Рассмотрим такую задачу. Дано квадратное уравнение с параметром, нужно провести полное исследование знаков корней уравнения в зависимости от значений параметра. Здесь применяются два подхода: решение уравнения и использование формул Виета. Если дискриминант уравнения является полным квадратом, а старший коэффициент не зависит от параметра, то проще решить уравнение и исследовать знаки корней непосредственно.
1. Определить знаки корней уравнения в зависимости от параметра. Решение. Найдем дискриминант
. Поскольку дискриминант является полным квадратом, то несложно решить это уравнение:
Оба корня положительны, если
. Оба корня отрицательны, если
. Проверяем остальные промежутки: при
, при
, т. е. корни имеют разные знаки. В оставшихся точках, при
,
корни вычисляем: один корень равен нулю, а второй отрицательный. Нужно еще отметить, когда корни совпадают:
, при этом кратный корень равен
. Задача решена, но полезно рассмотреть геометрическую иллюстрацию. Изобразим на плоскости AОX прямые
и
(рис. 1). Всю информацию о знаках корней при различных значениях
мы можем прочитать по чертежу: для данного значения
мысленно проведем вертикальную прямую и отметим точки пересечения с прямыми
и
, их ординаты и являются корнями уравнения. По чертежу хорошо видно, что при
и при
один корень отрицательный, а другой положительный, при
и при
— один отрицательный, а другой равен нулю, при
два различных отрицательных корня, а при
— кратный отрицательный корень. Ответ: при
и при
корни разных знаков, при
и при
один корень отрицательный, а другой равен нулю, при
два различных отрицательных корня, при
кратный отрицательный корень.
Если же корни уравнения — иррациональные выражения, то непосредственное исследование их знака будет слишком громоздким. Поэтому исследование проводят с помощью формул Виета. Приведем схему такого исследования.
1) Если старший коэффициент зависит от параметра, то находим, при каких значениях параметра он равен нулю. Подставляем эти значения в уравнение и решаем полученное линейное уравнение. Определяем знак его корня.
2) Находим дискриминант уравнения и решаем неравенство . Таким образом, выясняем, при каких значениях параметра корней нет.
3) Рассмотрим значения параметра, при которых , т. е. корни совпадают. Нужно их найти и определить знак.
4) Рассмотрим значения параметра, при которых . Оба корня положительны тогда и только тогда, когда их сумма и произведение положительны. Оба корня отрицательны тогда и только тогда, когда их сумма отрицательна, а произведение положительно. Корни имеют разные знаки тогда и только тогда, когда их произведение отрицательно. Используя формулы Виета, составляем и решаем соответствующие системы.
5) Отдельно надо разобрать случай, когда один из корней равен нулю. Для этого подставляем в уравнение, находим значение параметра и второй корень.
Чаще в задачах нужна только часть такого исследования.
2. При каких значениях параметра уравнение
имеет два различных положительных корня? Решение. Оба корня положительны тогда и только тогда, когда их сумма и произведение положительны. Чтобы корни существовали и были различны, потребуем, чтобы дискриминант был положителен. Получим систему
. Ответ:
.
3. При каких значениях уравнение
не имеет положительных корней? Решение. При
получаем
, положительных корней нет. Найдем дискриминант уравнения
. Значит, при
уравнение не имеет никаких корней. Чтобы оба корня были отрицательны, необходимо и достаточно, чтобы выполнялись условия: сумма корней
, а произведение корней
. Составим систему
. Если один корень равен 0, то
и других корней нет. Значит, нужно объединить промежутки
, где нет никаких корней, промежуток
, где оба корня отрицательны, и точку 0, где один нулевой корень. Ответ:
.
4. Определить знак корней квадратного уравнения . Решение. 1) Рассмотрим случай
. В этом случае получаем линейное уравнение
, т. е. в этом случае имеется один положительный корень. 2) Пусть
. Так как
, то при
корней нет. 3) При
, получаем уравнение
с отрицательным корнем
и уравнение
с положительным корнем
. 4) Пусть
. Оба корня положительны, если
. Оба корня отрицательны, если выполняются условия
. Корни разных знаков, если
. 6) Пусть один корень равен нулю. Подставляя
в уравнение, получаем
. Само уравнение приобретает вид
. Значит, второй корень отрицательный. Ответ: при
корней нет, при
отрицательные корни, при
один корень отрицательный, второй равен нулю, при
корни разных знаков, при
корни положительны.
![Анастасия](/wp-content/uploads/2023/11/expert.webp)