二次函数根的分布和最值

二次方程根的分布与二次函数在闭区间上的最值归纳

2ax +bx +c =0根的分布情况 1、一元二次方程

设方程ax +bx +c =0(a ≠0)的不等两根为x 1, x 2且x 1

2

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)

表一:(两根与0的大小比较即根的正负情况)

需满足的条件是

根在区间上的分布还有一种情况:两根分别在区间(m , n )外,即在区间两侧x 1n ,(图形分别如下)

(1)a >0时,⎨

⎧⎧⎪f (m )0

; (2)a

⎪⎪⎩f (n )0

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(m , n )内有以下特殊情况:

1︒ 若f (m )=0或f (n )=0,则此时f (m ) f (n )

可以求出另外一根,然后可以根据另一根在区间(m , n )内,从而可以求出参数的值。如方程mx -(m +2)x +2=0

2

在区间(1,3)上有一根,因为f (1)=0,所以mx 2-(m +2)x +2=(x -1)(mx -2),另一根为得

22

,由1

m m

2

2︒ 方程有且只有一根,且这个根在区间(m , n )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

x 2-4mx +2m +6=0有且一根在区间(-3, 0)内,求m 的取值范围。分析:①由f (-3) f (0)

(14m +15)(m +3)

m =-1时,根x =-2∈(-3,0),即m =-1满足题意;当m =

综上分析,得出-3

153

33

时,根x =3∉(-3,0),故m =不满足题意;22

15

或m =-1 14

根的分布练习题

例1、已知二次方程(2m +1)x -2mx +(m -1)=0有一正根和一负根,求实数m 的取值范围。

2

解:由 (2m +1) f (0)

1

例2、已知方程2x -(m +1)x +m =0有两个不等正实根,求实数m 的取值范围。

2

解:由

∆>0⎧2

⎧m +1-8m >0()⎪

⎧⎪⎪-(m +1)⎪m 3+->0 ⇒

m >-1⇒⇒

⎨⎨⎨

2 2m >0⎪⎩⎪⎪m >0f (0)>0⎩⎪⎩

0

m >3+

例3、已知二次函数y =(m +2)x 2-(2m +4)x +(3m +3)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 (m +2) f (1)

例4、已知二次方程mx +(2m -3)x +4=0只有一个正根且这个根小于1,求实数m 的取值范围。

2

1

即为所求的范围。 2

解:由题意有方程在区间(0,1)上只有一个正根,则f (0) f (1)

1

即为所3

(注:本题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

22

设有一元二次函数y=ax+bx+c(a≠0) ,判别式Δ=b-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x 1<x 2.一元二次函数y=f(x)与x 轴交点x 1,x 2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 <

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.

22

设f (x )=ax+bx +c (a >0),方程ax +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) (1) 预习题

2

1. 设有一元二次函数y =2x -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?

2

解:经配方有y =2(x-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.

22

2. 设有一元二次函数y =2x -4ax+2a+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.

2

解:经配方有y =2(x-a)+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.

22

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

2

其中,a ≤3.5时,y max =f(4)=2a -16a+35.

2

a ≥3.5时,y max =f(3)=2a -12a+21.

22

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

2

例1.设有一元二次方程x +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x 2,一负根x 1,显然x 1、x 2<0,依违达定理有m+2<0. ∴ m<-2.

反思回顾:x 1、x 2<0条件下,ac <0,因此能保证△>0.

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

依韦达定理有

(m+2)+2(m-1)+1<0.

(3)若x 1>0,x 2>0,则x 1+x2>0且x 1,x 2>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

解:负数根首先是实数根,∴

有两个负数根?

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) (3) 应用题

2

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

2

解:设f (x )=x+(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.

2

例2.已知关于x 方程:x -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.

2

解:设f (x )=x-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:

<1,β>2.

2

例3.m 为何实数时,关于x 的方程x +(m-2)x +5-m=0的一个实根大于2,另一个实根小于2.

2

解:设f (x )=x+(m-2)x +5-m ,如图,原方程一个实根大于2,另一个实根小于2的充要条件是f (2)<0,即4+2(m-2)+5-m <0.解得m <-5.所以当m <-5时,方程的一个实根大于2,另一个实根小于2.

(4) (4) 提高题 例1.已知函数

的图象都在x 轴上方,求实数k 的取值范围.

解:(1)当

,则所给函数为二次函数,图象满足:

,即

解得:

(2)当 若

,则

时,

的图象不可能都在x 轴上方,∴

,则y =3的图象都在x 轴上方

由(1)(2)得:

反思回顾:此题没有说明所给函数是二次函数,所以要分情况讨论.

