二次函数根的分布和最值

SANYGROUPsystemofficeroom【SANYUA16H-SANYHUASANYUA8Q8-SANYUA1688】二次函数根的分布和最值二次方程根的分布与二次函数在闭区间上的最值归纳1、一元二次方程根的分布情况设方程的不等两根为且，相应的二次函数为，方程的根即为二次函数图象与轴的交点，它们的分布情况见下面各（每种情况对应的均是充要条件）表一：（两根与0的大小比较即根的正负情况）分布情况两个负根即两根都小于0两个正根即两根都大于0一正根一负根即一个根小于0，一个大于0大致图象（）得出的结论大致图象（）得出的结论综合结论（不讨论）表二：（两根与的大小比较）分布情况两根都小于即两根都大于即一个根小于，一个大于即大致图象（）得出的结论大致图象（）得出的结论综合结论（不讨论）表三：（根在区间上的分布）分布情况两根都在内两根有且仅有一根在内（图象有两种情况，只画了一种）一根在内，另一根在内，大致图象（）得出的结论或大致图象（）得出的结论或综合结论（不讨论）——————根在区间上的分布还有一种情况：两根分别在区间外，即在区间两侧，（图形分别如下）需满足的条件是（1）时，；（2）时，对以上的根的分布表中一些特殊情况作说明：（1）两根有且仅有一根在内有以下特殊情况：若或，则此时不成立，但对于这种情况是知道了方程有一根为或，可以求出另外一根，然后可以根据另一根在区间内，从而可以求出参数的值。如方程在区间上有一根，因为，所以，另一根为，由得即为所求；方程有且只有一根，且这个根在区间内，即，此时由可以求出参数的值，然后再将参数的值带入方程，求出相应的根，检验根是否在给定的区间内，如若不在，舍去相应的参数。如方程有且一根在区间内，求的取值范围。分析：①由即得出；②由即得出或，当时，根，即满足意；当时，根，故不满足题意；综上分析，得出或根的分布练习题例1、已知二次方程有一正根和一负根，求实数的取值范围。解：由即，从而得即为所求的范围。例2、已知方程有两个不等正实根，求实数的取值范围。解：由或即为所求的范围。例3、已知二次函数与轴有两个交点，一个大于1，一个小于1，求实数的取值范围。解：由即即为所求的范围。例4、已知二次方程只有一个正根且这个根小于1，求实数的取值范围。解：由题意有方程在区间上只有一个正根，则即为所求范围。（注：本题对于可能出现的特殊情况方程有且只有一根且这个根在内，由计算检验，均不复合题意，计算量稍大）1．二次函数及图象设有一元二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)，判别式Δ=b2-4ac，当Δ＞0时y=f(x)与x轴有二交点；当Δ=0时，y=f(x)与x轴仅有一交点；当Δ＜0时，y=f(x)与x轴无交点．当Δ＞0时，设y=f(x)图象与x轴两交点为x1＜x2．一元二次函数y=f(x)与x轴交点x1，x2就是相应一元二次方程f(x)=0的两根．观察图象不难知道．图像为观察图象不难知道△=0，a＞0　,△=0，a＜0当△＜0时，y=f(x)图象与x轴无公共点，其图象为观察图象不难知道．a＞0时,绝对不等式f(x)＞0解为x∈R．a＜0时,绝对不等式f(x)＜0解为x∈R．2．讨论一元二次方程的根的分布情况时，往往归结为不等式（组）的求解问题，其有3种：（1）应用求根公式；（2）应用根与系数关系；（3）应用二次函数图象．在进行转化时，应保证这种转化的等价性．就这三种方法而言，应用二次函数图象和性质应是比较简捷的一种方法．设f（x）=ax2＋bx＋c（a＞0），方程ax2＋bx＋x=0的个根为α，β（α≤β），m，n为常数，且n＜m，方程根的分布无外乎两种情况：②α，β同居一区间时，不但要考虑端点函数值的符号，还要考虑三、好题解给你(1) 预习题1.设有一元二次函数y＝2x2-8x+1．试问，当x∈[3，4]时，随x变大，y的值变大还是变小？由此y＝f(x)在[3，4]上的最大值与最小值分别是什么？解：经配方有y＝2(x-2)2-7∵对称轴x＝2，区间[3，4]在对称轴右边，∴y＝f(x)在[3，4]上随x变大，y的值也变大，因此ymax=f(4)＝1．ymin＝f(3)＝-5．2.设有一元二次函数y＝2x2-4ax+2a2+3．试问，此函数对称轴是什么？当x∈[3，4]时，随x变大，y的值是变大还是变小？与a取值有何关系？