5. 已知关于 $x$ 的方程 $x^{2}-(4k + 1)x + 4k^{2}-2 = 0$,根据下列情况,求 $k$ 的取值范围.
(1) 方程有两个相等的实数根;
(2) 方程有两个不相等的实数根;
(3) 方程没有实数根.
(1) 方程有两个相等的实数根;
(2) 方程有两个不相等的实数根;
(3) 方程没有实数根.
答案
(1)$k=-\dfrac{9}{8}$;(2)$k>-\dfrac{9}{8}$;(3)$k<-\dfrac{9}{8}$.
解析
(1)解:$\Delta =[-(4k+1)]^{2}-4×1×(4k^{2}-2)=8k + 9$
方程有两个相等的实数根,$\Delta=0$
$8k + 9=0$
$k=-\dfrac{9}{8}$
(2)解:方程有两个不相等的实数根,$\Delta>0$
$8k + 9>0$
$k>-\dfrac{9}{8}$
(3)解:方程没有实数根,$\Delta<0$
$8k + 9<0$
$k<-\dfrac{9}{8}$
方程有两个相等的实数根,$\Delta=0$
$8k + 9=0$
$k=-\dfrac{9}{8}$
(2)解:方程有两个不相等的实数根,$\Delta>0$
$8k + 9>0$
$k>-\dfrac{9}{8}$
(3)解:方程没有实数根,$\Delta<0$
$8k + 9<0$
$k<-\dfrac{9}{8}$
6. 若关于 $x$ 的方程 $kx^{2}-x + 1 = 0$ 有实数根,求 $k$ 的取值范围.
答案
当$k=0$时,方程有实数根$x=1$;当$k\neq 0$时,$\Delta =1-4k\geq 0$,解得$k\leq \dfrac{1}{4}$. 故方程$kx^2-x+1=0$有实数根时,$k$的取值范围是$k\leq \dfrac{1}{4}$.
解析
当$k=0$时,方程为$-x + 1 = 0$,解得$x=1$,有实数根;
当$k\neq 0$时,方程为一元二次方程,$\Delta=(-1)^2 - 4× k×1=1 - 4k$,由$\Delta\geq 0$得$1 - 4k\geq 0$,解得$k\leq \dfrac{1}{4}$;
综上,$k$的取值范围是$k\leq \dfrac{1}{4}$。
当$k\neq 0$时,方程为一元二次方程,$\Delta=(-1)^2 - 4× k×1=1 - 4k$,由$\Delta\geq 0$得$1 - 4k\geq 0$,解得$k\leq \dfrac{1}{4}$;
综上,$k$的取值范围是$k\leq \dfrac{1}{4}$。
7. 已知关于 $x$ 的方程 $(m - 1)x^{2}-mx + 1 = 0$.
(1) 证明:不论 $m$ 为何值时,方程总有实数根;
(2) 若 $m$ 为整数,当 $m$ 为何值时,方程有两个不相等的整数根.
(1) 证明:不论 $m$ 为何值时,方程总有实数根;
(2) 若 $m$ 为整数,当 $m$ 为何值时,方程有两个不相等的整数根.
答案
(1)当$m\neq 1$时,$(m-1)x^2-mx+1=0$是关于$x$的一元二次方程,$\Delta =(-m)^2-4× (m-1)× 1=m^2-4m+4=(m-2)^2\geq 0$. $\because$不论$m$为何值时,$(m-2)^2\geq 0$,$\therefore \Delta \geq 0$,$\therefore$方程总有实数根. 当$m=1$时,$(m-1)x^2-mx+1=0$是关于$x$的一元一次方程,$\therefore -x+1=0$,$\therefore x=1$,$\therefore$方程有实数根$x=1$. $\therefore$不论$m$为何值时,方程总有实数根. (2)将$(m-1)x^2-mx+1=0$分解因式得$[(m-1)x-1](x-1)=0$,解得$x_1=\dfrac{1}{m-1}$,$x_2=1$. $\because$方程有两个不相等的整数根,$\therefore x_1=\dfrac{1}{m-1}$为整数,且$\dfrac{1}{m-1}\neq 1$,$\therefore m=0$.
