2. 阅读材料:
材料1:如果实数 $ p $,$ q $ 满足 $ p^2+p-1=0 $,$ q^2+q-1=0 $,且 $ p≠q $,可利用根的定义构造一元二次方程 $ x^2+x-1=0 $,将 $ p $,$ q $ 看作此方程的两个不相等的实数根。
材料2:关于 $ x $ 的一元二次方程 $ x^2+mx-1=0 $,当 $ m=1 $ 时,该方程的正根称为黄金分割数。黄金分割数广泛用于建筑、艺术、设计、经济等多个领域。
根据上述材料回答下面的问题:
(1)已知实数 $ a $,$ b $ 满足 $ a^2+a-1=0 $,$ b^2+b-1=0 $,且 $ a≠b $,则 $ \frac{1}{a}+\frac{1}{b}= $
(2)求黄金分割数;
(3)已知实数 $ m $,$ n $,$ t $ 满足:$ m^2-4m=11+t $,$ n^2-4n=11+t $,且 $ 0<m<n $,求 $ (m+1)(n+1) $ 的取值范围。
材料1:如果实数 $ p $,$ q $ 满足 $ p^2+p-1=0 $,$ q^2+q-1=0 $,且 $ p≠q $,可利用根的定义构造一元二次方程 $ x^2+x-1=0 $,将 $ p $,$ q $ 看作此方程的两个不相等的实数根。
材料2:关于 $ x $ 的一元二次方程 $ x^2+mx-1=0 $,当 $ m=1 $ 时,该方程的正根称为黄金分割数。黄金分割数广泛用于建筑、艺术、设计、经济等多个领域。
根据上述材料回答下面的问题:
(1)已知实数 $ a $,$ b $ 满足 $ a^2+a-1=0 $,$ b^2+b-1=0 $,且 $ a≠b $,则 $ \frac{1}{a}+\frac{1}{b}= $
1
;(2)求黄金分割数;
(3)已知实数 $ m $,$ n $,$ t $ 满足:$ m^2-4m=11+t $,$ n^2-4n=11+t $,且 $ 0<m<n $,求 $ (m+1)(n+1) $ 的取值范围。
答案
2. (1)1
(2)解方程$x^2+x-1=0$,解得$x_1=\frac{-1+\sqrt{5}}{2}$,$x_2=\frac{-1-\sqrt{5}}{2}$,$\therefore$黄金分割数为$\frac{\sqrt{5}-1}{2}$。
(3)依题意,$m$,$n$是一元二次方程$x^2-4x-11-t=0$的解,由根与系数的关系得$m+n=4$,$mn=-11-t$,$\therefore (m+1)(n+1)=mn+(m+n)+1=-t-6$。$\because 0<m<n$,$\therefore \Delta=16-4×1×(-11-t)>0$,$mn=-11-t>0$,解得$-15<t<-11$,$\therefore 5<-t-6<9$,故$5<(m+1)(n+1)<9$。
(2)解方程$x^2+x-1=0$,解得$x_1=\frac{-1+\sqrt{5}}{2}$,$x_2=\frac{-1-\sqrt{5}}{2}$,$\therefore$黄金分割数为$\frac{\sqrt{5}-1}{2}$。
(3)依题意,$m$,$n$是一元二次方程$x^2-4x-11-t=0$的解,由根与系数的关系得$m+n=4$,$mn=-11-t$,$\therefore (m+1)(n+1)=mn+(m+n)+1=-t-6$。$\because 0<m<n$,$\therefore \Delta=16-4×1×(-11-t)>0$,$mn=-11-t>0$,解得$-15<t<-11$,$\therefore 5<-t-6<9$,故$5<(m+1)(n+1)<9$。
解析
【分析】
(1) 根据材料1的构造思路,a、b满足相同结构的二次方程且a≠b,可将a、b看作一元二次方程$x^2+x-1=0$的两个不等实根,利用韦达定理得到$a+b$和$ab$的值,再将所求式子通分变形为$\frac{a+b}{ab}$后代入计算即可。
(2) 按照材料2的定义,当$m=1$时方程$x^2+mx-1=0$的正根为黄金分割数,先解该一元二次方程,再选取正根即可得到结果。
(3) 先将m、n满足的等式整理为同结构形式,可知m、n是一元二次方程$x^2-4x-(11+t)=0$的两个不等正根;先用韦达定理求出$m+n$和$mn$的表达式,展开$(m+1)(n+1)$得到关于t的代数式;再结合方程有两个不等正根的条件:判别式$\Delta>0$、两根之积大于0,求出t的取值范围,最后换算得到所求式子的取值范围。
【解析】
(1) 由题意得,a、b是方程$x^2+x-1=0$的两个不相等的实数根,根据根与系数的关系:
$a+b=-1$,$ab=-1$