由此，求y＝f(x)在[3，4]上的最大值与最小值．解：经配方有y＝2(x-a)2+3．对称轴为x=a．当a≤3时，因为区间[3，4]在对称轴的右边，因此，当x∈[3，4]时，随x变大，y的值也变大．当3＜a＜4时，对称轴x=a在区间[3，4]内，此时，若3≤x≤a，随x变大，y的值变小，但若a≤x≤4，随x变大，y的值变大．当4≤a时，因为区间[3，4]在对称轴的左边，因此，当x∈[3，4]时，随x变大，y的值反而变小．根据上述分析，可知．当a≤3时，ymax=f(4)=2a2-16a+35．ymin=f(3)＝2a2-12a+21．当3＜a＜4时，ymin＝f(a)＝3．其中，a≤3.5时，ymax＝f(4)＝2a2-16a+35．a≥3.5时，ymax＝f(3)＝2a2-12a+21．当a≥4时，ymax＝f(3)＝2a2-12a+21．ymin＝f(4)＝2a2-16a+35．(2) 基础题例1．设有一元二次方程x2+2(m-1)x+(m+2)＝0．试问：(1)m为何值时，有一正根、一负根．(2)m为何值时，有一根大于1、另一根小于1．(3)m为何值时，有两正根．(4)m为何值时，有两负根．(5)m为何值时，仅有一根在[1，4]内？解：(1)设方程一正根x2，一负根x1，显然x1、x2＜0，依违达定理有m+2＜0．∴　m＜-2．反思回顾：x1、x2＜0条件下，ac＜0，因此能保证△＞0．(2)设x1＜1，x2＞1，则x1-1＜0，x2-1＞0只(x1-1)(x2-1)＜0，即x1x2-(x1+x2)+1＜0．依韦达定理有(m+2)+2(m-1)+1＜0．(3)若x1＞0，x2＞0，则x1+x2＞0且x1，x2＞0,故应满足条件依韦达定理有(5)由图象不难知道，方程f(x)＝0在[3，4]内仅有一实根条件为f(3)·f(4)＜0，即[9+6(m-1)+(m+2)]·[16+8(m-1)+(m+2)]＜0．∴(7m+1)(9m+10)＜0．例2.当m为何值时，方程有两个负数根？解：负数根首先是实数根，∴，由根与系数关系：要使方程两实数根为负数，必须且只需两根之和为负，两根之积为正．由以上分析，有即∴当时，原方程有两个负数根． (3) 应用题例1.m取何实数值时，关于x的方程x2+（m-2）x＋5-m=0的两个实根都大于2？解：设f（x）=x2+（m-2）x+5-m，如图原方程两个实根都大于2所以当-5＜m≤-4时，方程的两个实根大于2．例2．已知关于x方程：x2-2ax＋a＝0有两个实根α，β，且满足0＜α＜1，β＞2，求实根a的取值范围．解：设f（x）=x2-2ax＋a，则方程f（x）=0的两个根α，β就是抛物线y=f（x）与x轴的两个交点的横坐标，如图0＜α＜1，β＞2的条件是：＜1，β＞2．例3．m为何实数时，关于x的方程x2+（m-2）x＋5-m=0的一个实根大于2，另一个实根小于2.解：设f（x）=x2＋（m-2）x＋5-m，如图，原方程一个实根大于2，另一个实根小于2的充要条件是f（2）＜0，即4＋2（m-2）＋5-m＜0．解得m＜-5．所以当m＜-5时，方程的一个实根大于2，另一个实根小于2．(4) 提高题例1．已知函数的图象都在x轴上方，求实数k的取值范围．解：（1）当，则所给函数为二次函数，图象满足： ，即解得：（2）当时，若，则的图象不可能都在x轴上方，∴若，则y=3的图象都在x轴上方由（1）（2）得：反思回顾：此题没有说明所给函数是二次函数，所以要分情况讨论．例2．已知关于x的方程（m-1）x2-2mx＋m2+m-6=0有两个实根α，β，且满足0＜α＜1＜β，求实数m的取值范围．解：设f(x)=x2-2mx+m2＋m-6，则方程f（x）=0的两个根α，β，就是抛物线y=f（x）与x轴的两个交点的横坐标．如图，0＜α＜1＜β的条件是解得例3．已知关于x的方程3x2-5x＋a=0的有两个实根α，β，满足条件α∈（-2，0），β∈（1，3），求实数a的取值范围．解：设f（x）=3x2-5x＋a，由图象特征可知方程f（x）=0的两根α，β，并且α∈（-2，0），β∈（1，3）的解得-12＜a＜0．四、课后演武场1.已知方程(m-1)x2+3x-1=0的两根都是正数，则m的取值范围是（B）A．　　　B．　　　C．　　D．2.方程x2+(m2-1)x+(m-2)=0的一个根比1大，另一个根比-1小，则m的取值范围是（C）A．