5-3-4 一元二次方程的公共根与整数根.讲义教师版(4)

2018-12-15 17:37

更一般地,如果一元n次方程anxn?an?1xn?1?…?a1x?a0?0的根是x1,x2,…,xn,那么:

an?1?x?x?…?x??,2n?1an??an?2,?x1x2?x1x3…?xn?1xn?an??an?3?, ?x1x2x3?x1x2x4…?xn?2xn?1xn??an??…………??na0xx…x?(?1)12n?an???以上定理确定了根与系数的关系,法国数学家韦达最早发现代数方程的根与系数之间有这种关系,因此,人们把这个关系称为韦达定理. ?a?3?a?3?a??3?a??3?a??1?a??2?a?1?a?2【答案】?,?,?,?,?,?,?,?

b??2b?1b?2b??3b??3b??1b?3b?3????????

【例16】 已知a,b是实数,关于x,y的方程组

?y?x3?ax2?bx有整数解(x,y),求a,b满足的关系式. ??y?ax?b【考点】一元二次方程的整数根 【难度】5星 【题型】解答

【关键词】2004年,“信利杯”全国初中数学竞赛

【解析】y?x3?ax2?bx?x3?x(ax?b)?x3?xy?y(x?1)?x3

?y??1?a?b若x?1?0,则?,显然无解,故x??1,则有

y??a?b?3x1 y??x2?x?1?x?1x?1由x,y均为整数可知,x?1??1?x?0,或x??2. 从而可得,2a?b?8?0或b?0(a为任意实数).

【答案】2a?b?8?0或b?0(a为任意实数)

?x?y?(a?2)x【巩固】已知a为整数,关于x,y的方程组?的所有解均为整数解,求a的值. 23?xy?(a?1)x?2a?2【考点】一元二次方程的整数根 【难度】5星 【题型】解答 【关键词】

?x?y?(a?2)x【解析】??(a?1)x2?(a2?1)x?2a3?2?0 23?xy?(a?1)x?2a?2若a?1?0?a??1,则x??2,y?0,满足题意; 若a?1?0?a??1,则由韦达定理可得

2(a3?1)2(a3?1?2)4a2?12??2(a2?a?1)?,x1x2? x1?x2??a?1?a?1a?1a?1a?1a?12由此可知,为整数,故a?1??1,或a?1??2,解之得a??3,?2,0,1

a?1

当a??3时,?2x2?10x?56?0,方程无整数解; 当a??2时,?x2?5x?18?0,方程无整数解;

当a?0时,x2?x?2?0,此时x1?2,x2??1,对应的y1?2,y2??1;

当a?1时,2x2?2x?0,此时x1?0,x2?1,对应的y1?0,y2?2.

【答案】a?0或a?1

【巩固】设a为质数,b,c为正整数,且满足

2??9?2a?2b?c??509?4a?1022b?511c? ???b?c?2【考点】一元二次方程的整数根 【难度】6星 【题型】解答

【关键词】2008年, 全国初中数学联赛

2求a?b?c?的值.

4a?511b?6a?3b??【解析】①式即?, ?509?509?6a?3b4a?511b设m?,n?,

509509509m?6a509n?4a则b? ② ?3511故3n?511m?6a?0,又n?m2, 所以3m2?511m?6a?0 ③

2由①式可知,?2a?b?能被509整除,而509是质数,于是2a?b能被509整除,故m为整数,即关

于m的一元二次方程③有整数根,所以它的判别式??5112?72a为完全平方数. 不妨设??5112?72a?t2(t为自然数),则72a?5112?t2??511?t??511?t?. 由于511?t和511?t的奇偶性相同,且511?t≥511,所以只可能有以下几种情况: ?511?t?36a,①?两式相加,

511?t?2,?得36a?2?1022,没有整数解. ?511?t?18a,②?两式相加,

511?t?4,?得18a?4?1022,没有整数解. ?511?t?12a,③?两式相加,

511?t?6,?得12a?6?1022,没有整数解. ?511?t?6a,④?两式相加,

511?t?12,?得6a?12?1022,没有整数解. ?511?t?4a,⑤?两式相加,

511?t?18,?得4a?18?1022,解得a?251. ?511?t?2a,⑥?两式相加,

511?t?36,?得2a?36?1022,解得a?493, 而493?17?29不是质数,故舍去. 综合可知a?251. 此时方程③的解为

502m?3或m?(舍去).

