一元二次方程根分布

2023-02-02 08:39:07 字數 4611 閱讀 5362

若在內研究方程的實根情況,只需考察函式與軸交點個數及交點橫座標的符號,根據判別式以及韋達定理,由的係數可判斷出的符號,從而判斷出實根的情況.

若在區間內研究二次方程,則需由二次函式圖象與區間關係來確定.

表一:(兩根與0的大小比較即根的正負情況)

表二:(兩根與的大小比較)

表三:(根在區間上的分布)

根在區間上的分布還有一種情況:兩根分別在區間外,即在區間兩側,(圖形分別如下)需滿足的條件是

(1)時2)時,

對以上的根的分布表中一些特殊情況作說明:

(1)兩根有且僅有一根在內有以下特殊情況:

若或,則此時不成立,但對於這種情況是知道了方程有一根為或,可以求出另外一根,然後可以根據另一根在區間內,從而可以求出引數的值。如方程在區間上有一根,因為,所以,另一根為,由得即為所求;

方程有且只有一根,且這個根在區間內,即,此時由可以求出引數的值,然後再將引數的值帶入方程,求出相應的根,檢驗根是否在給定的區間內,如若不在,捨去相應的引數。如方程有且一根在區間內,求的取值範圍。分析:

①由即得出;②由即得出或,當時,根,即滿足題意;當時,根,故不滿足題意;綜上分析,得出或

二.例題練習

(1)兩個根在實數的同一側

例1.已知方程有兩個負根,求的取值範圍.

變式1:已知方程有兩個不等正實根,求實數的取值範圍。

變式2:已知二次方程的兩個根都小於1,求的取值範圍.

(2)兩個根在實數的異側

例2:已知二次方程有一正根和一負根,求實數的取值範圍。

變式1:已知二次函式與軸有兩個交點,乙個大於1,乙個小於1,求實數的取值範圍。

變式2:求實數的範圍,使關於的方程.

(1)有兩個實根,且乙個比2大,乙個比2小.

(2)有兩個實根,且滿足.(3)至少有乙個正根.

變式3:如果二次函式y=mx2+(m-3)x+1的圖象與x軸的交點至少有乙個在原點的右側,試求m的取值範圍.

(3)在區間有且只有乙個實根

例3.已知二次方程只有乙個正根且這個根小於1,求實數的取值範圍。

變式:已知關於x的二次方程x2+2mx+2m+1=0.若方程有兩根,其中一根在區間(-1,0)內,另一根在區間(1,2)內,求m的範圍.

(4)在區間有兩個實根

例4: 已知關於x的二次方程x2+2mx+2m+1=0.若方程兩根均在區間(0,1)內,求m的範圍.

變式1:已知方程2x2 – 2(2a-1)x + a+2=0的兩個根在-3與3之間,求a的取值範圍.

變式2:已知方程x2 + (3m-1)x + (3m-2)=0的兩個根都屬於( -3, 3),且其中至少有乙個根小於1,求m的取值範圍.

(5)在區間有實根

例5.已知是實數,函式,如果函式在區間上有零點,求的取值範圍.

(6)二次方程實根分布的一些方法除了直接用於判別二次方程根的情況,在其它的一些場合下也可以適當運用.

例6.1.求函式y = (1例6.2.已知拋物線y = 2x2-mx+m與直角座標平面上兩點(0,0), (1,1)為端點的線段(除去兩個端點)有公共點,求m的取值範圍.

例6.3.設關於的方程r),

(1)若方程有實數解,求實數b的取值範圍;

(2)當方程有實數解時,討論方程實根的個數,並求出方程的解。

變式:已知方程在上有兩個根,求的取值範圍.

二.例題選講

(1)兩個根在實數的同一側

例1.已知方程有兩個負根,求的取值範圍.

解:依題意有

.變式1:已知方程有兩個不等正實根,求實數的取值範圍。

解:由或即為所求的範圍。

變式2:已知二次方程的兩個根都小於1,求的取值範圍.

解一:二次方程兩個根都小於1,其充要條件為

(1)即為,它的解集是.

(2)即為,它的解集是.

(3)的解集是.

所以,的取值範圍是.

解二:二次方程有兩個根的充要條件是.

設兩根為,由於都小於1,即,其充要條件為:

即因此,方程兩個根都小於1的充要條件是:

以下同解法一(略).

解三:令,原方程轉化為,即

因為原方程兩根都小於1,所以方程(*)的兩個實根都小於0,其充要條件是:

同樣可求出的取值範圍(略).

(2)兩個根在實數的異側

例2:已知二次方程有一正根和一負根,求實數的取值範圍。

解:由即 ,從而得即為所求的範圍。

變式1:已知二次函式與軸有兩個交點,乙個大於1,乙個小於1,求實數的取值範圍。

解:由即即為所求的範圍。

變式2:求實數的範圍,使關於的方程.

(1)有兩個實根,且乙個比2大,乙個比2小.

