Расположение корней квадратного трёхчлена. Урок " Расположение корней квадратного трехчлена в зависимости от значений параметра" (9 класс). Примеры решения задач

4. Расположение корней квадратного трехчлена в зависимости от параметра

Часто встречаются задачи с параметрами, в которых требуется определить расположение корней квадратного трехчлена на числовой оси. Опираясь на основные положения и обозначения предыдущего параграфа, рассмотрим следующие случаи:

1. Пусть задан квадратный трехчлен , где
и точка m на оси Ox . Тогда оба коня
квадратного трехчлена
будут строго меньше m

или

Геометрическая иллюстрация приведена на рисунке 3.1 и 3.2.

2.Пусть задан квадратный трехчлен , где и точка m на оси Ox . Неравенство
выполняется тога и только тогда, когда числа a и
имеют разные знаки, то есть
(рис. 4.1 и 4.2.)

3. Пусть задан квадратный трехчлен , где и точка m на оси Ox . Тогда оба коня
квадратного трехчлена будут строго больше m тогда и только тогда, когда выполняются следующие условия:

или

Геометрическая иллюстрация приведена на рисунке 5.1 и 5.2.

4. Пусть задан квадратный трехчлен , где и интервал (m , M ) Тогда оба корня квадратного трехчлена принадлежат указанному интервалу тогда и только тогда, когда выполняются следующие условия:

или

Геометрическая иллюстрация приведена на рисунке 6.1 и 6.2.

5. Пусть задан квадратный трехчлен , где , - его корни и отрезок
. Отрезок лежит в интервале
тогда и только тогда, когда выполняются следующие условия:

Геометрическая иллюстрация приведена на рисунке 7.1 и 7.2.

Пример. Найти все значения параметра a , при каждом из которых оба корня уравнения
больше -2.

Решение. В условии задачи указано. Что уравнение имеет два корня, поэтому . Рассматриваемая ситуация описывается случаем 3 и изображена на рисунке 5.1. и 5.2.

Найдем ,
,

Учитывая все это, запишем совокупность двух систем:

или

Решая эти две системы, получим .

Ответ. При каждом значении параметра a из промежутка оба корня уравнения больше -2.

Пример. При каких значениях параметра a неравенство
выполняется для любых
?

Решение. Если множество X – решение данного неравенства, то условие задачи означает, что промежуток
должен находиться внутри множества X , то есть

Рассмотрим все возможные значения параметра а .

1.Если а=0 , то неравенство примет вид
, и его решением будет промежуток
. В этом случае условие выполняется и а=0 является решением задачи.

2.Если
, то графиком правой части неравенства является квадратный трехчлен, ветви которого направлены вверх. Решение неравенства зависит от знака .

Рассмотри случай, когда
. Тогда для того, чтобы для всех выполнялось неравенство , требуется, чтобы корни квадратного трехчлена были меньше числа -1, то есть:

или

Решив эту систему, получим
.

Если
, то парабола лежит выше оси О x , и решением неравенства будет любое число из множества действительных числе, в том числе, и промежуток . Найдем такие а из условия:

или

Решив эту систему, получим
.

3.Если
, то при
решением неравенства является промежуток , который не может включать в себя промежуток , а при
данное неравенство не имеет решений.

Объединяя все найденные значения а , получим ответ.

Ответ. Для любого значения параметра из промежутка
неравенство выполняется для любых .

Пример. При каких значениях параметра а множество значений функции содержит отрезок
?

Решение. 1. Если
, то

а) при а = 1 функция примет вид y = 2, и множество ее значений состоит из единственной точки 2 и не содержит отрезок ;

б) при а = -1 функция примет вид y = -2 x +2 . Ее множество значений
содержит отрезок , значит а = -1 является решением задачи.

2.Если
, то ветви параболы направлены вверх, наименьшее значение функция принимает в вершине параболы
:

,
.

Множество значений функции есть промежуток
, который содержит отрезок
, если выполняются условия:

3. Если
, то ветви параболы направлены вниз, наибольшее значение функция принимает в вершине параболы
. Множество значений функции есть промежуток
, который содержит отрезок , если выполняются условия:

Решая эту систему неравенств, получим
.

Объединяя решения, получим
.

Ответ. При
множество значений функции содержит отрезок .

Задачи для самостоятельного решения

1. Не вычисляя корней квадратного уравнения
, найти

а)
, б)
, в)

2. Найти множество значений функции

а)
, б)
, в)
, г)

3. Решить уравнения

а)
, б)

4. При каких значениях параметра а оба корня уравнения
лежат на интервале (-5, 4)?

