构造一元二次方程解赛题
2022-05-30唐鹏久于先金
唐鹏久 于先金
当问题中含有形如:ax20+bx0+c=0,-b±b2-4ac2a,b2-4ac或a+b与ab这样的代数式时,可由此联想到一元二次方程、一元二次方程的求根公式、一元二次方程的判别式和一元二次方程的韦达定理,通过构造一元二次方程达到求解问题的目的.
1 由根的定义构造一元二次方程
例1 已知a2=a+1,b2=b+1且a≠b,求a5+b5的值.
解 由已知条件,可知a,b是一元二次方程x2-x-1=0的两个根.
由韋达定理可得a+b=1.
故原式=(a2)2a+(b2)2b
=(a+1)2a+(b+1)2b
=(a2+2a+1)a+(b2+2b+1)b
=(3a+2)a+(3b+2)b
=3a2+2a+3b2+2b
=3(a+1)+2a+3(b+1)+2b
=5(a+b)+6
=5×1+6=11.
例2 若(a+c)(a+d)=3,(b+c)(b+d)=3,且a≠b,求(a+c)(b+c)的值.
解 由(a+c)(a+d)=3,可得
a2+(c+d)a+cd-3=0.
同理,由(b+c)(b+d)=3,可得
b2+(c+d)b+cd-3=0.
因为a≠b,
所以a,b是一元二次方程
x2+(c+d)x+cd-3=0
的两个根,由韦达定理可得
a+b=-(c+d),ab=cd-3.
所以 (a+c)(b+c)
=ab+(a+b)c+c2
=(cd-3)-(c+d)c+c2
=cd-3-c2-cd+c2
=-3.
2 由求根公式构造一元二次方程
例3 若a=13+22,则a2-a+14的值为( )
(A)3+22. (B)22-3.
(C)5-422.(D)42-52.
解 显然a=13+22=3-22是一元二次方程x2-6x+1=0的一个根,
所以a2=6a-1.
所以a2-a+14=5a-34
=15-102-34
=57-4022
=42-52.
故选(D).
例4 当x=-5+332时,多项式(4x3-1997x-1994)2001的值为( )
(A) 1. (B)-1.
(C)c2001.(D)-22001.
解 因为x=1+19942,
所以(2x-1)2=1994,
即4x2-4x-1993=0.
所以 (4x3-1997x-1994)2001
=[x(4x+1993)-1997x-1994]2001
=(4x2-4x-1994)2001
=(-1)2001=-1.
故选(B).
3 由判别式构造一元二次方程
例5 已知5b-c=5a,求证:b2≥4ac.
解 要证b2≥4ac,只须证b2-4ac≥0,
由此联想到一元二次方程ax2+bx+c=0的判别式Δ=b2-4ac.
由已知条件,可得
5a-5b+c=0,
所以,5可视为一元二次方程ax2+bx+c=0的一个根,
所以Δ=b2-4ac≥0.
故b2≥4ac.
4 由韦达定理构造一元二次方程
例6 已知2a2-8a+3=0,3b2-8b+2=0,且ab≠1,求a+1bb+1a的值.
解 由3b2-8b+2=0知b≠0,
所以21b2-8b+3=0.
又2a2-8a+3=0,且由ab≠1可得a≠1b,
所以a,1b是一元二次方程2x2-8x+3=0的两个根,由韦达定理可得a+1b=4.
同理,b,1a是一元二次方程3x2-8x+2=0的两个根,由韦达定理可得b+1a=83.
所以a+1bb+1a=323.
例7 已知实数a,b,c满足a+b+c=0,abc=8.求c的取值范围.
解 由题设可得a+b=-c,ab=8c,
由此可知a,b是一元二次方程x2+cx+8c=0的两个根,
所以Δ=c2-32c≥0.①
(1)当c<0时,不等式①恒成立;
(2)当c>0时,解不等式①得c≥234.
故c的取值范围为c<0或c≥234.
例8 已知x,y是正整数,并满足方程xy+x+y=71,x2y+xy2=880,求x2+y2的值.
解 由已知条件,可得
xy+(x+y)=71,xy(x+y)=880.
由此可知xy,x+y是一元二次方程t2-71t+880=0的两个根,
解得t1=55,t2=16.
因x,y是正整数,所以只有
x+y=16,xy=55.
故x2+y2=(x+y)2-2xy=162-2×55=146.
练习
1.已知a2=2a+1,b2=2b+1且a≠b,求a3+b3的值.
2.求1+526的整数部分.
3.计算:1+527-1-527.
4.设x=-5+332,那么代数式(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)的值为.
5.已知x,y为实数,且x2+xy+y2=1,求x2-xy+y2的取值范围.
答案
1.14. 2. 8. 3.135.
4.48. 5.13≤x2-xy+y2≤3.