3

把a?251,m?3代入②式,

509?3?6?251得b??7.

3a?b?c??3012

【答案】3012

【例17】 已知b,c为整数,方程5x2?bx?c?0的两根都大于?1且小于0,求b和c的值. 【考点】一元二次方程的整数根 【难度】6星 【题型】解答

【关键词】1999年,全国联赛试题 【解析】解法1:

bc设方程的两根为x1,x2,由韦达定理可知,x1?x2??,x1x2?,则有

55bc由?1?x1,x2?0可知,?2?x1?x2?0,0?x1x2?1,则有?2???0,0??1,

55故0?b?10,0?c?5

由题意可知,x?0时,5x2?bx?c?c?0,x??1时,5x2?bx?c?5?b?c?0?b?5?c 又b,c为整数,故0?b?9,0?c?5

又原方程有两个实数根,故??b2?20c≥0?b2≥20c≥20?b≥5 故b?5,6,7,8,c?1,2,3,4.

当b?5时,c?1,此时满足b?5?c;

当b?6时,62?20c≥0?c?1,但此时由b?5?c知,c?1,矛盾; 当b?7时,72?20c≥0?c?1,2,又b?5?c,故c?2,矛盾;

当b?8时,82?20c≥0?c?1,2,3,又b?5?c,故c?3,矛盾. 综上,b?5,c?1.

另外,也可由?1?x1,x2?0建立不等式,(x1?1)(x2?1)?0?x1?x2?x1x2?1?0?b?5?c! 点评:b?5?c这个隐含的结论非常重要,如果没有考虑到这一点,将会多出很多解. 解法2:

设f(x)?5x2?bx?c,则有

??f(?1)?5?b?c?0??b?5?c????20c≤b2≤(4?c)2?c≥6?25或c≤6?25 ?f(0)?c?02?20c≤b?24?5c?b?≤0??4?5c由韦达定理可知,0??1?0?c?5,故0?c≤6?25,故c?1,b?5.

5这个解题的技巧,能够避免复杂的讨论和多余的解,是一种非常好的方法!

【答案】b?5,c?1

??0.?,且x1x2?0,x1?x2【巩固】已知方程x2?bx?c?0及x2?cx?b?0分别各有两个整数根x1,x2及x1?,x2

??0; ⑴ 求证:x1?0,x2?0,x1??0,x2⑵ 求证:b?1≤c≤b?1;

⑶ 求b,c所有可能的值.

【考点】一元二次方程的整数根 【难度】6星 【题型】解答

【关键词】1993年,全国数学联赛试题

?x1?x2??b??x1??x2???c【解析】⑴ 由韦达定理可知,?,?

xx?c?12??x1?x2??b??0可知,b?0,c?0,故x1?x2?0,x1??x2??0 由x1x2?0,x1?x2??0 从而可知,x1?0,x2?0,x1??0,x2⑵ b?1≤c≤b?1??1≤c?b≤1 ?x1?x2??b?c?b?x1x2?x1?x2 ……①, ?xx?c?12??x1??x2???c?b?c?x1??x2??x1?x2? ……② ???x1?x2??b由c?b?x1x2?x1?x2?(x1?1)(x2?1)?c?b?1≥0?c?b≥?1

b?c?x1??x2??x1?x2??b?c?1?(x1??1)(x2??1)≥0?c?b≤1 从而可知,b?1≤c≤b?1 ⑶ ①?②可得,

x1x2?x1?x2?x1??x2??x1?x2??0?(x1?1)(x2?1)?(x1??1)(x2??1)?2

由②可知,(x1?1)(x2.?1)≥0,(x1'?1)(x2'?1)≥0,又x1,x2,x1?,x2?均为整数可知

????(x1?1)(x2?1)?0?(x1?1)(x2?1)?1?(x1?1)(x2?1)?2,或?,或? ???????????(x1?1)(x2?1)?2?(x1?1)(x2?1)?1?(x1?1)(x2?1)?0?b?6?b?4?b?5此时,分别有?,?,?

c?5c?4c?6????b?6?b?4?b?5【答案】⑴见解析 ⑵见解析 ⑶?,?,?

