二次函数根的分布

二次函数根的分布
二次函数根的分布

二次方程根的分布与二次函数在闭区间上的最值归纳

1、一元二次方程02

=++c bx ax 根的分布情况

设方程()2

00ax bx c a ++=≠的不等两根为12,x x 且12x x <,相应的二次函数为()20f x ax bx c =++=,

方程的根即为二次函数图象与x 轴的交点,它们的分布情况见下面各表(每种情况对应的均是充要条件)

布情况

两个负根即两根都小于0

()120,0x x << 两个正根即两根都大于0

()120,0x x >>

一正根一负根即一个根小于0,一个大于0()120x x <<

大致图象(

>a )

得出的结论

()00200b a f ?>???

-?? ()0

0200

b a f ?>???

->??>?? ()00

致图象(

得出的结论

()00200b a f ?>???

-

0200

b a f ?>???

->??f

合结论(不讨论

a

()00200b a a f ?>???-

??>?? ()0

0200

b a a f ?>???->?

??>?? ()00

布情况

两根都小于k 即 k x k x <<21,

两根都大于k 即 k x k x >>21,

一个根小于k ,一个大于k 即

21x k x <<

大致图象(

>a )

得出的结论

()020b k a f k ?>???

-?? ()0

20

b k a f k ?>???

->??>?? ()0

致图象(

得出的结论

()020b k a f k ?>???

-

20

b k a f k ?>???

->??k f

合结论(不讨论

a

()020b k a a f k ?>???-

??>?? ()0

20

b k a a f k ?>???->?

??>?? ()0

k

k

k

布情况两根都在()n

m,内两根有且仅有一根在

()n

m,内

(图象有两种情况,只画了一种)

一根在()n

m,内,另一根在()q

p,

内,q

p

n

m<

<

<

致图象

0 > a

得出的结论

()

()

2

f m

f n

b

m n

a

?>

?

?

>

?

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>

?

?

?<-<

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()()0<

?n

f

m

f

()

()

()

()

f m

f n

f p

f q

?>

?

<

?

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<

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?>

?

()()

()()

f m f n

f p f q

<

??

?

<

??

致图象

0 < a

出的结

()

()

2

f m

f n

b

m n

a

?>

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<

?

?

<

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?<-<

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()()0<

?n

f

m

f

()

()

()

()

f m

f n

f p

f q

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>

?

?

>

?

?<

?

()()

()()

f m f n

f p f q

<

??

?

<

??

综合结论

(不讨论a )——————()()0<

?n

f

m

f

()()

()()

??

?

?

?

<

<

q

f

p

f

n

f

m

f

根在区间上的分布还有一种情况:两根分别在区间()外,即在区间两侧12,(图形分别如下)需满足的条件是

(1)0a >时,()()00f m f n

0f m f n >???>??

对以上的根的分布表中一些特殊情况作说明:

(1)两根有且仅有一根在()n m ,内有以下特殊情况:

1? 若()0f m =或()0f n =,则此时()()0f m f n <不成立,但对于这种情况是知道了方程有一根为m 或n ,可以

求出另外一根,然后可以根据另一根在区间()n m ,内,从而可以求出参数的值。如方程()2

220mx m x -++=在区间

()1,3上有一根,因为()10f =,所以()()()22212mx m x x mx -++=--,另一根为

2

m

,由213m <<得223m <<即

为所求;

2? 方程有且只有一根,且这个根在区间()n m ,内,即0?=,此时由0?=可以求出参数的值,然后再将参数的值带入方程,求出相应的根,检验根是否在给定的区间内,如若不在,舍去相应的参数。如方程2

4260x mx m -++=有且一根在区间()3,0-内,求m 的取值范围。分析:①由()()300f f -<即()()141530m m ++<得出15314

m -<<-;②由0?=即()2164260m m -+=得出1m =-或3

2

m =

,当1m =-时,根()23,0x =-∈-,即1m =-满足题意;当32m =时,根()33,0x =?-,故3

2

m =不满足题意;综上分析,得出15314m -<<-或1m =-

根的分布练习题

例1、已知二次方程()()2

21210m x mx m +-+-=有一正根和一负根,求实数m 的取值范围。

解:由 ()()2100m f +< 即 ()()2110m m +-<,从而得1

12

m -<<即为所求的范围。 例2、已知方程()2

210x m x m -++=有两个不等正实根,求实数m 的取值范围。

解:由

()()0102200m f ?>??

-+?->?

?>??

? ()2

18010m m m m ?+->?>-??>? ? 322322

0m m m ?<->+??>??或? 0322m <<-322m >+即为所求的范围。

例3、已知二次函数()()()2

22433y m x m x m =+-+++与x 轴有两个交点,一个大于1,一个小于1,求实数m 的

取值范围。

解:由 ()()210m f +< 即 ()()2210m m ++< ? 1

22

m -<<

即为所求的范围。 例4、已知二次方程()2

2340mx m x +-+=只有一个正根且这个根小于1,求实数m 的取值范围。

解:由题意有方程在区间()0,1上只有一个正根,则()()010f f < ? ()4310m +< ? 1

3

m <-

即为所求范围。(注:对于可能出现的特殊情况方程有且只有一根且这个根在()0,1内,由0?=计算检验,均不复合题意,计算量稍大)

1.二次函数及图象设有一元二次函数y=ax2+bx+c(a≠0),判别式Δ=b2-4ac,当Δ>0时y=f(x)与x轴有二交点;当Δ=0时,y=f(x)与x轴仅有一交点;当Δ<0时,y=f(x)与x轴无交点.