解析
(1)证明:当$m \neq 1$时,方程$(m - 1)x^2 - mx + 1 = 0$是一元二次方程,$\Delta = (-m)^2 - 4(m - 1) × 1 = m^2 - 4m + 4 = (m - 2)^2 \geq 0$,方程总有实数根;当$m = 1$时,方程为$-x + 1 = 0$,解得$x = 1$,有实数根。综上,不论$m$为何值,方程总有实数根。
(2)将方程分解因式得$[(m - 1)x - 1](x - 1) = 0$,解得$x_1 = \dfrac{1}{m - 1}$,$x_2 = 1$。因为方程有两个不相等的整数根,所以$\dfrac{1}{m - 1}$为整数且$\dfrac{1}{m - 1} \neq 1$,则$m - 1 = -1$,解得$m = 0$。
(2)将方程分解因式得$[(m - 1)x - 1](x - 1) = 0$,解得$x_1 = \dfrac{1}{m - 1}$,$x_2 = 1$。因为方程有两个不相等的整数根,所以$\dfrac{1}{m - 1}$为整数且$\dfrac{1}{m - 1} \neq 1$,则$m - 1 = -1$,解得$m = 0$。
定义:如果一元二次方程 $ax^{2}+bx + c = 0(a\neq0)$ 满足 $a + b + c = 0$,那么我们称这个方程为“根系数方程”. 已知 $ax^{2}+bx + c = 0(a\neq0)$ 是“根系数方程”,且有两个相等的实数根,则下列结论正确的是( )
A.$a = c$
B.$a = b$
C.$b = c$
D.$a = b = c$
A.$a = c$
B.$a = b$
C.$b = c$
D.$a = b = c$
答案
A
解析
∵方程$ax^{2}+bx + c = 0(a\neq0)$是“根系数方程”,
∴$a + b + c = 0$,即$b=-a - c$。
∵方程有两个相等的实数根,
∴$\Delta=b^{2}-4ac=0$。
将$b=-a - c$代入$\Delta$,得$(-a - c)^{2}-4ac=0$,
即$a^{2}+2ac + c^{2}-4ac=0$,
化简得$a^{2}-2ac + c^{2}=0$,
$(a - c)^{2}=0$,
∴$a = c$。
A
1. 一元二次方程 $ax^{2}+bx + c = 0(a\neq0,b^{2}-4ac\geqslant0)$ 的求根公式是____.
答案
$x=\dfrac{-b\pm \sqrt{b^2-4ac}}{2a}$
2. 方程 $2x^{2}-1 = 8x$ 中,$a= $____,$b= $____,$c= $____,$b^{2}-4ac= $____,其根为____.
答案
2;-8;-1;72;$x=\dfrac{4\pm 3\sqrt{2}}{2}$
解析
将方程化为一般形式:$2x^{2}-8x - 1 = 0$
$a = 2$,$b = -8$,$c = -1$
$b^{2}-4ac = (-8)^{2}-4×2×(-1) = 64 + 8 = 72$
$x = \dfrac{8\pm\sqrt{72}}{2×2} = \dfrac{8\pm6\sqrt{2}}{4} = \dfrac{4\pm3\sqrt{2}}{2}$
$a = 2$,$b = -8$,$c = -1$
$b^{2}-4ac = (-8)^{2}-4×2×(-1) = 64 + 8 = 72$
$x = \dfrac{8\pm\sqrt{72}}{2×2} = \dfrac{8\pm6\sqrt{2}}{4} = \dfrac{4\pm3\sqrt{2}}{2}$
问题 下表所示为按一定规律排列的一列方程.
|序号|方程|方程的解|
|①|$6(x - 2)-x = x(x - 2)$|$x_{1}= $____,$x_{2}= $____|
|②|$8(x - 3)-x = x(x - 3)$|$x_{1}= 4$,$x_{2}= 6$|
|③|$10(x - 4)-x = x(x - 4)$|$x_{1}= 5$,$x_{2}= 8$|
|...|...|...|
(1) 解方程①,并将它的解填在表中的横线上.