?c?5?c?4?c?6

【例18】 当m是什么整数时,关于x的方程x2?(m?1)x?m?1?0的两根都是整数? 【考点】一元二次方程的整数根 【难度】4星 【题型】解答

【关键词】1994年,福州竞赛题

【解析】设方程的两整数根分别是x1,x2,由韦达定理得

x1?x2?m?1?① x1?x2?m?1?②

课后作业

由②?①消去m,可得x1x2?x2?x1?2 (x1?1)(x2?1)?3?1?3??1?(?3)

?x1?1?1?x1?1??1则有? 或?

x?1?3x?1??3?2?2?x1?0?x?2解得:?1 或?

x??2x?4?2?2由此x1?x2?8或0,分别代入②,得m?7或m??1

【答案】m?7或m??1

【例19】 n为正整数,方程x2?(3?1)x?3n?6?0有一个整数根,则n?__________. 【考点】一元二次方程的整数根 【难度】4星 【题型】填空

【关键词】1993年,安徽竞赛题

【解析】不妨设已知方程的整数根为α,则

a2?(3?1)a?3n?6?0 整理.得a2?a?6?3(a?n) 因为a为整数,所以a2?a?6为整数

3(a?n)也一定是整数,要使3(a?n)为整数,必有a?n

由此得a2?a?6?0,即n2?n?6?0 解得n?3或-2(舍去) ∴n?3

【答案】3

【例20】 当m是什么整数时,关于x的一元二次方程mx2?4x?4?0与x2?4mx?4m2?4m?5?0的根都是

整数.

【考点】一元二次方程的整数根 【难度】4星 【题型】解答

【关键词】2008年,西城区,初三抽样试题

【解析】由题意可知,方程mx2?4x?4?0的判别式?1?(?4)2?16m?16(1?m)?0?m?1

方程x2?4mx?4m2?4m?5?0的判别式为

?2?(4m)2?4(4m2?4m?5)?4(4m?5)?0

5 故m??,又m为整数,m?0,故m??1或m?1

4 当m?1时,题干中的两个方程分别为x2?4x?4?0、x2?4x?5?0,满足题意; 当m??1时,题干中的两个方程分别为x2?4x?4?0、x2?4x?3?0,不合题意.

故m?1.也可通过方程是否有整数根的条件来判断出m?1,此时两个判别式都要是完全平方数. 【答案】m?1

【例21】 当m为何整数时,方程2x2?5mx?2m2?5有整数解. 【考点】一元二次方程的整数根 【难度】6星 【题型】解答 【关键词】

【解析】解法1:

将方程2x2?5mx?2m2?5左边因式分解可得 (2x?m)(x?2m)?5

?2x?m?5?2x?m?1?2x?m??5?2x?m??1故?,或?,或?,或?

x?2m?1x?2m?5x?2m??1x?2m??5?????x?3?x??1?x??3?x?1解得?,?,?,?

m?1m??3m??1m?3????解法2:

将方程2x2?5mx?2m2?5整理成标准形式:2x2?5mx?2m2?5?0

由原方程有整数解,首先必须满足??(5m)2?4?2?(2m2?5)?9m2?40为一个完全平方数, 不妨设??n2(n?0),则有9m2?40?n2?(n?3m)(n?3m)?40, 又n?3m、n?3m的奇偶性相同,

?n?3m?2?n?3m?20?n?3m??2?n?3m??20故它们必然同为偶数,则有?,?,?,?,

n?3m?20n?3m?2n?3m??20n?3m??2?????n?3m?4?n?3m?10?n?3m??10?n?3m??4,?,?,? ??n?3m?10?n?3m?4?n?3m??4?n?3m??10


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