当Δ>0时,设y=f(x)图象与x轴两交点为x1<x2.一元二次函数y=f(x)与x轴交点x1,x2就是相应一元二次方程f(x)=0的两根.观察图象不难知道.

图像为

观察图象不难知道△=0,a>0 , △=0,a<0

当△<0时,y=f(x)图象与x轴无公共点,其图象为

观察图象不难知道.a>0时,绝对不等式f(x)>0解为x∈R.

a<0时,绝对不等式f(x)<0解为x∈R.

2.讨论一元二次方程的根的分布情况时,往往归结为不等式(组)的求解问题,其方法有3种:

(1)应用求根公式;(2)应用根与系数关系;

(3)应用二次函数图象.在进行转化时,应保证这种转化的等价性.

就这三种方法而言,应用二次函数图象和性质应是比较简捷的一种方法.

设f(x)=ax2+bx+c(a>0),方程ax2+bx+x=0的个根为α,β(α≤β),m,n为常数,且n<m,方程根的分布无外乎两种情况:

②α,β同居一区间时,不但要考虑端点函数值的符号,还要考虑

三、好题解给你 (1)预习题 1. 设有一元二次函数y=2x2-8x+1.试问,

当x∈[3,4]时,随x变大,y的值变大还是变小?

由此y=f(x)在[3,4]上的最大值与最小值分别是什么?

解:经配方有y=2(x-2)2-7 ∵对称轴x=2,区间[3,4]在对称轴右边,

∴y=f(x)在[3,4]上随x变大,y的值也变大,因此y max=f(4)=1. y min=f(3)=-5.

2.设有一元二次函数y=2x2-4ax+2a2+3.试问,此函数对称轴是什么?

当x∈[3,4]时,随x变大,y的值是变大还是变小?与a取值有何关系?

由此,求y=f(x)在[3,4]上的最大值与最小值.

解:经配方有y=2(x-a)2+3.对称轴为x=a.

当a≤3时,因为区间[3,4]在对称轴的右边,因此,当x∈[3,4]时,随x变大,y的值也变大.

当3<a<4时,对称轴x=a在区间[3,4]内,此时,若3≤x≤a,随x变大,y的值变小,但若a≤x≤4,随x变大,y的值变大.

当4≤a时,因为区间[3,4]在对称轴的左边,因此,当x∈[3,4]时,随x变大,y的值反而变小.

根据上述分析,可知.当a≤3时,y max=f(4)=2a2-16a+35.y min=f(3)=2a2-12a+21.

当3<a<4时,y min=f(a)=3.其中,a≤3.5时,y max=f(4)=2a2-16a+35.

a≥3.5时,y max=f(3)=2a2-12a+21.当a≥4时,y max=f(3)=2a2-12a+21.y min=f(4)=2a2-16a+35.

(1)(2)基础题例1.设有一元二次方程x2+2(m-1)x+(m+2)=0.试问:

(1)m为何值时,有一正根、一负根.(2)m为何值时,有一根大于1、另一根小于1.

(3)m为何值时,有两正根.(4)m为何值时,有两负根.

(5)m为何值时,仅有一根在[1,4]内?

解:(1)设方程一正根x2,一负根x1,显然x1、x2<0,依违达定理有m+2<0.

∴ m<-2.反思回顾:x1、x2<0条件下,ac<0,因此能保证△>0.

(2)设x1<1,x2>1,则x1-1<0,x2-1>0只要求(x1-1)(x2-1)<0,即x1x2-(x1+x2)+1<0.

依韦达定理有 (m+2)+2(m-1)+1<0.

(3)若x1>0,x2>0,则x1+x2>0且x1,x2>0,故应满足条件

依韦达定理有

(5)由图象不难知道,方程f(x)=0在[3,4]内仅有一实根条件为f(3)·f(4)<0,即

[9+6(m-1)+(m+2)]·[16+8(m-1)+(m+2)]<0.

∴(7m+1)(9m+10)<0.

例2. 当m为何值时,方程有两个负数根?

解:负数根首先是实数根,∴,由根与系数关系:要使方程两实数根为负数,必须且只需两根之和为负,

两根之积为正.由以上分析,有

∴当时,原方程有两个负数根.

(3)应用题

例1. m取何实数值时,关于x的方程x2+(m-2)x+5-m=0的两个实根都大于2?

解:设f(x)=x2+(m-2)x+5-m,如图原方程两个实根都大于2

所以当-5<m≤-4时,方程的两个实根大于2.

例2.已知关于x方程:x2-2ax+a=0有两个实根α,β,且满足0<α<1,β>2,求实根a的取值范围.解:设f(x)=x2-2ax+a,则方程f(x)=0的两个根α,β就是抛物线y=f(x)与x轴的两个交点的横坐标,如图0<α<1,β>2的条件是:

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