第二節 用判別式求未知常數的範圍
數學實驗 — 用判別式求未知常數的範圍

考慮二次方程 \(x^2 + 4x + c = 0\)。

在右面的模擬模型,請以圖象法觀看 \(b\) 的數值和二次方程 \(x^2 + 4x + c = 0\) 的根的性質有甚麼關係。

請在模擬模型的數值滑桿設 \(a = 1 \, 及 \, b = 4\)。

當你移動數值滑桿來輸 \(b\) 的值時,請注意 \(y = x^2 + 4x + c\) 的圖象與 \(x\) 軸的相交(如有)的情況。


設方程 \(x^2 + 4x + c = 0\) 有實根,則根據模擬模型的圖象, \(c\) 的值是甚麽? (你可以移動 \(c\) 的數值滑桿,直至 \(y = x^2 + 4x + c\) 的圖象與 \(x\) 相交於一或兩點)

當 \(c \le 4 \), 方程有實根。

在這一課,我們將以判別式來計算類似上面的問題的未知常數的範圍。

模擬模型


用判別式求未知常數的範圍

設方程 \(x^2 + 4x - 3k - 1 = 0\) 有實根,則 \(k\) 的值的範圍是甚麽?

提示



\(\because\)  方程 \(x^2 + 4x - 3k - 1 = 0\) 有實根
\(\therefore\) \(\Delta = 4^2 - 4(1)(-3k - 1)\) \(\ge 0\)
 \(16 + 12k + 4\) \(\ge 0\)
\(\therefore\) \(k\) \(\ge - \large{\frac{5}{3}}\)

活動

讓我們利用上面的模擬模型中的圖象解釋計算這例題的目的。

  1. 在模擬模型設方程 \(x^2 + 4x + c = x^2 + 4x - 3k - 1 = 0\), 即 \(c = -3k - 1\)
  2. 設 \(k \ge - \large{\frac{5}{3}}\), 即 \(c \le 4\)。你能否判斷方程的根的性質? 你的判斷是否符合你計算所得?
  3. 請移動數值滑桿來輸入不同的 \(c\) 的值。若 \(c \gt 4\),你能否令方程 \(x^2 + 4x + c = 0\) 再得到另外一或兩個實根?

設方程 \(mx^2 + 12x + 6 = 0\) 沒有實根,則 \(m\) 的值的範圍是甚麽?

提示



\(\because\)  方程 \(mx^2 + 12x + 6 = 0\) 沒有實根
\(\therefore\) \(\Delta = 12^2 - 4(m)(6)\) \(\lt 0\)
 \(144 - 24m\) \(\lt 0\)
\(\therefore\) \(m\) \(\gt 6\)

活動

讓我們利用上面的模擬模型中的圖象解釋計算這例題的目的。

  1. 在模擬模型的數值滑桿的數值範圍是由 \(-5\) 至 \(5\)。在方程 \(mx^2 + 12x + 6 = 0\) 中,所有的係數的這範圍之外。
  2. 現考慮方程 \(ax^2 + 2x + 1\)。
  3. 設 \(a \gt 1\), 即 \(m \lt 6\)。你能否判斷方程的根的性質和值? 你的判斷是否符合你計算所得?
  4. 請移動數值滑桿來輸入不同的 \(a\) 的值。除了 \(a \gt 1\) 之外,你能否令方程 \(ax^2 + 2x + 1 = 0\) 沒有實根?
活動

已知下列各二次方程根的性質。請完成下表。

二次方程 根的性質 \(k\) 的值
\(kx^2 - 14x + 7 = 0\) 兩個不等實根
  • \(\gt\)
  • \(\ge\)
  • \(\lt\)
  • \(\le\)
  • \(7\)
  • \(-7\)
\(2x^2 + 6x + (k - 1) = 0\) 沒有實根
  • \(\gt\)
  • \(\ge\)
  • \(\lt\)
  • \(\le\)
  • \(-5.5\)
  • \(-4.5\)
  • \(4.5\)
  • \(5.5\)
\(12kx^2 - 60x + 25 = 0\) 有實根
  • \(\gt\)
  • \(\ge\)
  • \(\lt\)
  • \(\le\)
  • \(-4\)
  • \(-3\)
  • \(3\)
  • \(4\)


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