0＜m＜2　　　B．-3＜m＜1　　　C．-2＜m＜0　　　D．-1＜m＜13.已知方程有两个不相等的实数根，则k的取值范围是（C）A．　　　　　　　　　　B．C．　　　　　D．4．已知关于x的方程3x2+（m-5）x＋7=0的一个根大于4，而另一个根小于4，求实数m的取值范围．可知方程f（x）=0的一根大于4，另一根小于4的充要条件是：f（4）＜0）5．已知关于x的方程x2＋2mx＋2m＋3=0的两个不等实根都在区间（0，2）内，求实数m的取值范围．征可知方程f（x）=0的两根都在（0，2）内的充要条件是2、二次函数在闭区间上的最大、最小值问题探讨设，则二次函数在闭区间上的最大、最小值有如下的分布情况：即图象最大、最小值对于开口向下的情况，讨论类似。其实无论开口向上还是向下，都只有以下两种结论：（1）若，则，；（2）若，则，另外，当二次函数开口向上时，自变量的取值离开对称轴越远，则对应的函数值越大；反过来，当二次函数开口向下时，自变量的取值离开对称轴轴越远，则对应的函数值越小。二次函数在闭区间上的最值练习二次函数在闭区间上求最值，讨论的情况无非就是从三个方面入手：开口方向、对称轴以及闭区间，以下三个例题各代表一种情况。例1、函数在上有最大值5和最小值2，求的值。解：对称轴，故函数在区间上单调。（1）当时，函数在区间上是增函数，故；（2）当时，函数在区间上是减函数，故例2、求函数的最小值。解：对称轴（1）当时，；（2）当时，；（3）当时，改：1．本题若修改为求函数的最大值，过程又如何？解：（1）当时，；（2）当时，。2．本题若修改为求函数的最值，讨论又该怎样进行？解：（1）当时，，；（2）当时，，；（3）当时，，；（4）当时，，。例3、求函数在区间上的最小值。解：对称轴（1）当即时，；（2）当即时，；（3）当即时，例4、讨论函数的最小值。解：，这个函数是一个分段函数，由于上下两段上的对称轴分别为直线，，当，，时原函数的图象分别如下（1），（2），（3）因此，（1）当时，；（2）当时，；（3）当时，二次函数根的分布二次函数根的分布是二次函数中的重要内容。这部分知识在初中代数中虽有所涉及，但尚不够系统和完整，且解决的方法偏重于二次方程根的判别式和根与系数关系定理（韦达定理）的运用。下面我们将主要结合二次函数图象的性质，分两种情况系统地介绍二次函数根的分布的充要条件及其运用。一．一元二次方程根的基本分布——零分布所谓一元二次方程根的零分布，指的是方程的根相对于零的关系。比如二次方程有一正根，有一负根，其实就是指这个二次方程一个根比零大，一个根比零小，或者说，这两个根分布在零的两侧。设一元二次方程（）的两个实根为，，且。【定理1】例1若一元二次方程有两个正根，求的取值范围。【定理2】【定理3】例3在何范围内取值，一元二次方程有一个正根和一个负根？【定理4】1)，且；2)，且。例4若一元二次方程有一根为零，则另一根是正根还是负根？二．一元二次方程的非零分布——分布设一元二次方程（）的两实根为，，且。为常数。则一元二次方程根的分布（即，相对于的位置）有以下若干定理。【定理1】【定理2】【定理3】【定理4】有且仅有（或）【定理5】或此定理可直接由定理4推出，请自证。【定理6】，则或1.方程x2+2px+1=0有一个根大于1，一个根小于1，求p的取值范围2.若关于x的方程x2+(k-2)x+2k-1=0的两实根中，一根在0和1之间，另一根在1和2之间，求实数k的取值范围3.方程mx2+2(m+1)x+m+3=0仅有一个负根，求m的取值范围4.若关于x的方程kx2-(2k+1)x-3=0在(-1,1)和(1,3)内各有一个实根，求k的取值范围5.已知集合A={x|x2+(2-a)x+1=0}，若AR+，求a的取值范围6.已知A={x|x2+2x+2-p=0}，且A∩R+=φ，求p的取值范围7.已知x2+2(m+3)x+2m+14=0有两实根，且都在[1,3]外，求m范围8.若方程2ax2-x-1=0在(0,1)内恰好有一个实根，求a的范围9.方程ax2-2(a+1)x+a-1=0，是否存在实数a使它的两根都大于110.若二次函数y=-x2+mx-1的图像与两端点为A(0,3),B(3,0)的线段AB有两个不同的交点，求m的范围11.已知f(x)=mx2+(m-3)x+1的图像的零点至少一个在原点右侧，求m的取值范围