一元二次方程根的分布问题的新解法

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  摘 要:一元二次方程根的分布问题是中学数学中的一类重要问题,其常规解法的具体情形较多且计算复杂,常常使学生望而生畏。鉴于此,本文提出了一种新的观点,通过两道例题给出了一元二次方程根的分布问题的新解法,供大家参考。
  关键词:一元二次方程;根的分布;新解法;导数
  如果方程x2-ax 2=0在(0,3)内有且只有一个实数根,则a的取值范围是 。
  解:由x2-ax 2=0得x2=ax-2。
  令f(x)=x2,g(x)=ax-2。显然,f(x)=x2经过点A(3,9),g(x)=ax-2经过定点B(0,-2)。
  (1) 连接AB,则kAB=9-(-2)3-0=113。
  由图1知当a≥113时,函数f(x)=x2与g(x)=ax-2的图象有且只有一个横坐标在(0,3)内的交点。
  所以当a≥113时,方程x2-ax 2=0在(0,3)内有且只有一个实数根。
  (2) 当f(x)=x2的图象与g(x)=ax-2表示的直线相切时,记切点为T。
  由f′(x)=(x2)′=2x=a得xT=a2,所以yT=a24。
  由a×a2-2=a24得a2=8。显然a>0,所以a=22。
  由图1知当a=22时,函数f(x)=x2与g(x)=ax-2的图象有且只有一个横坐标在(0,3)内的交点。
  所以当a=22时,方程x2-ax 2=0在(0,3)内有且只有一个实数根。
  综上,a的取值范围是a≥113或a=22。
  拓展:由图1可以看出,当22  例2 a为何值时,在开区间(1,3)内,关于x的方程x2-5x a 3=0存在实根?
  解:由x2-5x a 3=0得x2=5x-(a 3)。
  令f(x)=x2,g(x)=5x-(a 3)。显然,f(x)=x2经过点A(3,9),B(1,1)。
  若g(x)=5x-(a 3)经过点A(3,9),则对应的直线为y-9=5(x-3)。
  令x=0得y=-6。所以yC=-6。
  若g(x)=5x-(a 3)经过点B(1,1),则对应的直线为y-1=5(x-1)。
  令x=0得y=-4。所以yD=-4。
  当f(x)=x2的图象与g(x)=5x-(a 3)表示的直线相切时,记切点为Q。由f′(x)=(x2)′=2x=5得xQ=52,所以yQ=254。
  此时g(x)=5x-(a 3)对应的直线为y-254=5x-52。
  令x=0得y=-254。所以yE=-254。
  因为方程x2-5x a 3=0在(1,3)内有实根,所以函数f(x)=x2与g(x)=5x-(a 3)的图象至少有一个横坐标在(1,3)内的交点。
  由-254≤-(a 3)<-4解得1  所以,a的取值范围是1,134。
  拓展:由图2可以看出,当-(a 3)=-254或-6≤-(a 3)<-4即a=134或1134時,方程x2-5x a 3=0在(1,3)内没有实数根。
  纵览上述两道例题,皆以一种相对的观点为主导思想,即当涉及二次函数和一次函数时,将相对复杂或相对高级的二次函数定下来,让一次函数变,而一次函数对应的直线又有定的元素,或为纵截距定(例1),或为斜率定(例2),然后结合图象,既顺利地解决了问题,又从本质上认清了数学问题。事实上,这种相对的观点不仅可以很好地解决一元二次方程根的分布问题,还可以有效地解决一般的零点存在性问题,读者不妨一试!
  参考文献:
  [1] 章建跃.普通高中课程标准实验教科书·数学选修11(A版)[M].北京:人民教育出版社,2007.
  [2] 徐彦辉.教师如何应对课堂中突发的错误[J].数学通讯,2009(5)(下半月).
  [3] 杨先义.问题176[J].数学通讯,2009(5)(下半月).
  作者简介:冯玉娟,甘肃省嘉峪关市,甘肃省嘉峪关市第一中学;
  牛鹏羽,甘肃省嘉峪关市,甘肃省嘉峪关市第二中学。
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