5. При каких значениях параметра а неравенство выполняется при всех значениях x ?

6. При каких значениях параметра а наименьшее значение функции

На отрезке
равно -1?

7. При каких значениях параметра а уравнение
имеет корни?

Карпова Ирина Викторовна

ПРОГРАММА И УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА по математике для учащихся 8-9 классов «Элементы теории вероятностей и математической статистики»

Пояснительная записка

В настоящее время становится очевидной универсальность вероятностно-статистических законов, они стали основой описания научной картины мира. Современная физика, химия, биология, демография, лингвистика, философия, весь комплекс социально-экономических наук развиваются на вероятносто-статистической базе.

Ребенок в своей жизни ежедневно сталкивается с вероятностными ситуациями. Круг вопросов, связанных с осознанием соотношения понятий вероятности и достоверности, проблемой выбора наилучшего из нескольких вариантов решения, оценкой степени риска и шансов на успех – все это находится в сфере реальных интересов становления и саморазвития личности.

Все вышесказанное обусловливает необходимость знакомства ребенка с вероятностно-статистическими закономерностями.

Цель курса: познакомить учащихся с некоторыми теоретико-вероятностными закономерностями и статистическими методами обработки данных.

Задачи курса

Познакомить учащихся с основным понятийным аппаратом теории вероятностей.

Научить определять вероятность событий в классической схеме испытаний.

Познакомить с методами первичной обработки статистических данных.

Требования к уровню усвоения содержания курса

В результате освоения программы курса учащиеся должны знать:

основные понятия теории вероятностей: испытание, исход испытания, пространство элементарных событий, случайное, достоверное, невозможное события, совместные и несовместные события;

условия классической схемы испытаний и определение вероятности события в классической схеме испытаний;

определение относительной частоты появления события и статистической вероятности;

определение вариационного ряда и его основных числовых характеристик.

В процессе изучения курса учащиеся должны пробрести умения:

определять все возможные исходы испытания, совместность и несовместность событий;

решать теоретико-вероятностные задачи на вычисление вероятности в классической схеме испытаний;

вычислять относительную частоту появления события;

составлять статистическое распределение выборки и вычислять её числовые характеристики.

Программа предполагает развитие у учащихся навыков :

использования имеющихся алгоритмов и при необходимости их творческой переработки в конкретных условиях задачи;

самостоятельного решения задач;

использования при решении задач обобщенных схем, содержащих основные определения и формулы.

Объем курса: предлагаемый курс рассчитан на 20 часов

Тематическое планирование

	Темы занятий	Количество часов
	Основные понятия теории вероятностей.
	Классическая схема испытаний. Определение вероятности в классической схеме испытаний.
	Частота абсолютная и относительная.
	Статистическое определение вероятности.
	Генеральная и выборочная совокупности.
	Статистическое распределение выборки.
	Числовые характеристики статистического распределения.
	Статистическое оценивание и прогноз.

Текст пособия

Математику многие любят за её вечные истины: дважды два всегда четыре, сумма четных чисел четна, а площадь прямоугольника равна произведению его смежных сторон. В любой задаче, которую вы решали на уроках математики, у всех получался один и тот же ответ – нужно было только не делать ошибок в решении.

Реальная жизнь не так проста и однозначна. Исходы многих явлений заранее предсказать невозможно, какой бы полной информацией мы о них не располагали. Нельзя, например, сказать наверняка, какой стороной упадет подброшенная вверх монета, когда в следующем году выпадет первый снег или сколько человек в городе захотят в течение ближайшего часа позвонить по телефону. Такие непредсказуемые явления называются случайными .

Однако случай тоже имеет свои законы, которые начинают проявляться при многократном повторении случайных явлений. Если подбросить монету 1000 раз, то «орёл» выпадет приблизительно в половине случаев, чего никак нельзя сказать о двух или даже десяти бросаниях. Обратите внимание на слово «приблизительно» – закон не утверждает, что число «орлов» будет в точности 500 или окажется в промежутке от 490 до 510. Он вообще ничего не утверждает наверняка, но дает определенную степень уверенности в том, что некоторое случайное событие произойдет. Такие закономерности изучает специальный раздел математики – теория вероятностей.

Теория вероятностей неразрывно связана с нашей повседневной жизнью. Это дает замечательную возможность установить многие вероятностные законы опытным путем, многократно повторяя случайные эксперименты. Материалами для этих экспериментов чаще всего будут обыкновенная монета, игральный кубик, набор домино, рулетка и даже колода карт. Каждый из этих предметов, так или иначе, связан с играми. Дело в том, что случай здесь предстает в наиболее чистом виде, и первые вероятностные задачи были связаны с оценкой шансов игроков на выигрыш.

