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根和系数有什么关系(两道中等难度的函数题)

福瑞号2022-12-07 19:36:11问答百科116

当我们学习一元一次方程的时候,知道一元一次方程中只有一个未知数,求解就变得相对容易。而对于一元二次方程,它的难点不仅是求解方程的两个根,也要面对各种类型的求解,有时候方程只有一个实数根,或者方程没有实数根。如果画出二次函数的抛物线,方程相关知识就变得很直观。

根和系数有什么关系(两道中等难度的函数题)-图1

图1:抛物线图像

下面通过两个例题来讲解根与系数的关系,抛物线方程的求解。

一、根与系数关系的求解

一般一元二次方程的通用式子是ax^2+bx+c,对它进行变换的目的是为着求解题目中的相关系数,这个函数可以进行各种变换,每一种变换都要获得特定的目的,而对于初学二次函数的学生,要能够独立进行变换,而不是直接把课本上的变换结果直接写出来。

1、变换成两个一次项的乘积

在方程ax^2+bx+c=0中,如果求根公式大于等于0,可以进行变换,变换的过程其实就是对方程式进行因式分解,这里用到因式分解的知识,也是以前和大家所讲的一元二次方程的“难点”就是涉及到的知识点很多很多。

ax^2+bx+c=a(x+x1)(x+x2),这个式子的得到可以使用十字相乘法而获得,这个式子中的x1,x2假设是方程的两个根。十字相乘法是因式分解中使用最多的一种,特别在一元二次方程中。

根和系数有什么关系(两道中等难度的函数题)-图2

图2:十字相乘法解题

2、变换成完全平方式的类型

ax^2+bx+c=a(x+h)^2+k,这个式子的应用主要是帮助看到这个函数的对称轴和顶点。这个式子在抛物线求顶点,求对称轴中经常用到,而且在一元二次方程中求最值也常用到。

ax^2+bx+c=a(x+x1)(x+x2) (第一种类型)

x^2+px+q=(x+x1)(x+x2) (第二种类型)

在第一种类型中,两根之和是-b/a,两根之积是c/a;而第二种类型中两根之和是-p,两根之积是q.

下面这道题具有代表性,从这个解题过程中,了解根与系数关系的基本解法。

根和系数有什么关系(两道中等难度的函数题)-图3

图3:判别式的基础

例题1:设x1,x2是方程2x^2-4mx+2m^2+3m-2的两个实数根,当m为何值时,x1^2+x2^2有最小值,并求出最小值是多少。

解析:这道题目是一道综合题,不但考察学生对根与系数关系的理解,还考察根与系数关系的计算,还间接考察不等式的求解。

从题目中看到方程中有x,m两个未知数,题目重点是求出m的值,可以这样求解:

x1+x2=4m/2=2m,x1x2=(2m^2+3m-2)/2

x1^2+x2^2=(x1+x2)^2-2x1x2=4m^2-2x(2m^2+3m-2)/2=2m^2-3m+4

=2(m-3/4)^2+7/8(上文提到这种式子是求最值时使用)

要注意一个细节,否则会出错,题目中讲到有两个实数根,则判别式一定是≥0的数,则(4m)2-4x2x2m^2+3m-2=-24m+16,-24m+16≥0,m≤2/3.

x1^2+x2^2=2(m-3/4)^2+7/8中一般情况下最小值时7/8,当取最小值时m=3/4,而题目中限定条件是m≤2/3,所以只有m=2/3时才有最小值,通过计算可得最小值为:2(2/3-3/4)^2+7/8=8/9.

最后的提示:在解答根与系数的关系中,要熟练掌握x1+x2,x1x2,x1^2+x2^2,x1^3+x2^3,x1-x2等式子的计算方法。有时遇到方程两个根都大于某数,或者都小于某数,或者一个大于几,另一个小于几,这个时候要用到(x1-a)(x2-b)这样的式子求解。

根和系数有什么关系(两道中等难度的函数题)-图4

图4:根与系数的关系

二、二次函数和抛物线

二次函数与抛物线,这是初中数学的难点,它还像牛皮糖一样跟随初中生进入高中,虽然很难,还要面对,而且在高中会发散,使解题难度再次加大。但是万变不离其宗,最基本的概念要掌握:

根和系数有什么关系(两道中等难度的函数题)-图5

图5:根据抛物线与图形交点求解

例2:已知二次函数y=x^2+2(a+3)x+2a+4的图像与x轴的两个交点横坐标分别是u,v,当实数a变动时,求(u-1)^2+(v-1)^2的最小值。

解析:这个题目要求(u-1)^2+(v-1)^2的最小值,其实就是要利用方程两个交点横坐标的值来求解关于a的方程的最小值,此题中要注意一个细节,就是求根公式一定大于等于0,

解:由题目可知,求根公式≥0,则4(a+3)2-4x(2a+4)=4a^2+24a+36-8a-16

=4a^2+16a+20=4(a+2)^2+4≥4,所以a在实数范围内可以取任何值。

(u-1)^2+(v-1)^2=u^2+v^2-2(u+v)+2=(u+v)^2-2uv-2(u+v)+2

从题目中可知u+v=-2(a+3), uv=2a+4

则(u+v)^2-2uv-2(u+v)+2=4(a+3)^2-2(2a+4)+4(a+3)+2=4a^2+24a+42

=4(a+3)^2+6

根据已知a为实数可知,当a=-3时,4(a+3)^2+6有最小值6.

总结:此题用到根与系数的关系,用到判别式的运算,用到判别式的计算,用到求最小值的运算等知识点。

根和系数有什么关系(两道中等难度的函数题)-图6

图6:求根公式的应用

写在最后的话

以上作者从三个方面,介绍二次函数的基本知识,并且用中等难度的题目做实例讲解。目的是帮助基础薄弱和基础中等和基础稍好的同学,在二次函数的解题上获得提升。解答函数的题型有很多种,关键在于能够根据题目意思,快速确定用什么方法解题,遇到难题也不要害怕,要沉着应战。如果遇到很灵活的题目,要灵活使用所学的知识进行求解。

备注:本文图片来自百度网络图片

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