22

例2.已知关于x 的方程(m-1)x -2mx +m +m-6=0有两个实根α,β,且满足0<α<1<β,求实数m 的取值范围.

22

解:设f(x)=x-2mx+m+m-6,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的条件是

解得

2

例3.已知关于x 的方程3x -5x +a=0的有两个实根α,β,满足条件α∈(-2,0),β∈(1,3),求实数a 的取值范围.

2

解:设f (x )=3x-5x +a ,由图象特征可知方程f (x )=0的两根α,β,并且α∈(-2,0),β∈(1,3)的

解得-12<a <0. 四、课后演武场

2

1. 已知方程(m -1)x +3x -1=0的两根都是正数,则m 的取值范围是( B )

A .

B .

C .

D .

2. 方程 x +(m -1) x +(m -2)=0的一个根比1大,另一个根比-1小,则m 的取值范围是( C ) A .0<m <2 B .-3<m <1 C .-2<m <0 D .-1<m <1 3. 已知方程

有两个不相等的实数根,则k 的取值范围是( C )

22

A .

B .

C .

2

D .

4.已知关于x 的方程3x +(m-5)x +7=0的一个根大于4,而另一个根小于4,求实数m 的取值范围.

可知方程f (x )=0的一根大于4,另一根小于4的充要条件是:f (4)<0)

2

5.已知关于x 的方程x +2mx +2m +3=0的两个不等实根都在区间(0,2)内,求实数m 的取值范围.

征可知方程f (x )=0的两根都在(0,2)内的充要条件是

2、二次函数在闭区间[m , n ]上的最大、最小值问题探讨

设f (x )=ax +bx +c =0(a >0),则二次函数在闭区间[m , n ]上的最大、最小值有如下的分布情况:

2

对于开口向下的情况,讨论类似。其实无论开口向上还是向下,都只有以下两种结论: (1)若-

b ⎧⎫⎧⎫⎛b ⎫⎛b ⎫

∈[m , n ],则f (x )max =max ⎨f (m ), f -⎪, f (n )⎬,f (x )min =min ⎨f (m ), f -⎪, f (n )⎬; 2a ⎝2a ⎭⎝2a ⎭⎩⎭⎩⎭

(2)若-

b

∉[m , n ],则f (x )max =max {f (m ), f (n )},f (x )min =min {f (m ), f (n )} 2a

另外,当二次函数开口向上时,自变量的取值离开对称轴越远,则对应的函数值越大;反过来,当二次函数开口向下时,自变量的取值离开对称轴轴越远,则对应的函数值越小。

二次函数在闭区间上的最值练习

二次函数在闭区间上求最值,讨论的情况无非就是从三个方面入手:开口方向、对称轴以及闭区间,以下三个例题各代表一种情况。

例1、函数f (x )=ax -2ax +2+b (a ≠0)在[2,3]上有最大值5和最小值2,求a , b 的值。

2

解:对称轴x 0=1∉[2,3],故函数f (x )在区间[2,3]上单调。 (1)当a >0时,函数f (x )在区间[2,3]上是增函数,故⎨

⎧⎧3a +b +2=5⎧a =1⎪f (x )max =f (3) ⇒ ⎨ ⇒ ⎨; f x =f 2()⎪⎩2+b =2⎩b =0⎩()min

⎧⎧b +2=5⎪f (x )max =f (2)(2)当a

例2、求函数f (x )=x -2ax +1, x ∈[1,3]的最小值。

2

⎧a =-1

⎨b =3⎩

解:对称轴x 0=a

(1)当a

2

(3)当a >3时,y min =f (3)=10-6a

改:1.本题若修改为求函数的最大值,过程又如何?

解:(1)当a

2.本题若修改为求函数的最值,讨论又该怎样进行?

