内容正文:
第二章 一元二次函数、方程和不等式
微专题(一) 一元二次方程根的分布
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例1 (1)若关于x的方程x2-(m-1)x+2-m=0的两根为正数,则实数m的取值范围是________.
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(2)(2023·湖北武汉华师第一附中模拟)若关于x的方程ax2+(a+2)x+9a=0有两个不相等的实数根x1,x2,且x1<1<x2,那么实数a的取值范围是________.
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名师点拨 当方程中二次项系数有字母参数时,为避免讨论对应二次函数图象的开口方向,可将方程两边同时除以二次项系数,从而只需研究开口向上的情况,当然需要先判断二次项系数能否为0.
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2.已知二次方程(2m+1)x2-2mx+(m-1)=0有一正根和一负根,则实数m的取值范围是________.
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例2 已知关于x的二次方程x2+2mx+2m+1=0.
(1)若方程有两根,其中一根在区间(-1,0)内,另一根在区间(1,2)内,求实数m的取值范围;
(2)若方程两根均在区间(0,1)内,求实数m的取值范围.
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解
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解
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方法总结 求解二次方程根的分布问题,最重要的是数形结合,即结合对应二次函数的图象,从以下角度考虑:①开口方向;②对称轴;③判别式;④在区间端点的函数值.
注意以下两点:一是特殊点(含参的二次函数过的一些定点(比如与x,y轴的交点)或某些函数值的正负)的应用;二是对于一些特殊情况,还可以利用根与系数的关系、因式分解求出根再求解等方法.
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对点训练
3.已知方程x2-(2a+1)x+a(a+1)=0的两根分别在区间(0,1),(1,3)内,则实数a的取值范围为________.
答案 (0,1)
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4.已知关于x的方程ax2+x+2=0的两个实根一个小于0,另一个大于1,则实数a的取值范围是________.
答案 (-3,0)
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类型三 可转化为一元二次方程根的分布的问题
一元二次方程根的分布问题是高中数学的重要知识点之一,很多涉及函数零点个数问题或方程根的个数问题,经过换元后都能转化为根的分布问题求解.
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名师点拨 本题中,令sinx=t,将原问题转化为3t2+at+a+3=0在区间(0,1)上有两个不相等的实数根,进而转化为一元二次方程根的分布问题是解决问题的关键,同时要注意区间端点是否满足题意.
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名师点拨 复合函数零点个数问题,要先画出函数的图象,通过换元后数形结合,将零点个数问题转化为一元二次方程根的分布问题,从而求出参数的取值范围或判断出零点个数.
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本课结束
所谓一元二次方程根的分布问题,就是已知一个一元二次方程根的分布情况,确定方程中系数的取值范围问题.解决一元二次方程根的分布问题,主要依据方程的根与函数零点间的关系,借助图象,从以下三个方面建立关于系数的不等式(组)进行求解.
(1)判别式Δ的符号;
(2)对称轴方程x=-eq \f(b,2a)与所给区间的位置关系;
(3)区间端点处函数值的符号.
一元二次方程根的分布问题,类型较多,情况复杂,但基本可以分为以下三类:
类型一 已知两根与实数k的大小关系
根的分布情况
两根都小于k,即x1<k,x2<k
两根都大于k,即x1>k,x2>k
一根小于k,一根大于k,即x1<k<x2
大致图象(a>0)
得出的结论
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Δ≥0,,-\f(b,2a)<k,,f(k)>0))
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Δ≥0,,-\f(b,2a)>k,,f(k)>0))
f(k)<0
根的分布情况
两根都小于k,即x1<k,x2<k
两根都大于k,即x1>k,x2>k
一根小于k,一根大于k,即x1<k<x2
大致图象(a<0)
得出的结论
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Δ≥0,,-\f(b,2a)<k,,f(k)<0))
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Δ≥0,,-\f(b,2a)>k,,f(k)<0))
f(k)>0
综合结论(不讨论a)
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Δ≥0,,-\f(b,2a)<k,,a·f(k)>0))
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Δ≥0,,-\f(b,2a)>k,,a·f(k)>0))
a·f(k)<0
答案 [-1+2eq \r(2),2)
解析 设f(x)=x2-(m-1)x+2-m,则eq \b\lc\{(\a\