三個(gè)二次是指一元二次方程、一元二次不等式和二次函數(shù)。這三個(gè)二次都是中學(xué)數(shù)學(xué)的重要內(nèi)容,它們之間相互聯(lián)系,相互滲透,其中二次函數(shù)最重要,其圖象是紐帶。它將等與不等,數(shù)與形緊密結(jié)合在一起。它既包含了方程的根,又包括了不等式的解集。利用數(shù)形結(jié)合使一些數(shù)學(xué)問題得到很好的解決。
三個(gè)二次之間的關(guān)系表:
上表告訴我們:利用函數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)方程和不等式。一元二次方程的根分別對(duì)應(yīng)著二次函數(shù)與x軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo),同時(shí)對(duì)應(yīng)著一元二次不等式解集的端點(diǎn)。函數(shù)的正值區(qū)間就是不等式大于0的解集對(duì)應(yīng)著函數(shù)圖象在x軸上方各點(diǎn)橫坐標(biāo)的集合。函數(shù)的負(fù)值區(qū)間就是不等式小于0的解集對(duì)應(yīng)著的函數(shù)圖象在x軸下方各點(diǎn)的橫坐標(biāo)的集合。
下面通過例子來(lái)看這幾種關(guān)系。
一、利用方程有無(wú)根與?駐之間的關(guān)系求解
例1.當(dāng)m為何值時(shí),函數(shù)y=x2+2(m-1)x+3m2-11=0的圖象與x軸有一個(gè)交點(diǎn)、兩個(gè)交點(diǎn)、無(wú)交點(diǎn)?
分析:函數(shù)圖象與x軸有無(wú)交點(diǎn),就是對(duì)應(yīng)方程有無(wú)實(shí)數(shù)根。
一個(gè)交點(diǎn)?葑一個(gè)實(shí)根?葑?駐=0
兩個(gè)交點(diǎn)?葑兩個(gè)實(shí)根?葑?駐gt;0
無(wú)交點(diǎn)?葑無(wú)實(shí)數(shù)根?葑?駐lt;0
而?駐=[2(m-1)]2-4×1×(3m2-11)
我們來(lái)解關(guān)于m的方程或不等式可以使問題得以求解
解:?駐=[2(m-1)]2-4×1(3m2-11)=-8(m2+m-6)
當(dāng)?駐gt;0時(shí):m2+m-6lt;0 解得-3lt;mlt;2
即:當(dāng)-3lt;mlt;2時(shí)圖象與x軸兩個(gè)交點(diǎn)。
當(dāng)?駐=0時(shí):m2+m-6=0 解得m=-3或m=2
即:當(dāng)m=-3或m=2時(shí) 圖象與x軸一個(gè)交點(diǎn)。
當(dāng)?駐lt;0時(shí):m2+m-6gt;0 解得mlt;-3或mgt;2
即:當(dāng)mlt;-3或mgt;2時(shí)圖象與x軸沒有交點(diǎn)。
二、利用方程的根和不等式解集之間的關(guān)系求解
例2.已知ax2-bx-1gt;0的解集為(-■,-■)求x2-bx-alt;0的解集。
分析:∵不等式的解集端點(diǎn)對(duì)應(yīng)方程的根,即-■和-■為方程ax2-bx-1=0的兩根,由韋達(dá)定理有-■-■=■-■×(-■)=■,從而a,b可以求得。
代入x2-bx-alt;0中解不等式即可。
解:由題得-■-■=■-■×(-■)=■:解得:a=-6b=5代入x2-bx-alt;0中得:x2-5x+6lt;0
對(duì)應(yīng)方程根為x=2或x=3∴x2-5x+6lt;0的解得為(2,3)
點(diǎn)評(píng):不要孤立一方面思考,要從數(shù)形結(jié)合審題,利用轉(zhuǎn)化化歸思維,使問題得以求解。
三、利用二次函數(shù)對(duì)稱軸兩側(cè)的單調(diào)性求解
例3.二次函數(shù)f(x)的二次項(xiàng)系數(shù)為正,且f(3-x)=f(3+x)若f(2-2x2)lt;f(2+2x-2x2),求x的取值范圍。
∵ 2-2x2lt;3 2+2x-2x2=3-(x2-2x+1)=3-(x-1)2≤3
二次函數(shù)對(duì)稱軸為x=3,圖象開口向上,此函數(shù)在(-∞,+3] 上為減函數(shù)∴2-2x2gt;2+2x-x2解此不等式,從而問題得以求解。
解:∵f(3-x)=f(3+x)∵對(duì)稱軸為x=3
此函數(shù)二次項(xiàng)函數(shù)系數(shù)為正,∴在(-∞,3]上為減函數(shù)。
∵2-2x2lt;3 2+2x-x2=3-(x2-2x+1)=3-(x-1)2≤3
∴2-2x2>2+2x-x2
x2+2xlt;0 ∴-2lt;xlt;0
四、利用方程根的情況求解
例4.若方程7x2-(k+13)x+k2-k-2=0的兩根分別在(0,1)和(1,2)內(nèi),求k的取值范圍。
解析:利用圖象由題得"f(0)gt;0"①
f(1)lt;0"②
f(2)gt;0"③
由①②③解得-2lt;klt;-1或3lt;klt;4
∴k的取值范圍為(-2,-1)∪(3,4)
綜上述,在求解有關(guān)二次問題時(shí),要將三者有機(jī)結(jié)合起來(lái),特別注意數(shù)形結(jié)合,達(dá)到解決問題的目的。
?誗編輯 楊兆東