解:(1)当a

(2)当1≤a

2

(3)当2≤a

2

(4)当a ≥3时, f (x )max =f (1)=2-2a ,f (x )min =f (3)=10-6a 。

例3、求函数y =x 2-4x +3在区间[t , t +1]上的最小值。 解:对称轴x 0=2

(1)当22时,y min =f (t )=t 2-4t +3; (2)当t ≤2≤t +1即1≤t ≤2时,y min =f (2)=-1; (3)当2>t +1即t

例4、讨论函数f (x )=x 2+x -a +1的最小值。

⎧x 2+x -a +1, x ≥a

解:f (x )=x +x -a +1=⎨2,这个函数是一个分段函数,由于上下两段上的对称轴分别为

x

2

直线x =-

111111

,x =,当a

222222

因此,(1)当a

1⎛1⎫3

时,f (x )min =f -⎪=-a ; 2⎝2⎭4

(2)当-

11

≤a

时,f (x )min =f ⎪=+a 2⎝2⎭4

(3)当a ≥

二次函数根的分布

二次函数根的分布是二次函数中的重要内容。这部分知识在初中代数中虽有所涉

及,但尚不够系统和完整,且解决的方法偏重于二次方程根的判别式和根与系数关系定理(韦达定理)的运用。下面我们将主要结合二次函数图象的性质,分两种情况系统地介绍二次函数根的分布的充要条件及其运用。 一.一元二次方程根的基本分布——零分布

所谓一元二次方程根的零分布,指的是方程的根相对于零的关系。比如二次方程

有一正根,有一负根,其实就是指这个二次方程一个根比零大,一个根比零小,或者说,这两个根分布在零的两侧。

设一元二次方程ax 2+bx +c =0(a ≠0)的两个实根为x 1,x 2,且x 1≤x 2。

⎪∆=b 2-4ac ≥0⎪

b

【定理1】x 1>0, x 2>0,则⎪x +x =->0 ⎨12

a ⎪

c ⎪x x =>012⎪a ⎩2

例1若一元二次方程(m -1) x +2(m +1) x -m =0有两个正根,求m 的取值范围。 ⎧

⎪∆=b 2-4ac ≥0⎪

b

【定理2】x 1

a ⎪

c ⎪x x =>012⎪a ⎩

【定理3】x 1

a

例3 k 在何范围内取值,一元二次方程kx 2+3kx +k -3=0有一个正根和一个负根?

b

【定理4】 1) x 1=0,x 2>0⇔c =0且

a b

2) x 10。

a

2

例4若一元二次方程kx +(2k -1) x +k -3=0有一根为零,则另一根是正根还是负根?

二.一元二次方程的非零分布——k 分布

设一元二次方程ax 2+bx +c =0(a ≠0)的两实根为x 1,x 2,且x 1≤x 2。k 为常数。则一元二次方程根的k 分布(即x 1,x 2相对于k 的位置)有以下若干定理。

⎪∆=b 2-4ac ≥0⎪

【定理1】k 0

b ⎪->k

⎪∆=b 2-4ac ≥0⎪

【定理2】x 1≤x 20

⎪b ⎪-

【定理3】

x 1

(k )

【定理4】有且仅有k 1

1(或x 2)

⎧a >0⎧a 0⎪f (k )

11⎪⎪⎪⎪k 0 ⎪f (p ) 0

11

⎪⎪⎪⎩f (p 2) >0⎪⎩f (p 2)

此定理可直接由定理4推出,请自证。

⎧⎧2⎪∆=b -4ac ≥0⎪∆=b 2-4ac ≥0⎪⎪a >0⎪⎪a

⎪【定理6】k 10⎨1⎨f (k 1)

⎪f (k ) >0⎪f (k )

22

⎪⎪

b b ⎪⎪k

1. 方程x 2+2px+1=0有一个根大于1,一个根小于1,求p 的取值范围

2. 若关于x 的方程x 2+(k-2)x+2k-1=0的两实根中,一根在0和1之间,另一根在1和2之间,求实数k 的取值范围

3. 方程mx 2+2(m+1)x+m+3=0仅有一个负根,求m 的取值范围

4. 若关于x 的方程kx 2-(2k+1)x-3=0在(-1,1)和(1,3)内各有一个实根,求k 的取值范围 5. 已知集合A={x|x2+(2-a)x+1=0},若A ⊆R +,求a 的取值范围 6. 已知A={x| x2+2x+2-p=0},且A ∩R +=φ,求p 的取值范围 7. 已知x 2+2(m+3)x+2m+14=0有两实根,且都在[1,3]外,求m 范围 8. 若方程2ax 2 -x-1=0在(0,1)内恰好有一个实根,求a 的范围 9. 方程ax 2 -2(a+1)x+a-1=0,是否存在实数a 使它的两根都大于1

10. 若二次函数y=-x 2+mx-1的图像与两端点为A(0,3),B(3,0)的线段AB 有两个不同的交点,求m 的范围

11. 已知f(x)=mx2+(m-3)x+1的图像的零点至少一个在原点右侧,求m 的取值范围

二次方程根的分布与二次函数在闭区间上的最值归纳

2ax +bx +c =0根的分布情况 1、一元二次方程

设方程ax +bx +c =0(a ≠0)的不等两根为x 1, x 2且x 1

2

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)

