典例3 已知关于$x$的一元二次方程
$x^2 - (n + 3)x + 3n = 0$.
(1)求证:此方程总有两个实数根;
(2)若此方程有两个相等的实数根,写出这个方程,并求出此时方程的根.
$x^2 - (n + 3)x + 3n = 0$.
(1)求证:此方程总有两个实数根;
(2)若此方程有两个相等的实数根,写出这个方程,并求出此时方程的根.
答案
(1) 证明:
在一元二次方程$x^2-(n+3)x+3n=0$中,
$a=1$,$b=-(n+3)$,$c=3n$,
判别式$\Delta = b^2-4ac$
$=[-(n+3)]^2 - 4×1×3n$
$=n^2+6n+9-12n$
$=n^2-6n+9$
$=(n-3)^2$。
∵ 对任意实数$n$,都有$(n-3)^2≥0$,即$\Delta≥0$,
∴ 此方程总有两个实数根。
---
(2) 解:
∵ 方程有两个相等的实数根,
∴ $\Delta=(n-3)^2=0$,
解得$n=3$。
将$n=3$代入原方程,得此时方程为:
$x^2-6x+9=0$,
因式分解得$(x-3)^2=0$,
解得$x_1=x_2=3$。
在一元二次方程$x^2-(n+3)x+3n=0$中,
$a=1$,$b=-(n+3)$,$c=3n$,
判别式$\Delta = b^2-4ac$
$=[-(n+3)]^2 - 4×1×3n$
$=n^2+6n+9-12n$
$=n^2-6n+9$
$=(n-3)^2$。
∵ 对任意实数$n$,都有$(n-3)^2≥0$,即$\Delta≥0$,
∴ 此方程总有两个实数根。
---
(2) 解:
∵ 方程有两个相等的实数根,
∴ $\Delta=(n-3)^2=0$,
解得$n=3$。
将$n=3$代入原方程,得此时方程为:
$x^2-6x+9=0$,
因式分解得$(x-3)^2=0$,
解得$x_1=x_2=3$。
典例4 设$m$是不小于$-1$的实数,关于$x$的方程$x^2 + 2(m-2)x + m^2 - 3m + 3 = 0$有两个不相等的实数根$x_1, x_2$。
(1)若$x_1^2 + x_2^2 = 6$,求$m$的值;
(2)令$T = \dfrac{mx_1}{1 - x_1} + \dfrac{mx_2}{1 - x_2}(m ≠ 0)$,求$T$的取值范围。
(1)若$x_1^2 + x_2^2 = 6$,求$m$的值;
(2)令$T = \dfrac{mx_1}{1 - x_1} + \dfrac{mx_2}{1 - x_2}(m ≠ 0)$,求$T$的取值范围。
答案
解:
∵方程有两个不相等的实数根,
∴Δ=[2(m-2)]² - 4(m²-3m+3) = -4m + 4 > 0,
解得m < 1,
又∵m是不小于-1的实数,
∴-1 ≤ m < 1。
由韦达定理得:$x_1+x_2=4-2m$,$x_1x_2=m^2-3m+3$。
(1)
∵$x_1^2+x_2^2=(x_1+x_2)^2-2x_1x_2=6$,
代入得:$(4-2m)^2 - 2(m^2-3m+3)=6$,
整理得:$m^2-5m+2=0$,
解得:$m_1=\frac{5+\sqrt{17}}{2}$,$m_2=\frac{5-\sqrt{17}}{2}$。
∵$-1 ≤ m < 1$,
∴$m=\frac{5+\sqrt{17}}{2}$不符合条件,舍去,
∴$m=\frac{5-\sqrt{17}}{2}$。
(2)
化简T:
$\begin{aligned}T&=\frac{mx_1}{1-x_1}+\frac{mx_2}{1-x_2}\\&=\frac{m[x_1(1-x_2)+x_2(1-x_1)]}{(1-x_1)(1-x_2)}\\&=\frac{m[(x_1+x_2)-2x_1x_2]}{1-(x_1+x_2)+x_1x_2}\end{aligned}$
将$x_1+x_2=4-2m$,$x_1x_2=m^2-3m+3$代入:
分子:$m[(4-2m)-2(m^2-3m+3)]=-2m(m-1)^2$,
分母:$1-(4-2m)+m^2-3m+3=m^2-m=m(m-1)$,
∵$m≠0$,$m<1$即$m-1≠0$,
约分后得:$T=\frac{-2m(m-1)^2}{m(m-1)}=-2m+2$。
∵$-1 ≤ m < 1$且$m≠0$,
∴$0 < -2m+2 ≤ 4$,且$-2m+2≠2$,
即$0 < T ≤ 4$且$T≠2$。
综上,(1) $m$的值为$\frac{5-\sqrt{17}}{2}$;(2) $T$的取值范围是$0<T≤4$且$T≠2$。
∵方程有两个不相等的实数根,
∴Δ=[2(m-2)]² - 4(m²-3m+3) = -4m + 4 > 0,
解得m < 1,
又∵m是不小于-1的实数,
∴-1 ≤ m < 1。
由韦达定理得:$x_1+x_2=4-2m$,$x_1x_2=m^2-3m+3$。
(1)
∵$x_1^2+x_2^2=(x_1+x_2)^2-2x_1x_2=6$,
代入得:$(4-2m)^2 - 2(m^2-3m+3)=6$,
整理得:$m^2-5m+2=0$,
解得:$m_1=\frac{5+\sqrt{17}}{2}$,$m_2=\frac{5-\sqrt{17}}{2}$。
∵$-1 ≤ m < 1$,
∴$m=\frac{5+\sqrt{17}}{2}$不符合条件,舍去,
∴$m=\frac{5-\sqrt{17}}{2}$。
(2)
化简T:
$\begin{aligned}T&=\frac{mx_1}{1-x_1}+\frac{mx_2}{1-x_2}\\&=\frac{m[x_1(1-x_2)+x_2(1-x_1)]}{(1-x_1)(1-x_2)}\\&=\frac{m[(x_1+x_2)-2x_1x_2]}{1-(x_1+x_2)+x_1x_2}\end{aligned}$
将$x_1+x_2=4-2m$,$x_1x_2=m^2-3m+3$代入:
分子:$m[(4-2m)-2(m^2-3m+3)]=-2m(m-1)^2$,
分母:$1-(4-2m)+m^2-3m+3=m^2-m=m(m-1)$,
∵$m≠0$,$m<1$即$m-1≠0$,
约分后得:$T=\frac{-2m(m-1)^2}{m(m-1)}=-2m+2$。
∵$-1 ≤ m < 1$且$m≠0$,
∴$0 < -2m+2 ≤ 4$,且$-2m+2≠2$,
即$0 < T ≤ 4$且$T≠2$。
综上,(1) $m$的值为$\frac{5-\sqrt{17}}{2}$;(2) $T$的取值范围是$0<T≤4$且$T≠2$。
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