Современная теория вероятностей ушла от азартных игр так же далеко, как геометрия от задач землеустройства, но их реквизит по-прежнему остается наиболее простым и надежным источником случая. Поупражнявшись с рулеткой и кубиком, вы научитесь вычислять вероятность случайных событий в реальных жизненных ситуациях, что позволит вам оценивать свои шансы на успех, проверять гипотезы, принимать решения не только в играх и лотереях.

Математическая статистика – раздел математики, в котором изучаются методы сбора, систематизации и обработки результатов наблюдений массовых случайных явлений для выявления существующих закономерностей.

В некотором смысле задачи математической статистики обратны задачам теории вероятностей: имея дело только с экспериментально полученными значениями случайных величин, статистика ставит своей целью выдвижение и проверку гипотез о распределении этих случайных величин и оценку параметров их распределения.

1. Случайные события. Как сравнивать события?

Как любой другой раздел математики, теория вероятностей имеет свой понятийный аппарат, который используется при формулировке определений, доказательстве теорем и выводе формул. Рассмотрим понятия, которые будем использовать при дальнейшем изложении теории.

Испытание – осуществление комплекса условий.

Исход испытания (элементарное событие) – любой результат который может произойти при проведении испытания.

Примеры.

1) Испытание:

Исходы испытания: ω 1 – на верхней грани кубика появилось одно очко;

ω 2 – на верхней грани кубика появилось два очка;

ω 3 – на верхней грани кубика появилось три очка;

ω 4 – на верхней грани кубика появилось четыре очка;

ω 5 – на верхней грани кубика появилось пять очков;

ω 6 – на верхней грани кубика появилось шесть очков.

Всего возможно 6 исходов испытания (или 6 элементарных события).

2) Испытание: ученик сдает экзамен.

Исходы испытания: ω 1 – ученик получил двойку;

ω 2 – ученик получил тройку;

ω 3 – ученик получил четверку;

ω 4 – ученик получил пятерку.

Всего возможно 4 исхода испытания (или 4 элементарных события).

Замечание . Обозначение ω – является стандартным обозначением для элементарного события, в дальнейшем мы будем пользоваться этим обозначением.

Будем называть исходы данного испытания равновозможными , если исходы испытания имеют одинаковые шансы на появление.

Пространство элементарных событий – множество всех элементарных событий (исходов испытания), которые могут появиться при проведении испытания.

В примерах, которые мы рассмотрели выше, фактически были описаны пространства элементарных событий данных испытаний.

Замечание. Число точек в пространстве элементарных событий (ПЭС), т.е. число элементарных событий в дальнейшем будем обозначать буквой n .

Рассмотрим основное понятие, которым мы будем пользоваться в дальнейшем.

Определение 1.1. Событием называется совокупность некоторого числа точек ПЭС.

События в дальнейшем мы будем обозначать большими латинскими буквами: А, В, С .

Определение 1.2. Событие, которое может произойти, а может и не произойти при проведении испытания, называется случайным событием.

Купив лотерейный билет, мы можем выиграть, а можем и не выиграть; на очередных выборах правящая партия может победить, а может и не победить; на уроке Вас могут вызвать к доске, а могут и не вызвать и т.п. Все это примеры случайных событий, которые при одних и тех же условиях могут произойти, а могут и не произойти при проведении испытания.

Замечание. Любое элементарное событие так же является случайным событием.

Определение 1.3. Событие, которое происходит при любом исходе испытания, называется достоверным событием.

Определение 1.4. Событие, которое не может произойти ни при каком исходе испытания, называется невозможным событием.

Пример.

1) Испытание: подбрасывается игральный кубик.

Событие А: на верхней грани кубика выпало четное число очков;

Событие В: на верхней грани кубика выпало число очков, кратное 3;

Событие С: на верхней грани кубика выпало 7 очков;

Событие D: не верхней грани кубика выпало число очков меньшее 7.

События А и В могут произойти, а могут и не произойти при проведении испытания, поэтому это случайные события.

Событие С не может произойти никогда, поэтому оно является невозможным событием.

Событие D происходит при любом исходе испытания, значит это достоверное событие.

Мы говорили, что случайные события при одних и тех же условиях могут произойти, а могут и не произойти. При этом у одних случайных событий шансов произойти больше (значит, они более вероятные – ближе к достоверным), а у других меньше (они менее вероятные – ближе к невозможным). Поэтому в первом приближении можно определить вероятность, как степень возможности наступления того или иного события.

Понятно, что более вероятные события будут происходить чаще, чем менее вероятные. Так что сравнивать вероятности можно по частоте, с которой события происходят.