表一:(两根与0的大小比较即根的正负情况)

需满足的条件是

根在区间上的分布还有一种情况:两根分别在区间(m , n )外,即在区间两侧x 1n ,(图形分别如下)

(1)a >0时,⎨

⎧⎧⎪f (m )0

; (2)a

⎪⎪⎩f (n )0

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(m , n )内有以下特殊情况:

1︒ 若f (m )=0或f (n )=0,则此时f (m ) f (n )

可以求出另外一根,然后可以根据另一根在区间(m , n )内,从而可以求出参数的值。如方程mx -(m +2)x +2=0

2

在区间(1,3)上有一根,因为f (1)=0,所以mx 2-(m +2)x +2=(x -1)(mx -2),另一根为得

22

,由1

m m

2

2︒ 方程有且只有一根,且这个根在区间(m , n )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

x 2-4mx +2m +6=0有且一根在区间(-3, 0)内,求m 的取值范围。分析:①由f (-3) f (0)

(14m +15)(m +3)

m =-1时,根x =-2∈(-3,0),即m =-1满足题意;当m =

综上分析,得出-3

153

33

时,根x =3∉(-3,0),故m =不满足题意;22

15

或m =-1 14

根的分布练习题

例1、已知二次方程(2m +1)x -2mx +(m -1)=0有一正根和一负根,求实数m 的取值范围。

2

解:由 (2m +1) f (0)

1

例2、已知方程2x -(m +1)x +m =0有两个不等正实根,求实数m 的取值范围。

2

解:由

∆>0⎧2

⎧m +1-8m >0()⎪

⎧⎪⎪-(m +1)⎪m 3+->0 ⇒

m >-1⇒⇒

⎨⎨⎨

2 2m >0⎪⎩⎪⎪m >0f (0)>0⎩⎪⎩

0

m >3+

例3、已知二次函数y =(m +2)x 2-(2m +4)x +(3m +3)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 (m +2) f (1)

例4、已知二次方程mx +(2m -3)x +4=0只有一个正根且这个根小于1,求实数m 的取值范围。

2

1

即为所求的范围。 2

解:由题意有方程在区间(0,1)上只有一个正根,则f (0) f (1)

1

即为所3

(注:本题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

22

设有一元二次函数y=ax+bx+c(a≠0) ,判别式Δ=b-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x 1<x 2.一元二次函数y=f(x)与x 轴交点x 1,x 2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 <

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.

22

设f (x )=ax+bx +c (a >0),方程ax +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) (1) 预习题

2

1. 设有一元二次函数y =2x -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?

2

解:经配方有y =2(x-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.

22

2. 设有一元二次函数y =2x -4ax+2a+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.

2

解:经配方有y =2(x-a)+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.

22

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

2

其中,a ≤3.5时,y max =f(4)=2a -16a+35.

2

a ≥3.5时,y max =f(3)=2a -12a+21.

22

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

2

例1.设有一元二次方程x +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x 2,一负根x 1,显然x 1、x 2<0,依违达定理有m+2<0. ∴ m<-2.

反思回顾:x 1、x 2<0条件下,ac <0,因此能保证△>0.

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

依韦达定理有

(m+2)+2(m-1)+1<0.

(3)若x 1>0,x 2>0,则x 1+x2>0且x 1,x 2>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

解:负数根首先是实数根,∴

有两个负数根?

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) (3) 应用题

2

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

2

解:设f (x )=x+(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.

2

例2.已知关于x 方程:x -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.

2

解:设f (x )=x-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:

<1,β>2.

2

例3.m 为何实数时,关于x 的方程x +(m-2)x +5-m=0的一个实根大于2,另一个实根小于2.

2

解:设f (x )=x+(m-2)x +5-m ,如图,原方程一个实根大于2,另一个实根小于2的充要条件是f (2)<0,即4+2(m-2)+5-m <0.解得m <-5.所以当m <-5时,方程的一个实根大于2,另一个实根小于2.

(4) (4) 提高题 例1.已知函数

的图象都在x 轴上方,求实数k 的取值范围.

解:(1)当

,则所给函数为二次函数,图象满足:

,即

解得:

(2)当 若

,则

时,

的图象不可能都在x 轴上方,∴

,则y =3的图象都在x 轴上方

由(1)(2)得:

反思回顾:此题没有说明所给函数是二次函数,所以要分情况讨论.