(2)有兩個實根,且滿足.

(3)至少有乙個正根.

解:設.

(1) 依題意有,即,得.

(2) 依題意有

解得:.

(3)方程至少有乙個正根,則有三種可能:

①有兩個正根,此時可得,即. ②有乙個正根,乙個負根,此時可得,得. ③有乙個正根,另一根為0,此時可得  . 綜上所述,得.

變式3:如果二次函式y=mx2+(m-3)x+1的圖象與x軸的交點至少有乙個在原點的右側,試求m的取值範圍.

解:∵f(0)=1>0

(1)當m<0時,二次函式圖象與x軸有兩個交點且分別在y軸兩側,符合題意.

(2)當m>0時,則解得0<m≤1

綜上所述,m的取值範圍是.

(3)在區間有且只有乙個實根

例3.已知二次方程只有乙個正根且這個根小於1,求實數的取值範圍。

解:由題意有方程在區間上只有乙個正根,則即為所求範圍。

變式:已知關於x的二次方程x2+2mx+2m+1=0.若方程有兩根,其中一根在區間(-1,0)內,另一根在區間(1,2)內,求m的範圍.

解:條件說明拋物線f(x)=x2+2mx+2m+1與x軸的交點分別在區間(-1,0)和(1,2)內,則

,∴實數m的範圍是.

(4)在區間有兩個實根

例4: 已知關於x的二次方程x2+2mx+2m+1=0.若方程兩根均在區間(0,1)內,求m的範圍.

解:據拋物線f(x)=x2+2mx+2m+1與x軸交點落在區間 (0,1) 內,列不等式組 - 變式1:已知方程2x2 – 2(2a-1)x + a+2=0的兩個根在-3與3之間,求a的取值範圍.

解:設f(x) = 2x2 – 2(2a-1)x + a+2,則原方程兩根都屬於 (-3, 3)的充要條件為

- 故a的取值範圍是

變式2:已知方程x2 + (3m-1)x + (3m-2)=0的兩個根都屬於( -3, 3),且其中至少有乙個根小於1,求m的取值範圍.

解:原方程即為 (x + 1)(x + 3m-2)=0,所以方程兩根分別為-1, 2-3m,而-1在(-3,1)上,則由題意,另一根滿足 -3<2-3m<3 - (6)在區間有實根

例5.已知是實數,函式,如果函式在區間上有零點,求的取值範圍.

解析1:函式在區間[-1,1]上有零點,即方程=0在[-1,1]上有解,

a=0時,不符合題意,所以a≠0,方程f(x)=0在[-1,1]上有解<=>或或或或a≥1.

所以實數a的取值範圍是或a≥1.

解析2:a=0時,不符合題意,所以a≠0,又

∴=0在[-1,1]上有解,在[-1,1]上有解在[-1,1]上有解,問題轉化為求函式[-1,1]上的值域;設t=3-2x,x∈[-1,1],則,t∈[1,5],,

設,時,,此函式g(t)單調遞減,時, >0,此函式g(t)單調遞增,∴y的取值範圍是,∴ =0在[-1,1]上有解∈或。

(6)二次方程實根分布的一些方法除了直接用於判別二次方程根的情況,在其它的一些場合下也可以適當運用.

例6.1.求函式y = (1解:原函式即為 y (x2-3x+2)=x+1,

yx2-(3y+1)x+2y-1=0, ①

由題意,關於的方程①在(1,2)上有實根.

易知y<0, 令f(x)= yx2-(3y+1)x+2y-1,則f(1)= -2<0, f(2)= -3<0,所以方程①在(1,2)上有實根當且僅當,解得y≤-5-2.

∴ 原函式的值域為 (-, -5-2].

例6.2.已知拋物線y = 2x2-mx+m與直角座標平面上兩點(0,0), (1,1)為端點的線段(除去兩個端點)有公共點,求m的取值範圍.

解:以(0,0), (1,1)為端點的線段所在直線為y=x,代入拋物線方程得:

x = 2x2-mx+m 即 2x2-(m+1)x+m=0, ①

由題意,方程①在區間(0, 1)上有實根,令f(x) = 2x2-(m+1)x+m,則當且僅當

f(0)·f(1)<0或 m<0或 m≤3-2且m≠0.

故m的取值範圍為 (-, 0)∪(0, 3-2].

例6.3.設關於的方程r),

(1)若方程有實數解,求實數b的取值範圍;

(2)當方程有實數解時,討論方程實根的個數,並求出方程的解。

分析:可用換元法,設,原方程化為二次方程,但要注意,故原方程有解並不等價於方程有解,而等價於方程在內有解.另外,方程有解的問題也可以通過參變分離轉化為求值域的問題,它的原理是:若關於的方程有解,則的值域.

解:(1)原方程為,

,時方程有實數解;

(2)①當時,,∴方程有唯一解;

②當時,.

的解為;

令的解為;

綜合①、②,得

1)當時原方程有兩解:;

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