判别式及其应用
发布时间:2012-9-23 18:24:33 浏览次数:229

 

 
 
第九讲 判别式及其应用
 
 
    一元二次方程的根的判别式()是重要的基础知识,它不仅能用于直接判定根的情况,而且在二次三项式、二次不等式、二次函数等方面有着重要的应用,是初中数学中的一个重要内容,在高中数学中也有许多应用.熟练掌握它的各种用法,可提高解题能力和知识的综合应用能力. 

  1.判定方程根的情况

  1 已知方程x2-2x-m=0没有实数根,其中m是实数.试判定方程x2+2mx+m(m+1)=0有无实数根.

   因为方程x2-2x-m=0无实数根,所以

1=(-2)2-4×(-m)=4+4m0

  m-1

  因为

2=(2m)2-4m(m+1)=-4m0

  所以方程x2+2mx+m(m+1)=0有两个不相等的实根.

  2 已知常数a为实数,讨论关于x的方程

(a-2)x2+(-2a+1)x+a=0

  的实数根的个数情况.

  a2时,原方程为一元二次方程,其判别式

=(-2a+1)2-4(a-2)a=4a+1

  说明 对于一个二次项系数含参数的方程,要按照二次项系数为零或不为零来讨论根的情况,前者为一次方程,后者为二次方程,不能一上来就用判别式. 

  2.确定方程中系数的值或范围

  3 关于x的一元二次方程

    

  有实根,其中a是实数,求a99+x99的值.

   因为方程有实根,所以

 

  -a2-2a-10

  因为-(a+1)20,所以a+1=0a=-1

  a=-1时,原方程为x2-2x+1=0x=1,所以

a99+x99=(-1)99+199=0

  4 若方程

x2+2(1+a)x+3a2+4ab+4b2+2=0

  有实根,求ab的值.

   因为方程有实根,所以它的判别式

=4(1+a)2-4(3a2+4ab+4b2+2)0

  化简后得

2a2+4ab+4b2-2a+10

  所以        (a+2b)2+(a-1)20

  

  说明 在本题中,只有一个不等式而要求两个值,通常是通过配方把这个不等式变形为“若干个非负数之和小于等于零”,从而可以得到一个方程组,进而求出要求的值.

  5 ABC的一边长为5,另两边长恰是方程

2x2-12x+m=0

  的两个根,求m的取值范围.

   设△ABC的三边分别为abc,且a=5,由

=122-4·2·m=144-8m0

    并且不等式

25=a2(b-c)2=(b+c)2-4bc=36-2m

    .求某些方程或方程组的解

  6 求方程5x2+5y2+8xy+2y-2x+2=0的实数解.

   先把y看作是常数,把原方程看成是关于x的一元二次方程,即

5x2+(8y-2)x+(5y2+2y+2)=0

  因为x是实数,所以判别式

=(8y-2)2-4·5·(5y2+2y+2)0

  化简后整理得

y2+2y+10

  (y+1)20,从而y=-1.将y=-1代入原方程,得

5x2-10x+5=0

  x=1.所以,原方程的实数解为x=1y=-1

  说明 (1)本题也可以把x看作常数,把方程写成关于y的一元二次方程,再用判别式来求解.

  (2)本题还可以用配方的方法,把原方程变形为

4(x+y)2+(x-1)2+(y+1)2=0

  从而x=1y=-1

  7 解方程组

    

   引入待定系数k,由k·①+②得

 

  或写成

 

     =(k+4)2-4(k+7)(k-1)=0

       即

 

  

  4.证明不等式,求最大值和最小值

  用判别式证明不等式,常常把要证明的内容通过韦达定理以及其他代数变形手段,放到某个一元二次方程的系数中去.

  

(x-3)2+(kx-3)2=6

         (k2+1)x2-6(k+1)x+12=0

  将它看成关于x的一元二次方程.因x是实数,所以

=36(k+1)2-48(k2+1)0

      k2-6k+10

          由于

    

  所以 yx2+(y-2)x+y=0

  上式可以看成关于x的一元二次方程.因x为实数,所以

=(y-2)2-4y20

  即     3y2+4y-40

(3y-2)(y+2)0

  y=-2时,代入yx2+(y-2)x+y=0中,得x=-1,即x=-1时,y=10 实数abc满足a+b+c=2,且对任何实数t,都有不等式

-t2+2tab+bc+ca9t2-18t+10

   因为对任何实数t,有

-t2+2t=-(t-1)2+11

9t2-18t+10=9(t-1)2+11

  t=1时,便有

1ab+bc+ca1

  所以       ab+bc+ca=1

  由于a+b=2-c,于是

ab=1-c(a+b)=1-c(2-c)=(c-1)2

  于是ab是一元二次方程

t2-(2-c)t+(c-1)2=0

  的两个实数根.所以

=(2-c)2-4(c-1)20

  3c2-4c0

    

练习九

  1.选择:

  (1)某一元二次方程根的判别式△=2m2-6m+5,此方程根的情况是[  ]

  (A)有两个不相等的实根

  (B)有两个相等的实根

  (C)没有实根

  (D)由实数m的值而定

  (2)关于x的方程2kx2+(8k+1)x=-8k有两个实根,则k的取值范围是[  ]

  如果关于x的方程mx2-2(m+2)x+m+5=0没有实根,那么关于x的方程(m-5)x2-2(m+2)x+m=0的实根个数为 [  ]

  (A)2      (B)1

  (C)0      (D)不确定

  (4)方程(x+1)2+(y-2)2=1的整数解有 [  ]

  (A)1      (B)2

  (C)4      (D)无数组

  (5)x0是一元二次方程ax2+bx+c=0(a0)的根,则判别式△=b2-4ac与平方式M=(2ax0+b)2的关系是 [  ]

  (A)△>M       (B)=M

  (C)△<M       (D)不确定

  2.填空:

  (1)关于x的方程(a2-4)x2-2(a+2)x+1=0

  恰有一个实根,则a=____

  (2)m是不为0的整数,二次方程mx2-(m-1)x+1=0有有理根,则m=____

  (3)m=____时,二次方程(m2-2)x2-2(m+1)x+1=0

  有两个不等的实数根.

  (4)pq是正数,如果方程x2+px+q=0的两个根之差是1,那么p=____

  (5)x为实数,且有4y2+4xy+x+6=0,则使y取实数值的所有x值的范围是____

  3.求方程5x2-12xy+10y2-6x-4y+13=0的实数解.

  4.解方程组

       .已知ab是整数,x2-ax+3-b=0有两个不相等的实根,x2+(6-a)x+7-b=0有两个相等的实根,x2+(4-a)x+5-b=0没有实根,求ab的值.

  6.已知a是实数,且关于x的方程x2-ax+a=0有两个实根uv,求证:u2+v22(u+v)