22

例2.已知关于x 的方程(m-1)x -2mx +m +m-6=0有两个实根α,β,且满足0<α<1<β,求实数m 的取值范围.

22

解:设f(x)=x-2mx+m+m-6,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的条件是

解得

2

例3.已知关于x 的方程3x -5x +a=0的有两个实根α,β,满足条件α∈(-2,0),β∈(1,3),求实数a 的取值范围.

2

解:设f (x )=3x-5x +a ,由图象特征可知方程f (x )=0的两根α,β,并且α∈(-2,0),β∈(1,3)的

解得-12<a <0. 四、课后演武场

2

1. 已知方程(m -1)x +3x -1=0的两根都是正数,则m 的取值范围是( B )

A .

B .

C .

D .

2. 方程 x +(m -1) x +(m -2)=0的一个根比1大,另一个根比-1小,则m 的取值范围是( C ) A .0<m <2 B .-3<m <1 C .-2<m <0 D .-1<m <1 3. 已知方程

有两个不相等的实数根,则k 的取值范围是( C )

22

A .

B .

C .

2

D .

4.已知关于x 的方程3x +(m-5)x +7=0的一个根大于4,而另一个根小于4,求实数m 的取值范围.

可知方程f (x )=0的一根大于4,另一根小于4的充要条件是:f (4)<0)

2

5.已知关于x 的方程x +2mx +2m +3=0的两个不等实根都在区间(0,2)内,求实数m 的取值范围.

征可知方程f (x )=0的两根都在(0,2)内的充要条件是

2、二次函数在闭区间[m , n ]上的最大、最小值问题探讨

设f (x )=ax +bx +c =0(a >0),则二次函数在闭区间[m , n ]上的最大、最小值有如下的分布情况:

2

对于开口向下的情况,讨论类似。其实无论开口向上还是向下,都只有以下两种结论: (1)若-

b ⎧⎫⎧⎫⎛b ⎫⎛b ⎫

∈[m , n ],则f (x )max =max ⎨f (m ), f -⎪, f (n )⎬,f (x )min =min ⎨f (m ), f -⎪, f (n )⎬; 2a ⎝2a ⎭⎝2a ⎭⎩⎭⎩⎭

(2)若-

b

∉[m , n ],则f (x )max =max {f (m ), f (n )},f (x )min =min {f (m ), f (n )} 2a

另外,当二次函数开口向上时,自变量的取值离开对称轴越远,则对应的函数值越大;反过来,当二次函数开口向下时,自变量的取值离开对称轴轴越远,则对应的函数值越小。

二次函数在闭区间上的最值练习

二次函数在闭区间上求最值,讨论的情况无非就是从三个方面入手:开口方向、对称轴以及闭区间,以下三个例题各代表一种情况。

例1、函数f (x )=ax -2ax +2+b (a ≠0)在[2,3]上有最大值5和最小值2,求a , b 的值。

2

解:对称轴x 0=1∉[2,3],故函数f (x )在区间[2,3]上单调。 (1)当a >0时,函数f (x )在区间[2,3]上是增函数,故⎨

⎧⎧3a +b +2=5⎧a =1⎪f (x )max =f (3) ⇒ ⎨ ⇒ ⎨; f x =f 2()⎪⎩2+b =2⎩b =0⎩()min

⎧⎧b +2=5⎪f (x )max =f (2)(2)当a

例2、求函数f (x )=x -2ax +1, x ∈[1,3]的最小值。

2

⎧a =-1

⎨b =3⎩

解:对称轴x 0=a

(1)当a

2

(3)当a >3时,y min =f (3)=10-6a

改:1.本题若修改为求函数的最大值,过程又如何?

解:(1)当a

2.本题若修改为求函数的最值,讨论又该怎样进行?