(2) 若方程 $12(x - a)-x = x(x - a)$ 有一个解是 $x = 6$,求 $a$ 的值和另一个解. 该方程是不是题中给出的一列方程中的某一个方程?如果是,它是第几个方程?
(3) 请求出这列方程中的第 $n$ 个方程和它的解,并验证所写出的解适合第 $n$ 个方程.
名师指导
此题是给学生创造问题的探究情境,让学生探究解题实质,培养学生探究的意识和精神. (1) 用求根公式法求解;(2) 用方程根的意义求出 $a$,然后解一元二次方程求另一个解;(3) 需探求有关规律方能求得结果.
解题示范(学生在教师指导下,独立完成)
解:

|序号|方程|方程的解|
|①|$6(x - 2)-x = x(x - 2)$|$x_{1}= $____,$x_{2}= $____|
|②|$8(x - 3)-x = x(x - 3)$|$x_{1}= 4$,$x_{2}= 6$|
|③|$10(x - 4)-x = x(x - 4)$|$x_{1}= 5$,$x_{2}= 8$|
|...|...|...|
(1) 解方程①,并将它的解填在表中的横线上.
(2) 若方程 $12(x - a)-x = x(x - a)$ 有一个解是 $x = 6$,求 $a$ 的值和另一个解. 该方程是不是题中给出的一列方程中的某一个方程?如果是,它是第几个方程?
(3) 请求出这列方程中的第 $n$ 个方程和它的解,并验证所写出的解适合第 $n$ 个方程.
名师指导
此题是给学生创造问题的探究情境,让学生探究解题实质,培养学生探究的意识和精神. (1) 用求根公式法求解;(2) 用方程根的意义求出 $a$,然后解一元二次方程求另一个解;(3) 需探求有关规律方能求得结果.
解题示范(学生在教师指导下,独立完成)
解:
答案
(1) 解方程 $6(x - 2) - x = x(x - 2)$:
将方程整理为标准形式:
$6x - 12 - x = x^2 - 2x$,
$5x - 12 = x^2 - 2x$,
$x^2 - 7x + 12 = 0$,
使用求根公式:
$x = \frac{7 \pm \sqrt{49 - 48}}{2} = \frac{7 \pm 1}{2}$,
$x_1 = 3, \quad x_2 = 4$,
将解填入表中:
$x_1 = 3, \quad x_2 = 4$,
(2) 方程 $12(x - a) - x = x(x - a)$ 有一个解是 $x = 6$:
代入 $x = 6$:
$12(6 - a) - 6 = 6(6 - a)$,
$72 - 12a - 6 = 36 - 6a$,
$66 - 12a = 36 - 6a$,
$30 = 6a$,
$a = 5$,
将 $a = 5$ 代入方程:
$12(x - 5) - x = x(x - 5)$,
$12x - 60 - x = x^2 - 5x$,
$11x - 60 = x^2 - 5x$,
$x^2 - 16x + 60 = 0$,
解方程:
$x = \frac{16 \pm \sqrt{256 - 240}}{2} = \frac{16 \pm 4}{2}$,
$x_1 = 10, \quad x_2 = 6$,
该方程是题中给出的一列方程中的第4个方程(因为 $12 = 2 × (4 + 2)$)。
(3) 第 $n$ 个方程为:
$2(n + 2)(x - (n + 1)) - x = x(x - (n + 1))$,
整理为标准形式:
$2(n + 2)x - 2(n + 2)(n + 1) - x = x^2 - (n + 1)x$,
$x^2 - (3n + 4)x + 2(n + 2)(n + 1) = 0$,
解方程:
$x = \frac{3n + 4 \pm \sqrt{(3n + 4)^2 - 8(n + 2)(n + 1)}}{2}$,
$x = \frac{3n + 4 \pm \sqrt{9n^2 + 24n + 16 - 8n^2 - 24n - 16}}{2}$,
$x = \frac{3n + 4 \pm n}{2}$,
$x_1 = n + 2, \quad x_2 = 2n + 2$,
验证解适合第 $n$ 个方程:
代入 $x_1 = n + 2$:
