一元二次方程的求根公式及根與系數(shù)的關(guān)系,是初中數(shù)學(xué)中的重要組成部分。我們知道,一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)在?駐=b2-4ac?叟0時(shí),兩根分別為x1=■和x2=■且x1+x2=-■,x1·x2=■,但很少講到兩根之差是什么?,F(xiàn)在,就來(lái)推導(dǎo)一下:x1-x2=■-■=■,即x1-x2=■,這也可以作為一元二次方程根與系數(shù)關(guān)系的另一公式。它在中學(xué)數(shù)學(xué)中的應(yīng)用很多,尤其是在解決二次曲線中與弦長(zhǎng)有關(guān)問題時(shí)常常用到。
例1:求直線y=x-1與拋物線y=-■x2的兩交點(diǎn)間距離。
解:設(shè)直線y=x-1與拋物線y=-■x2的兩交點(diǎn)分別為A(x1,y1),B(x2,y2),由y=x-1y=■x■,得x2+4x-4=0,即?駐=42-4×1×(-4)=32,則x1-x2=■=■,又y1=x1-1,y2=x2-1,故y1-y2=|(x1-1)-(x2-1)|=x1-x2=■,所以:|AB|=■=■=■=8,即:直線y=x-1與拋物線y=-■x■的兩交點(diǎn)間距離為8。由此例推廣到一般就有:若直線y=kx+b(k存在)與二次曲線y=f(x,y)相交于兩點(diǎn)A(x1,y1),B(x2,y2),則弦AB的長(zhǎng)d=■x1-x2=■■。
例2:已知直線x-y-4=0與圓x2+y2-12x-4y+24=0相交與A、B兩點(diǎn),求|AB|。
解:設(shè)交點(diǎn)坐標(biāo)分別為A(x1,y1)、B(x2,y2),聯(lián)立方程組:x-y-4=0x2+y2-12x-4y+24=0,消去y并整理得x2-12x+28=0,則兩交點(diǎn)的橫坐標(biāo)x1、x2就為這個(gè)一元二次方程的兩根,又?駐=(-12)2-4×1×28=32gt;0,故x1-x2=■=■,所以,所求弦長(zhǎng)|AB|=■x1-x2=■·■=■=8。
例3:已知直線y=x+m被橢圓4x2+y2=1截得的弦長(zhǎng)為■,求實(shí)數(shù)m的值。
解:設(shè)已知弦的兩端點(diǎn)坐標(biāo)分別為A(x1,y1),B(x2,y2),聯(lián)立方程組:y=x+m4x2+y2=1,消元整理得:5x2+2mx+m2-1=0,則x1、x2就為這個(gè)一元二次方程的兩根,且?駐=(2m)2-4×5×(m2-1)=20-16m2,又弦長(zhǎng)|AB|=■■=■·■=■=■,解得:m=±■。當(dāng)k=0時(shí),得到相交弦平行于x軸或與x軸重合的特例,這時(shí)弦長(zhǎng)d=x1-x2=■。
例4:已知拋物線y=ax2+bx+c的頂點(diǎn)為(1,-1),且拋物線與x軸的兩交點(diǎn)間的距離為d,當(dāng)d=■時(shí),求其解析式。
解:根據(jù)題意,可設(shè)所求拋物線為y=a(x-1)2-1,即y=ax2-2ax+a-1,拋物線與x軸的兩交點(diǎn)橫坐標(biāo)分別為x1、x2是方程ax2-2ax+a-1=0的兩根,則d=x1-x2=■=■=■=■,即■=■,解得:a=■。所以,所求拋物線的解析式為y=■x2-■x+■.
例5:已知二次函數(shù)y=x2+(m+1)x+m-9,求:(1)m為何值時(shí),拋物線與x軸的兩交點(diǎn)間的距離為10;(2)m為何值時(shí),拋物線與x軸的兩交點(diǎn)間的距離最小,且最小距離為多少?
解:∵?駐=(m+1)2-4(m-9)=m2+2m+1-4m+36=(m-1)2+36gt;0,∴已知拋物線恒與x軸相交且有兩交點(diǎn),設(shè)這兩交點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為x1、x2,則兩交點(diǎn)間的距離d=x1-x2=■=■=■。(1)由d=■=10,得(m-1)2+36=100,即(m-1)2=64,解得:m=9或m=-7,所以m=9或m=-7時(shí),拋物線與軸的兩交點(diǎn)間的距離為10;(2)由d=■, 得當(dāng)m=1時(shí),d有最小值,即m=1時(shí),拋物線與x軸的兩交點(diǎn)間的距離最小,且最小距離為dmin=■=6.
(江蘇省溧水中等專業(yè)學(xué)校)