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用函数观点看一元二次方程

主讲:方敏文

一周强化

一、一周知识概述

1、二次函数y=ax2+bx+c和一元二次方程ax2+bx+c=0的关系

  一元二次方程ax2+bx+c=0就是二次函数y=ax2+bx+c在函数y的值为0时自变量x的取值情况.

  二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴的交点有三种情况:有两个交点、有一个交点、没有交点,当二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴有交点时,交点的横坐标就是当y=0时自变量x的值,即一元二次方程ax2+bx+c=0的根.

  当抛物线与x轴有两个交点时,一元二次方程ax2+bx+c=0有两个不相等的实数根,此时,b2-4ac>0;当抛物线与x轴有一个交点时,一元二次方程ax2+bx+c=0有两个相等的实数根,此时b2-4ac=0;当抛物线与x轴没有交点时,一元二次方程ax2+bx+c=0没有实数根,此时,b2-4ac<0.反之也成立.即b2-4ac>0时,一元二次方程ax2+bx+c=0有两个不相等的实数根,抛物线与x轴有两个不同的交点;当b2-4ac=0时,一元二次方程ax2+bx+c=0有两个相同的实数根,抛物线与x轴有唯一交点;当b2-4ac<0时,一元二次方程ax2+bx+c=0无实数根,抛物线y=ax2+bx+c与x轴无交点.

  由于二次方程ax2+bx+c=0是二次函数y=ax2+bx+c当y=0时的特殊情形,所以二次方程与二次函数有着必然联系.在研究二次方程时,要考虑借助二次函数求解;在研究二次函数时,要考虑借助二次方程求解.

2、用图象法求一元二次方程的近似根

  由二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴的交点和一元二次方程ax2+bx+c=0的根的关系,从理论上讲,我们可以借助二次函数的图象求一元二次方程的根,但必须明确,这种求根方法只能算作是一元二次方程的近似解法.

  一元二次方程的图象解法体现了数形结合思想方法,我们从中可以发现二次函数与一元二次方程之间的必然联系,由于一元二次方程是二次函数的特殊情形(即y=0时的情况).一方面,我们可以利用二次函数的图象求一元二次方程的根,另一方面也可以借助一元二次方程的根来判断图象的位置,使所画抛物线比较准确,那么如何运用二次函数的图象求一元二次方程ax2+bx+c=0的根呢?下面提供三种方法.

  (1)直接作函数y=ax2+bx+c的图象,则图象与x轴交点的横坐标就是方程的根.

  (2)先将方程变形为ax2+bx=-c,再分别作抛物线y=ax2+bx和直线y=-c,则直线y=-c与抛物线y=ax2+bx的交点的横坐标就是方程的根.

  (3)先将方程变形为ax2=-bx-c,再分别作抛物线y=ax2和直线y=-bx-c,则直线y=-bx-c与抛物线y=ax2的交点的横坐标就是方程的根.

二、重难点知识

重点:二次函数的图象与x轴的交点与一元二次方程的根的关系

难点:二次函数与一元二次不等式的关系:对于y=ax2+bx+c,

 ①当x取何值时,y=0,即求方程ax2+bx+c=0的解;

 ②当x取何值时,y>0,即求不等式ax2+bx+c>0的解;

 ③当x取何值时,y<0,即求不等式ax2+bx+c<0的解.

三、典型例题讲解

例1、已知二次函数y=x2-(m2+5)x+2m2+6,试问该函数的图象与x轴是否有两个交点?若有两个交点,试求出其中一个交点坐标;若没有交点,请说明理由.

分析:

  解题关键是利用二次函数与一元二次方程的关系来探究.

解:

  ∵在一元二次方程x2-(m2+5)x+2m2+6=0中,a=1,b=-(m2+5),c=2m2+6,

  ∴b2-4ac=[-(m2+5)]2-4×1×(2m2+6)=m4+2m2+1=(m2+1)2>0.

  ∴该方程有两个不相等的实数根.

  ∴二次函数y=x2-(m2+5)x+2m2+6变形得y=x2-5x+6+m2(2-x).

  令x=2,y=22-5×2+6+m2·(2-2)=0.即二次函数y=x2-(m2+5)x+2m2+6的图象必经过x轴上的点(2,0).

反思:

  对于抛物线y=x2+kx+k,若必经过某定点,那么交点坐标与k的取值无关.

例2、已知:抛物线y=x2-mx+与抛物线y=x2+mx-m2在平面直角坐标系中的位置如图所示,其中一条与x轴交于A、B两点.

  (1)试判断哪一条抛物线经过A、B两点?并说明理由.

  (2)若A、B两点到原点的距离OA、OB满足,求经过A、B两点的抛物线的关系式。

分析:

  (1)经过A、B两点的抛物线的△>O;

  (2)可根据一元二次方程根与系数关系来解.

  解法一:(1)y=x2-mx+中△1=m2-2m2=-m2.

  ∵抛物线不过原点,∴m≠0,∴-m2﹤0,∴△1﹤0.

  ∴抛物线y=x2-mx+与x轴无交点.

  y=x2+mx-m2经过A、B两点.

  (2)设A(x1,0),B(x2,0),则x1<0,x2>0,∴OA=-x1,OB=x2.

  又∵,∴,即3(x1+x2)=2x1x2.

  又∵x1,x2是方程x2+mx-m2=0的两根,∴x1+x2=-m,x1x2=-m2.

  ∴-3m=-m2.∴m1=0(不符合题意,舍去),m2=2.

  ∴经过A、B两点的抛物线为y=x2+2x-3.

  解法二:(1)∵两条抛物线都不过原点,∴m≠0.

  抛物线y=x2-mx+与y轴交于(0,).∵﹥0,

  ∴抛物线y=x2-mx+不经过A、B点.

  抛物线y=x2+mx-m2与y轴交于(0,-m2),-m2﹤0,

  ∴抛物线y=x2+mx-m2经过A、B两点.

  (2)同解法一中的(2).

反思:

  根据图象解决二次函数问题,可由抛物线开口方向,对称轴位置,顶点位置,与x轴交点个数,与y轴交点位置等来确定系数的关系.

例3、利用二次函数的图象求一元二次方程x2-x-3=0的近似根(精确到0.1).

分析:

  因为二次函数y=x2-x-3与x轴交点的横坐标即为一元二次方程x2-x-3=0的解,所以可通过作二次函数y=x2-x-3的图象来求方程x2-x-3=0的近似根.

解:

  在平面直角坐标系内作出函数y=x2-x-3的图象,如图所示.由图象可知方程有两个实数根:一个在-2和-1之间,另一个在2和3之间.

  (1)先求-2和-l之间的根,利用计算器探索如下:

x

-1.1

-1.2

-1.3

-1.4

y

-0.69

-0.36

-0.01

0.36

  因此,x=-1.3是方程的一个近似根.

  (2)另一个根也可类似地求出:

x

2.1

2.2

2.3

2.4

y

-0.69

-0.36

-0.01

0.36

  因此,x=2.3是方程的一个近似根.

  所以一元二次方程x2-x-3的近似根为x1=-1.3,x2=2.3.

反思:

  解本类型题的基本方法是先作出二次函数的图象,并根据图象确定一元二次方程的解的个数;再由二次函数图象与y=h的交点位置确定交点,横坐标的范围;最后利用计算器估算方程的近似根(通常保留一位小数).

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