$2(n + 2)((n + 2) - (n + 1)) - (n + 2) = (n + 2)((n + 2) - (n + 1))$,
$2(n + 2)(1) - (n + 2) = (n + 2)(1)$,
$2n + 4 - n - 2 = n + 2$,
$n + 2 = n + 2$,
代入 $x_2 = 2n + 2$:
$2(n + 2)((2n + 2) - (n + 1)) - (2n + 2) = (2n + 2)((2n + 2) - (n + 1))$,
$2(n + 2)(n + 1) - (2n + 2) = (2n + 2)(n + 1)$,
$2n^2 + 6n + 4 - 2n - 2 = 2n^2 + 4n + 2$,
$2n^2 + 4n + 2 = 2n^2 + 4n + 2$,
验证通过。
将方程整理为标准形式:
$6x - 12 - x = x^2 - 2x$,
$5x - 12 = x^2 - 2x$,
$x^2 - 7x + 12 = 0$,
使用求根公式:
$x = \frac{7 \pm \sqrt{49 - 48}}{2} = \frac{7 \pm 1}{2}$,
$x_1 = 3, \quad x_2 = 4$,
将解填入表中:
$x_1 = 3, \quad x_2 = 4$,
(2) 方程 $12(x - a) - x = x(x - a)$ 有一个解是 $x = 6$:
代入 $x = 6$:
$12(6 - a) - 6 = 6(6 - a)$,
$72 - 12a - 6 = 36 - 6a$,
$66 - 12a = 36 - 6a$,
$30 = 6a$,
$a = 5$,
将 $a = 5$ 代入方程:
$12(x - 5) - x = x(x - 5)$,
$12x - 60 - x = x^2 - 5x$,
$11x - 60 = x^2 - 5x$,
$x^2 - 16x + 60 = 0$,
解方程:
$x = \frac{16 \pm \sqrt{256 - 240}}{2} = \frac{16 \pm 4}{2}$,
$x_1 = 10, \quad x_2 = 6$,
该方程是题中给出的一列方程中的第4个方程(因为 $12 = 2 × (4 + 2)$)。
(3) 第 $n$ 个方程为:
$2(n + 2)(x - (n + 1)) - x = x(x - (n + 1))$,
整理为标准形式:
$2(n + 2)x - 2(n + 2)(n + 1) - x = x^2 - (n + 1)x$,
$x^2 - (3n + 4)x + 2(n + 2)(n + 1) = 0$,
解方程:
$x = \frac{3n + 4 \pm \sqrt{(3n + 4)^2 - 8(n + 2)(n + 1)}}{2}$,
$x = \frac{3n + 4 \pm \sqrt{9n^2 + 24n + 16 - 8n^2 - 24n - 16}}{2}$,
$x = \frac{3n + 4 \pm n}{2}$,
$x_1 = n + 2, \quad x_2 = 2n + 2$,
验证解适合第 $n$ 个方程:
代入 $x_1 = n + 2$:
$2(n + 2)((n + 2) - (n + 1)) - (n + 2) = (n + 2)((n + 2) - (n + 1))$,
$2(n + 2)(1) - (n + 2) = (n + 2)(1)$,
$2n + 4 - n - 2 = n + 2$,
$n + 2 = n + 2$,
代入 $x_2 = 2n + 2$:
$2(n + 2)((2n + 2) - (n + 1)) - (2n + 2) = (2n + 2)((2n + 2) - (n + 1))$,
$2(n + 2)(n + 1) - (2n + 2) = (2n + 2)(n + 1)$,
$2n^2 + 6n + 4 - 2n - 2 = 2n^2 + 4n + 2$,
$2n^2 + 4n + 2 = 2n^2 + 4n + 2$,
验证通过。
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