谈二次函数与三次函数的零点式应用
2015-10-08黄旭东
对于二次函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0)若有根x1,x2,则可写成零点式f(x)=ax-x1x-x2(a≠0).同理对一个三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0)若有根x1,x2,x3,则可写成零点式f(x)=ax-x1x-x2x-x3(a≠0),其应用广泛,下面简单讨论其应用.1巧证不等式
例1证明:-33≤sinx2-cosx≤33.
证明依题设结构,构造以±33为零点的二次函数,记f(t)=t-33t+33,由二次函数图像性质,欲证-33≤sinx2-cosx≤33成立,只需证f(sinx2-cosx)≤0即可.由f(sinx2-cosx)=sin2x2-cosx2-13=3sin2x-2-cosx232-cosx2=-1-2cosx232-cosx2≤0成立,故原不等式成立.
点评此题证明没用到三角中变形求值域方法,而是由结构巧妙构造二次函数零点式,依二次函数的函数值与不等式解集之间的紧密关系,数与形有机结合,方法美妙,令人印象深刻.对于证a≤f(x)≤b的形式的不等式,一般可考虑构造二次函数零点式来解决.
例2(数学通报201412期问题征解2217)设长方体的长宽高分别为a,b,c(a>b>c),p为长方体各棱长之和,为表面积,d为一条对角线,求证:a>13p4+d2-12s,c<13p4-d2-12s.
解析由求证结构形式,不妨构造以x1=13p4+d2-12s,x2=13p4-d2-12s为零点的二次函数,由韦达定理知x1+x2=p6=23a+b+c,x1x2=19p216-d2+12s=19[a+b+c2-a2+b2+c2+ab+bc+ac]
=13ab+bc+ac,构造二次函数f(x)=3(x-x1)(x-x2)=3x2-2a+b+cx+ab+bc+ac,由函数对称轴为x=a+b+c3,又a>b>c,故a>a+b+c3>c,又由f(a)=3a2-2a+b+ca+ab+bc+ac=
a2-ab+bc-ac=(a-b)(a-c)>0,f(c)=3c2-2a+b+cc+ab+bc+ac=c2+ab-bc-ac=(c-b)(c-a)>0,故c
点评此题用一般方法较难下手,而构造二次函数的零点式,问题的解决得以易乎寻常的顺畅.2巧比大小
例3设函数f(x)=ax2-x,g(x)=x-a(a>0),若p,q是方程f(x)-g(x)=0的两根,且满足0
证明由f(x)-g(x)=0的两根为p,q,构建零点式,则f(x)-g(x)=a(x-p)(x-q),由x∈(0,p),且0
0,即f(x)>g(x).
又f(x)-p-a=g(x)+a(x-p)(x-q)-p-a=x-p+a(x-p)(x-q)=x-pax-q+1a,由0 综上所述,gx 例4已知三次函数f(x)=x3+ax2+bx+c,方程f(x)-x=0的三根满足0 解析由题意,x1,x2,x3为方程f(x)-x=0的三根,构建零点式得f(x)-x=x-x1x-x2x-x3,由-ca+b+c=-f(0)[f(1)-1]=x1x2x31-x11-x21-x3,又由0 点评例3与例4是涉及到二次或三次函数的根的不等关系的证明问题,若按常规采用一般式方程进行处理,问题将变得较为复杂.一般地,一些二次或三次函数的题目中涉及方程的根时,常利用其零点式进行化归处理,可大大优化解题过程与步骤.……p>
