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例1关于x的二次方程x2+(m-1)x+1=0在区间[0,2]上有零点,求实数m的取值范围.
解法1:可以根据二次函数根分布讨论求解.
设f(x)=x2+(m-1)x+1,x∈[0,2].
(1)f(x)=0在区间[0,2]上有一解.
因为f(0)=1>0,
所以f(2)≤0,即4+2(m-1)+1≤0m≤-32.
(2)f(x)=0在区间[0,2]上有两解,则
Δ≥0(m-1)2-4≥0m≥3或m≤-1,
0<-m-12<2-3 f (2)≥04+(m-1)×2+1≥0m≥-32,
所以-32≤m≤-1.
由(1)(2)知:m≤-1.
解法2:分析:因为二次方程x2+(m-1)x+1=0在区间[0,2]上有零点,
所以转化为x2+1=(1-m)x ;
当x=0时,上面的等式不成立,所以x≠0.
当x≠0时,x2+1=(1-m)x可以转化为
x+1x=1-m;
在(0,2]上有零点,即
x+1x=1-m有解,
所以在(0,2]上需要找到f (x)=
x+1x的值域为[2,+∞).
所以1-m≥2,即m≤-1.
图1
解法3:可以通过数形结合转化为两个函数求交点.
将已知二次方程x2+(m-1)x+1=0转化为
y=x2+1与y=(1-m)x两个函数在(0,2]求交点.如图1:从图象可以看出当直线y=(1-m)x绕坐标原点逆时针旋转时与
y=x2+1产生交点,所以直线的斜率会逐渐增大.当直线
y=(1-m)x与y=x2+1相切时直线的斜率最小为
k=2.即1-m≥2,所以m≤-1.
例2
已知函数f (x)=x2+ax+3-a,当x∈[-2,2]时,函数至少有一个零点,求a的取值范围.
解析:(1)有一个零点,则f (-2)f (2)<0或f(-2)=0或f(2)=0,
所以a≤-7或a>73.
(2)有两个零点
-2≤-a2≤2,
f (-2)≥0,
f (2)>0,
Δ≥0,
所以2≤a≤73.
综合以上:a≤-7或a≥2.
解法2:函数f (x)=x2+ax+3-a,在
x∈[-2,2]上有零点.即二元一次方程
x2+ax+3-a=0,在x∈[-2,2]有解,
将其转化为x2+3=-a(x-1).
若x=1,则上面的等式不成立,所以x≠1.
若x≠1,可以转化为
x2+3x-1=-a,
即(x-1)+4x-1=-a-2.
令g(x)=(x-1)+4x-1,
当2≥x>1时,g(x)≥5,即-a-2≥5,
所以a≤-7.
当1>x≥-2时,
-133≤g(x)≤-2
,即-a-2≤-4,
所以a≥2.
综合以上:a≤-7或a≥2.
解法3:可以通过数形结合转化为两个函数求交点.
图2
将已知二次方程x2+ax+3-a=0转化为
y=x2+3与y=-a(x-1)
两个函数在[-2,2]求交点.如图2:从图象可以看出当直线
y=-a(x-1)绕点(1,0)逆时针旋转时与
y=x2+3产生交点,所以直线的斜率会逐渐增大.当直线
y=-a(x-1)与y=x2+3相切时直线的斜率最小为
k=7相切时直线的斜率最大为k=-2.
即-a≥7或-a≤-2,
所以a≥2或a≤-7.
[甘肃省兰州西北中学 (730050)]
解法1:可以根据二次函数根分布讨论求解.
设f(x)=x2+(m-1)x+1,x∈[0,2].
(1)f(x)=0在区间[0,2]上有一解.
因为f(0)=1>0,
所以f(2)≤0,即4+2(m-1)+1≤0m≤-32.
(2)f(x)=0在区间[0,2]上有两解,则
Δ≥0(m-1)2-4≥0m≥3或m≤-1,
0<-m-12<2-3
所以-32≤m≤-1.
由(1)(2)知:m≤-1.
解法2:分析:因为二次方程x2+(m-1)x+1=0在区间[0,2]上有零点,
所以转化为x2+1=(1-m)x ;
当x=0时,上面的等式不成立,所以x≠0.
当x≠0时,x2+1=(1-m)x可以转化为
x+1x=1-m;
在(0,2]上有零点,即
x+1x=1-m有解,
所以在(0,2]上需要找到f (x)=
x+1x的值域为[2,+∞).
所以1-m≥2,即m≤-1.
图1
解法3:可以通过数形结合转化为两个函数求交点.
将已知二次方程x2+(m-1)x+1=0转化为
y=x2+1与y=(1-m)x两个函数在(0,2]求交点.如图1:从图象可以看出当直线y=(1-m)x绕坐标原点逆时针旋转时与
y=x2+1产生交点,所以直线的斜率会逐渐增大.当直线
y=(1-m)x与y=x2+1相切时直线的斜率最小为
k=2.即1-m≥2,所以m≤-1.
例2
已知函数f (x)=x2+ax+3-a,当x∈[-2,2]时,函数至少有一个零点,求a的取值范围.
解析:(1)有一个零点,则f (-2)f (2)<0或f(-2)=0或f(2)=0,
所以a≤-7或a>73.
(2)有两个零点
-2≤-a2≤2,
f (-2)≥0,
f (2)>0,
Δ≥0,
所以2≤a≤73.
综合以上:a≤-7或a≥2.
解法2:函数f (x)=x2+ax+3-a,在
x∈[-2,2]上有零点.即二元一次方程
x2+ax+3-a=0,在x∈[-2,2]有解,
将其转化为x2+3=-a(x-1).
若x=1,则上面的等式不成立,所以x≠1.
若x≠1,可以转化为
x2+3x-1=-a,
即(x-1)+4x-1=-a-2.
令g(x)=(x-1)+4x-1,
当2≥x>1时,g(x)≥5,即-a-2≥5,
所以a≤-7.
当1>x≥-2时,
-133≤g(x)≤-2
,即-a-2≤-4,
所以a≥2.
综合以上:a≤-7或a≥2.
解法3:可以通过数形结合转化为两个函数求交点.
图2
将已知二次方程x2+ax+3-a=0转化为
y=x2+3与y=-a(x-1)
两个函数在[-2,2]求交点.如图2:从图象可以看出当直线
y=-a(x-1)绕点(1,0)逆时针旋转时与
y=x2+3产生交点,所以直线的斜率会逐渐增大.当直线
y=-a(x-1)与y=x2+3相切时直线的斜率最小为
k=7相切时直线的斜率最大为k=-2.
即-a≥7或-a≤-2,
所以a≥2或a≤-7.
[甘肃省兰州西北中学 (730050)]