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一元二次方程根的分布是初中数学竞赛的内容之一,它涉及的范围较广,在学习这部分内容时,应加强对求根公式、判别式、韦达定理、二次函数及整数的有关性质等理解、掌握、运用。
二次函数的一般形式是y=ax^2+bx+c(a≠0),令y=0,则有ax^2+bx+c=0,这是一个关于x的一元二次方程,所以说一元二次方程与二次函数有深刻的内在联系。
①当△>0时,方程有两个不相等的实根,二次函数与x轴有两个不同的交点A(x1,0),B(x2,0),则有x1+x2=-b/a,x1.x2=c/a,AB=√(b^2-4ac)/丨a丨。
②当△=0时,方程有两个相等的实根,二次函数与x轴只有一个交点。
③当△<0时,方程没有实根,二次函数与x轴没有交点。
例1、已知二次函数y=x^2+mx+m-2。证明:无论m取何实数,抛物线与x轴总有两个交点。
分析:要证明二次函数y=x^2+mx+m-2与x轴有两个交点,只需证明一元二次方程x^2+mx+m-2=0有两个不等的实数根即可。
证明:令y=0,则有x^2+mx+m-2=0。
△=m^2-4(m-2)
=m^2-4m+8
=(m-2)^2+4>0,
即一元二次方程有两个不等的实根,所以无论m取何实数时,抛物线与x轴总有两个交点。
例2、已知二次函数y=ax^2+bx+c(其中a是正整数)的图像经过点A(-1,4)与点B(2,1),并且与x轴有两个不同的交点,求b+c的最大值是多少?
分析:把A、B两点代入抛物线方程,再由该抛物线与x轴有两个不同交点得△>0,解出字母参数的关系与取值范围。
解:把A、B两点代入抛物线方程得:
a-b+c=4①,
4a+2b+c=1②,
解得:b=-a-1,c=-2a+3。
又△=b^2-4ac=(-a-1)^2-4a(-2a+3)>0,
解得a<1/9或a>1。
又因为a是正整数,所以a≥2。
b+c=(-a-1)+(-2a+3)=-3a+2≤-4。
即b+c的最大值为-4。
例3、已知抛物线y=x^2+bx+c与x轴只有一个交点,且交点坐标为A(2,0)。
①求b,c的值;
②若抛物线与y轴的交点为B,坐标原点为O,求△AOB的周长。
分析:抛物线过点A且△=0。
解:①把点A代入抛物线方程得:
4+2b+c=0①,
△=b^2-4c=0②,
解得b=-4,c=4。
或由与x轴交点坐标为(2,0)
得-b/2=2,4c-b^2=0,解得b=-4,c=4。
②该抛物线的表达式为y=x^2-4x+4,
所以抛物线与y轴的交点B的坐标为(0,4),如图所示。
AO=2,BO=2,AB=√(2^2+2^2)=2√2。
所以△AOB的周长为:2+2+2√2=4+2√2。
例4、已知二次函数y=-x^2+(m-2)x+m+1。
①证明:无论m取任何实数,这个二次的图像必与x轴有两个交点。
②当m为何值时,这两个交点都在原点的左侧?
③当m为何值时,这个二次函数的图像的对称轴为y轴?
①证明:
△=b^2-4ac
=(m-2)^2+4(m+1)
=m^2-4m+4+4m+4
=m^2+8>0。
所以不论m取何实数,该抛物线与x轴有两个交点。
②设抛物线与x轴两个交点分别为x1,x2,由题意得:
x1+x2=-b/a<0,x1x2=c/a>0,
即m-2<0,-(m+1)>0,
解得m<2,m<-1,所以m<-1。
即当m<-1时,抛物线与x轴两个交点都在原点左侧。
③由题意得x1+x2=0,x1x2<0,
解得m=2。
当m=2时,这个二次函数的图像的对称轴是y轴。
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