一元二次方程根的判别式的综合应用

一元二次方程根的判别式的综合应用

　　一、知识要点：

　　1. 一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的根的判别式Δ=b2-4ac。

定理1 ax2+bx+c=0(a≠0)中，Δ>0 方程有两个不等实数根. 定理2 ax2+bx+c=0(a≠0)中，Δ=0 方程有两个相等实数根. 定理3 ax2+bx+c=0(a≠0)中，Δ<0 方程没有实数根.

　　2、根的判别式逆用(注意：根据课本“反过来也成立”)得到三个定理。

定理4 ax2+bx+c=0(a≠0)中，方程有两个不等实数根 Δ>0. 定理5 ax2+bx+c=0(a≠0)中，方程有两个相等实数根 Δ=0. 定理6 ax2+bx+c=0(a≠0)中，方程没有实数根 Δ<0.

　　注意：(1)再次强调：根的判别式是指Δ=b2-4ac。(2)使用判别式之前一定要先把方程变化为一般形式，以便正确找出a、b、c的值。(3)如果说方程有实数根，即应当包括有两个不等实根或有两相等实根两种情况，此时b2-4ac≥0切勿丢掉等号。(4)根的判别式b2-4ac的使用条件，是在一元二次方程中，而非别的方程中，因此，要注意隐含条件a≠0.

　　二.根的判别式有以下应用：

　　① 不解一元二次方程，判断根的情况。

　　例1. 不解方程，判断下列方程的根的情况：

　　(1) 2x2+3x-4=0　(2)ax2+bx=0(a≠0)

　　解：(1) 2x2+3x-4=0

　　a=2, b=3, c=-4,

　　∵Δ=b2-4ac=32-4×2×(-4)=41>0

　　∴方程有两个不相等的实数根。

　　(2)∵a≠0, ∴方程是一元二次方程，此方程是缺少常数项的不完全的一元二次方程，将常数项视为零，

　　∵Δ=(-b)2-4·a·0=b2,

　　∵无论b取任何关数，b2均为非负数，

　　∴Δ≥0，　　故方程有两个实数根。

　　② 根据方程根的情况，确定待定系数的取值范围。

　　例2.k的何值时?关于x的一元二次方程x2-4x+k-5=0(1)有两个不相等的实数根;(2)有两个相等的实数根;(3)没有实数根;

　　分析：由判别式定理的逆定理可知(1)Δ>0;(2)Δ=0;(3)Δ<0;

　　解：Δ=(-4)2-4·(k-5)=16-4k+20=36-4k

　　(1)∵方程有两个不相等的实数根，

　　∴Δ>0，即36-4k>0.解得k<9

　　(2)∵方程有两个不相等的实数根，

　　∴Δ=0，即36-4k=0.解得k=9

　　(3)∵方程有两个不相等的实数根，

　　∴Δ<0，即36-4k<0.解得k>9

　　③ 证明字母系数方程有实数根或无实数根。

　　例3.求证方程(m2+1)x2-2mx+(m2+4)=0没有实数根。

　　分析：先求出关于x的方程的根的判别式，然后只需说明判别式是一个负数，就证明了该方程没有实数根。

　　证明：　　Δ=(-2m)2-4(m2+1)(m2+4)

　　=4m2-4(m4+5m2+4)

　　=-4m4-16m2-16=-4(m4+4m2+4)

　　=-4(m2+2)2

　　∵不论m取任何实数(m2+2)2>0,

　　∴ -4(m2+2)2<0, 即Δ<0.

　　∴关于x的方程(m2+1)x2-2mx+(m2+4)=0没有实数根。

　　小结：由上面的证明认清证明的格式归纳出证明的步骤：

　　(1)计算Δ(2)用配方法将Δ恒等变形(3)判断Δ的符号(4)结论.其中难点是Δ的恒等变形，一般情况下配方后变形后为形如：a2,a2+2,(a2+2)2, -a2, -(a2+2)2的代数式，从而判定正负，非负等情况。