则$\frac{1}{a}+\frac{1}{b}=\frac{a+b}{ab}=\frac{-1}{-1}=1$
(2) 根据材料2,当$m=1$时,一元二次方程为$x^2+x-1=0$,
代入求根公式得:$x=\frac{-1\pm\sqrt{1^2-4×1×(-1)}}{2×1}=\frac{-1\pm\sqrt{5}}{2}$
黄金分割数是该方程的正根,因此黄金分割数为$\frac{\sqrt{5}-1}{2}$。
(3) 将已知等式整理得:$m^2-4m-(11+t)=0$,$n^2-4n-(11+t)=0$,
结合$0<m<n$,可知m、n是一元二次方程$x^2-4x-(11+t)=0$的两个不等正实数根。
根据根与系数的关系得:$m+n=4$,$mn=-(11+t)$,
则$(m+1)(n+1)=mn+m+n+1=-(11+t)+4+1=-t-6$。
因为方程有两个不等正实根,因此满足:
① 判别式$\Delta=(-4)^2-4×1×[-(11+t)]>0$,解得$t>-15$;
② 两根之积$mn=-(11+t)>0$,解得$t<-11$。
综上t的取值范围为$-15<t<-11$,
不等式变形得$11<-t<15$,两边减6得$5<-t-6<9$,
即$5<(m+1)(n+1)<9$。
【答案】
(1) $\boxed{1}$;(2) $\boxed{\frac{\sqrt{5}-1}{2}}$;(3) $\boxed{5<(m+1)(n+1)<9}$
【知识点】
根与系数的关系;一元二次方程的解法;根的判别式
【点评】
本题以阅读材料的形式考查一元二次方程的相关知识,需要先掌握材料中构造同根一元二次方程的方法,再结合韦达定理、判别式和不等式性质求解,侧重考查知识迁移能力和综合应用能力。
【难度系数】
0.6
(1) 根据材料1的构造思路,a、b满足相同结构的二次方程且a≠b,可将a、b看作一元二次方程$x^2+x-1=0$的两个不等实根,利用韦达定理得到$a+b$和$ab$的值,再将所求式子通分变形为$\frac{a+b}{ab}$后代入计算即可。
(2) 按照材料2的定义,当$m=1$时方程$x^2+mx-1=0$的正根为黄金分割数,先解该一元二次方程,再选取正根即可得到结果。
(3) 先将m、n满足的等式整理为同结构形式,可知m、n是一元二次方程$x^2-4x-(11+t)=0$的两个不等正根;先用韦达定理求出$m+n$和$mn$的表达式,展开$(m+1)(n+1)$得到关于t的代数式;再结合方程有两个不等正根的条件:判别式$\Delta>0$、两根之积大于0,求出t的取值范围,最后换算得到所求式子的取值范围。
【解析】
(1) 由题意得,a、b是方程$x^2+x-1=0$的两个不相等的实数根,根据根与系数的关系:
$a+b=-1$,$ab=-1$
则$\frac{1}{a}+\frac{1}{b}=\frac{a+b}{ab}=\frac{-1}{-1}=1$
(2) 根据材料2,当$m=1$时,一元二次方程为$x^2+x-1=0$,
代入求根公式得:$x=\frac{-1\pm\sqrt{1^2-4×1×(-1)}}{2×1}=\frac{-1\pm\sqrt{5}}{2}$
黄金分割数是该方程的正根,因此黄金分割数为$\frac{\sqrt{5}-1}{2}$。
(3) 将已知等式整理得:$m^2-4m-(11+t)=0$,$n^2-4n-(11+t)=0$,
结合$0<m<n$,可知m、n是一元二次方程$x^2-4x-(11+t)=0$的两个不等正实数根。
根据根与系数的关系得:$m+n=4$,$mn=-(11+t)$,
则$(m+1)(n+1)=mn+m+n+1=-(11+t)+4+1=-t-6$。
因为方程有两个不等正实根,因此满足:
① 判别式$\Delta=(-4)^2-4×1×[-(11+t)]>0$,解得$t>-15$;
② 两根之积$mn=-(11+t)>0$,解得$t<-11$。
综上t的取值范围为$-15<t<-11$,
不等式变形得$11<-t<15$,两边减6得$5<-t-6<9$,
即$5<(m+1)(n+1)<9$。
【答案】
(1) $\boxed{1}$;(2) $\boxed{\frac{\sqrt{5}-1}{2}}$;(3) $\boxed{5<(m+1)(n+1)<9}$
【知识点】
根与系数的关系;一元二次方程的解法;根的判别式
【点评】
本题以阅读材料的形式考查一元二次方程的相关知识,需要先掌握材料中构造同根一元二次方程的方法,再结合韦达定理、判别式和不等式性质求解,侧重考查知识迁移能力和综合应用能力。
【难度系数】
0.6
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