本题导读
本题考查二次函数的性质与一元二次方程根的分布。第一问通过已知不等式将常数 消去,转化为关于 的不等式组,从而证明开口方向及比值范围;第二问利用第一问求出的开口方向、顶点的横坐标范围以及判别式(或区间端点与最值),证明方程在给定区间内有两个互异实根。
📌【题干】
Question
(2006年浙江卷(理)) 设 . 若 ,求证:
(1) 且 ;
(2) 方程 在 内有两个实根.
🔍【思路分析】
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第一问:
- 由 。
- 由 。
- 已知 。代入上述两个不等式中,消除 ,得到关于 和 的不等式组,进而证明结论。 第二问:
- 方程 在 内有两个实根,需要满足三个刚性条件:① 开口向上且判别式 ;② 对称轴 必须位于区间 内;③ 区间端点值 且 。
- 或者是利用二次函数在顶点的最值小于 0,结合两端点值大于 0 进行证明。
✅【答案】
Success
(1)由a+b+c=0,得c=−a−b.由f(0)>0得a+b<0,
✍【详细解析】
Abstract
证明:(1)由已知条件可得: 因为 , 变形可得:
将③式代入①式中: 将③式代入②式中:
综合④和⑤可得关于 的不等式链: 由于上述不等式两侧的跨度为 ,要保证不等式合法存在, 必须满足:
既然 , 在不等式 各项同时除以正数 , 不等号方向保持不变: 原命题获证。
(2)因为 , 所以二次函数 的图象是一条开口向上的抛物线。 其对称轴方程为: 由(1)问已知 。 两边同时乘以 , 锁定对称轴的范围: 显然, 对称轴 严格位于区间 的内部。
下面计算抛物线顶点(最低点)的纵坐标值。二次函数的极小值为: 由于 , 代入上式中: 由于较为繁琐,直接使用判别式 证明更直观: 将 代入判别式: 因为 , 且平方项 , 所以: 这说明方程 必然有两个互异的实数根。
结合题目已知条件: 根据二次函数根的分布定理, 开口向上、判别式大于0、对称轴在区间内且两端点值均为正, 能够刚性锁死抛物线与 轴的两个交点必须全部位于该区间内部。
所以,方程 在 内有两个实根。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:含参不等式组的代数消元与范围平移、二次函数在给定区间内拥有两实根的三个刚性判据(判别式、对称轴、端点值)。
- 核心方法:代数消元法、根的分布控制法。
- 避坑指南:
- 第二问证明在 内有两个根,不仅要证明 ,对称轴和端点值这两个边界制约条件缺一不可。单凭 只能说明有两个根,无法锁定两根都在区间内部。
📖【试题探源与推广】
Tip
(1)由a+b+c=0,得c=−a−b.由f(0)>0得a+b<0,
🔗【关联脉络】
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