　　④ 应用根的判别式判断三角形的形状。

例4.已知：a、b、c为ΔABC的三边，当m>0时，关于x的方程c(x2+m)+b(x2-m)-2 ax=0有两个相等的实数根。求证ΔABC为RtΔ。

　　证明：整理原方程：

方程c(x2+m)+b(x2-m)- 2 ax =0. 整理方程得：cx2+cm+bx2-bm-2 ax =0 (c+b)x2-2 ax +cm-bm=0

　　根据题意：

　　∵方程有两个相等的实数根，

∴Δ=(-2 a)2-4(c+b)(cm-bm)=0

　　4ma2-4(c2m-bcm+bcm-b2m)=0

　　ma2-c2m+b2m=0

　　∴Δ=m(a2+b2-c2)=0

　　又∵ m>0,　　∴a2+b2-c2=0　　∴a2+b2=c2　　又∵a,b,c为ΔABC的三边，　　∴ΔABC为RtΔ。

　　⑤ 判断当字母的值为何值时，二次三项是完全平方式

　　例5、(1)若关于a的二次三项式16a2+ka+25是一个完全平方式则k的值可能是( );

　　(2)若关于a的二次三项式ka2+4a+1是一个完全平方式则k的值可能是();

　　分析：可以令二次三项等于0，若二次三项是完全平方式，则方程有两个相等的实数根。即Δ=0

　　解：(1)令16a2+ka+1=0

　　∵方程有两个相等的实数根，

　　∴Δ=k2-4×16×25=0

　　∴k=+40或者-40

　　(2)令ka2+4a+15=0

　　∵方程有两个相等的实数根，∴Δ=16-4k=0 ∴k=4

　　⑥ 可以判断抛物线与直线有无公共点

　　例6:当m取什么值时，抛物线与直线y=x+2m只有一个公共点?

解:列方程组 消去y并整理得x2+x-m-1=0 ，∵抛物线与直线只有一个交点， ∴Δ=0，即　4m+5=0 ∴

　　( 说明：直线与抛物线的交点问题也可归纳为方程组的解的问题。)

　　⑦ 可以判断抛物线与x轴有几个交点

　　分析：抛物线y=ax2+bx+c与x轴的交点 (1)当y=0时，即有ax2+bx+c=0，要求x的值，需解一元二次方程ax2+bx+c=0。可见，抛物线y=ax2+bx+c与x轴的交点的个数是由对应的一元二次方程ax2+bx+c=0的根的情况确定的，而决定一元二次方程ax2+bx+c=0的根的情况的，是它的判别式的符号，因此抛物线与x轴的交点有如下三种情形：

① 当 时，抛物线与x轴有两个交点，若此时一元二次方程ax2+bx+c=0的两根为x1、x2，则抛物线与x轴的两个交点坐标为(x1，0)(x2，0)。 ②当 时，抛物线与x轴有唯一交点，此时的交点就是抛物线的顶点，其坐标是( )。 ③当 时，抛物线与x轴没有交点。

　　例7、判定下列抛物线与x轴交点的个数：

(1) 　　　(2) 　　　(3)

　　解：(1)Δ=16-12=4>0 ∴抛物线与x轴有两个交点。

　　(2)Δ=36-36=0 ∴抛物线与x轴只有一个公共点。

　　(3)Δ=4-16=-12<0 ∴抛物线与x轴无公共点。

例8、已知抛物线

　　(1)当m取什么值时，抛物线和x轴有两个公共点?

　　(2)当m取什么值时，抛物线和x轴只有一个公共点?并求出这个公共点的坐标。

　　(3)当m取什么值时，抛物线和x轴没有公共点?

解：令y=0，则 　　　Δ=4-4(m-1)= -4m+8

　　(1)∵抛物线与x轴有两个公共点，　∴Δ>0，即 – 4m+8>0 ∴m<2

　　(2)∵抛物线和x轴只有一个公共点，　∴Δ=0，即 –4m+8=0 ∴m=2

当m=2时，方程可化为 ，解得x1=x2= -1，∴抛物线与x轴公共点坐标为(-1,0)。

　　(3)∵抛物线与x轴没有公共点，　∴Δ<0，即　-4m+8<0，　∴m>2

　　∴当m>2时，抛物线与x轴没有公共点。

⑧ 利用根的判别式解有关抛物线 (Δ>0)与x轴两交点间的距离的问题. 分析:抛物线 (Δ>0)与x轴两交点间的距离，是对应的一元二次方程 的两根差的绝对值。它有以下表示方法： 例9: 求当a为何值时?二次函数 图象与x轴的两个交点间的距离是3。解：令y=0，得方程 ，设这个一元二次方程的两根分别为x1和x2，则 　由 　得 ，即 。进而得 　　∴a= 或a= 。 ∴当 时，图象与x轴两个交点间的距离是3。

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