“一题二解,孰对孰错?”讨论

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  《數学通讯》在“争鸣”栏内,给出问题244:一题二解,孰对孰错?
  问题已知不等式a≤34x2-3x 4≤b的解集为[a,b],则a b的值为.[1]
  文[1]给出问题的2种解法,但结果大不相同.作者指出:“问题到底出在哪里,究竟孰对孰错?”现将2种解法列出如下.
  解法一设f(x)=34x2-3x 4=34(x-2)2 1.
  如果a<2  所以a=1,(f(x))max=max(f(1),f(b))=b,
  解得b=4,此时a b=5;
  如果2  所以f(a)=a,f(b)=b,a,b为方程34x2-3x 4=x的两个根,所以a b=163;
  如果af(b),所以f(a)=b,f(b)=a,
  得到34a2-3a 4=b,34b2-3b 4=a,
  两式作差,得到a b=83.
  综上,a b可能的值为5,163,83.
  解法二设f(x)=34x2-3x 4=34(x-2)2 1,它的图像为一条抛物线,画两条与x轴平行的直线y=a,y=b,如果两直线与抛物线各有两个交点,得到解集应该是两个区间,而此不等式的解集为一个区间,所以两直线不可能都与抛物线有两个交点,即y=a与抛物线只有一个交点或者没有交点(即a≤1),而y=b应该与抛物线有二个交点(即b>1),且满足f(a)=f(b)=b.
  由f(a)=f(b)=b,得到
  34a2-3a 4=34b2-3b 4=b,
  解得a=0,b=4,所以a b=4.
  现在,对解法二进行讨论.
  设f(x)=34x2-3x 4=34(x-2)2 1≥1,则(f(x))min=a≥1.(并不是文[1]的结论a≤1)
  1.如图.当a=1时,对于1=a<2  1=a=(f(x))min<(f(x))max=max(f(a),f(b))=max(f(1),f(b))=b.(1)
  由f(1)=34 1=74(1=a<2  由f(b)=34b2-3b 4=b,求得b=43或4,
  则(f(x))max=max(f(1),f(b))=b=4.
  于是,a b=1 4=5.
  2.如图.当a>1时,对于1  1  此时,由a=34b2-3b 4,b=34a2-3a 4,得到:
  a-b=-34(a-b)(a b) 3(a-b),
  则a b=83(1  3.如图.对于2  1  此时,由a=34a2-3a 4,b=34b2-3b 4,得到:
  a-b=34(a-b)(a b)-3(a-b),
  则a b=163(2  由此,说明解法1是正确的,而解法2有误的原因,是错误地将a限定在“a≤1”内.
  此时,当a<1时,除满足文[1]的条件f(a)=f(b)=b外,还要满足条件(文[1]没有考虑)x=a=b(这是不可能).由此,解法2有误.
  【参考文献】
  [1]江保兵.争鸣[J].数学通讯,2016(4):38.
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