-bx+a2-ab=0.

若be存在,則該方程必有實數解,於是△≥0,解得≥2-2;

同時,該方程的兩個根滿足x1+x2=b>0,

且x1、x2=a2-ab>0,

於是<1.

綜上所述,rt△ecf存在的條件是:2-2≤<1.

特別地,當=2-2時,rt△ecf是等腰三角形.

十、求分式有理函式值的範圍

例10 求函式y=的值的範圍.

解原函式式變為(y-2)x2-(y-2)x+y-3=0.

(1)當y=2時,則0·x2+0·x+2-3=0,矛盾,不成立;

(2)當y≠2時,因為x為實數,

∴△=(y-2)2-4(y-2)(y-3)≥0,

即-(3y-10)(y-2)≥0,

解得2≤y≤.

綜合(1)(2),所求函式的值的範圍是:2

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