解:(1)当a

(2)当1≤a

2

(3)当2≤a

2

(4)当a ≥3时, f (x )max =f (1)=2-2a ,f (x )min =f (3)=10-6a 。

例3、求函数y =x 2-4x +3在区间[t , t +1]上的最小值。 解:对称轴x 0=2

(1)当22时,y min =f (t )=t 2-4t +3; (2)当t ≤2≤t +1即1≤t ≤2时,y min =f (2)=-1; (3)当2>t +1即t

例4、讨论函数f (x )=x 2+x -a +1的最小值。

⎧x 2+x -a +1, x ≥a

解:f (x )=x +x -a +1=⎨2,这个函数是一个分段函数,由于上下两段上的对称轴分别为

x

2

直线x =-

111111

,x =,当a

222222

因此,(1)当a

1⎛1⎫3

时,f (x )min =f -⎪=-a ; 2⎝2⎭4

(2)当-

11

≤a

时,f (x )min =f ⎪=+a 2⎝2⎭4

(3)当a ≥

二次函数根的分布

二次函数根的分布是二次函数中的重要内容。这部分知识在初中代数中虽有所涉

及,但尚不够系统和完整,且解决的方法偏重于二次方程根的判别式和根与系数关系定理(韦达定理)的运用。下面我们将主要结合二次函数图象的性质,分两种情况系统地介绍二次函数根的分布的充要条件及其运用。 一.一元二次方程根的基本分布——零分布

所谓一元二次方程根的零分布,指的是方程的根相对于零的关系。比如二次方程

有一正根,有一负根,其实就是指这个二次方程一个根比零大,一个根比零小,或者说,这两个根分布在零的两侧。

设一元二次方程ax 2+bx +c =0(a ≠0)的两个实根为x 1,x 2,且x 1≤x 2。

⎪∆=b 2-4ac ≥0⎪

b

【定理1】x 1>0, x 2>0,则⎪x +x =->0 ⎨12

a ⎪

c ⎪x x =>012⎪a ⎩2

例1若一元二次方程(m -1) x +2(m +1) x -m =0有两个正根,求m 的取值范围。 ⎧

⎪∆=b 2-4ac ≥0⎪

b

【定理2】x 1

a ⎪

c ⎪x x =>012⎪a ⎩

【定理3】x 1

a

例3 k 在何范围内取值,一元二次方程kx 2+3kx +k -3=0有一个正根和一个负根?

b

【定理4】 1) x 1=0,x 2>0⇔c =0且

a b

2) x 10。

a

2

例4若一元二次方程kx +(2k -1) x +k -3=0有一根为零,则另一根是正根还是负根?

二.一元二次方程的非零分布——k 分布

设一元二次方程ax 2+bx +c =0(a ≠0)的两实根为x 1,x 2,且x 1≤x 2。k 为常数。则一元二次方程根的k 分布(即x 1,x 2相对于k 的位置)有以下若干定理。

⎪∆=b 2-4ac ≥0⎪

【定理1】k 0

b ⎪->k

⎪∆=b 2-4ac ≥0⎪

【定理2】x 1≤x 20

⎪b ⎪-

【定理3】

x 1

(k )

【定理4】有且仅有k 1

1(或x 2)

⎧a >0⎧a 0⎪f (k )

11⎪⎪⎪⎪k 0 ⎪f (p ) 0

11

⎪⎪⎪⎩f (p 2) >0⎪⎩f (p 2)

此定理可直接由定理4推出,请自证。

⎧⎧2⎪∆=b -4ac ≥0⎪∆=b 2-4ac ≥0⎪⎪a >0⎪⎪a

⎪【定理6】k 10⎨1⎨f (k 1)

⎪f (k ) >0⎪f (k )

22

⎪⎪

b b ⎪⎪k

1. 方程x 2+2px+1=0有一个根大于1,一个根小于1,求p 的取值范围

2. 若关于x 的方程x 2+(k-2)x+2k-1=0的两实根中,一根在0和1之间,另一根在1和2之间,求实数k 的取值范围

3. 方程mx 2+2(m+1)x+m+3=0仅有一个负根,求m 的取值范围

4. 若关于x 的方程kx 2-(2k+1)x-3=0在(-1,1)和(1,3)内各有一个实根,求k 的取值范围 5. 已知集合A={x|x2+(2-a)x+1=0},若A ⊆R +,求a 的取值范围 6. 已知A={x| x2+2x+2-p=0},且A ∩R +=φ,求p 的取值范围 7. 已知x 2+2(m+3)x+2m+14=0有两实根,且都在[1,3]外,求m 范围 8. 若方程2ax 2 -x-1=0在(0,1)内恰好有一个实根,求a 的范围 9. 方程ax 2 -2(a+1)x+a-1=0,是否存在实数a 使它的两根都大于1

10. 若二次函数y=-x 2+mx-1的图像与两端点为A(0,3),B(3,0)的线段AB 有两个不同的交点,求m 的范围

11. 已知f(x)=mx2+(m-3)x+1的图像的零点至少一个在原点右侧,求m 的取值范围


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