Попытаемся расположить на специальной вероятностной шкале следующие события в порядке возрастания вероятности их появления.

Событие А: в следующем году первый снег в Хабаровске выпадет в воскресенье;

Событие В: свалившийся со стола бутерброд упал маслом вниз;

Событие С: при подбрасывании игрального кубика выпадет 6 очков;

Событие D: при подбрасывании игрального кубика выпадет четное число очков;

Событие Е: при подбрасывании игрального кубика выпало 7 очков;

Событие F: при подбрасывании игрального кубика выпадет число очков, меньшее 7.

Итак, в начальной точке нашей шкалы расположим невозможные события, так как степень возможности их наступления (вероятность) практически равна 0. Таким образом, это будет событие Е . В конечной точке нашей шкалы расположим достоверные событие – F . Все остальные события являются случайными, попробуем расположить их на шкале в порядке возрастания степени их появления. Для этого мы должны выяснить какие из них менее вероятные, а какие более вероятные. Начнем с события D : когда мы подбрасываем игральный кубик, каждая из 6 граней имеет равные шансы оказаться верхней. Четное число очков – на трёх гранях кубика, на трёх других – нечетное. Значит, ровно половина шансов (3 из 6) за то, что событие D произойдет. Поэтому расположим событие D в середине нашей шкалы.

У события С только один шанс из 6, в то время как у события D – три шанса из 6 (как мы выяснили). Поэтому С менее вероятно и будет расположено на шкале левее события D .

Событие А еще менее вероятно, чем С , ведь в недели 7 дней и в любой из них с равной вероятностью может выпасть первый снег, поэтому у события А один шанс из 7. Событие А , таким образом, будет расположено еще левее, чем событие С .

Труднее всего расположить на шкале событие В . Здесь нельзя точно подсчитать шансы, но можно призвать на помощь жизненный опыт: бутерброд гораздо чаще падает на пол именно маслом вниз (есть даже «закон бутерброда»), поэтому событие В гораздо вероятнее, чем D , поэтому на шкале расположим его правее, чем D . Таким образом, получим шкалу:

Е А С D В F

невозможное случайные достоверное

Построенная вероятностная шкала не совсем настоящая – на ней нет числовых меток, делений. Перед нами встает задача научиться вычислять степень возможности наступления (вероятность) того или иного события.

При каком значении параметра a один корень уравнения

больше 1, а другой меньше 1?

Рассмотрим функцию -

Цель работы:

Исследование всевозможных особенностей расположения корней квадратного трехчлена относительно заданной точки и относительно заданного отрезка на основе свойств квадратичной функции и графических интерпретаций.
Применение изученных свойств при решении нестандартных задач с параметром.

Задачи:

Изучить различные приемы решения задач на основе исследования расположения корней квадратного трехчлена графическим методом.
Обосновать всевозможные особенности расположения корней квадратного трехчлена, разработать теоретические рекомендации для решения нестандартных задач с параметром.
Овладеть рядом технических и интеллектуальных математических умений, научится их использовать при решении задач.

Гипотеза:

Использование графического метода в нетрадиционных задачах с параметром упрощает математические выкладки и является рациональным способом решения.

тогда и только тогда:

1. Оба корня меньше числа А,

2. Корни лежат по разные стороны от числа А,

тогда и только тогда:

тогда и только тогда:

тогда и только тогда:

3. Оба корня больше числа А, то есть

Найти все значения параметра а, для которых один корень уравнения

больше 1, а другой меньше 1.

При каких значениях параметра уравнение

имеет два различных корня одного знака?

-6

-2

1. Оба корня лежат между точками A и B , то есть

тогда и только тогда:

2. Корни лежат по разные стороны от отрезка

тогда и только тогда:

3. Один корень лежит вне отрезка, а другой на нем, то есть

тогда и только тогда:

Исследуйте уравнение

на количество корней в зависимости от параметра.

уравнение не имеет решений.

имеет одно решение.

Исследуйте уравнение

на количество корней в

зависимости от параметра.

Если один корень лежит на отрезке, а другой слева от него.

Если один корень лежит на отрезке, а другой справа от него.

первоначальное уравнение будет иметь два различных корня.

при которых

уравнение имеет три различных корня.

Ответ: при

при которых

первоначальное уравнение будет иметь два

различных корня.

уравнение имеет четыре различных корня.

Изучение многих физических и геометрических закономерностей часто приводит к решению задач с параметрами. Некоторые ВУЗы также включают в экзаменационные билеты уравнения, неравенства и их системы, которые часто бывают весьма сложными и требующими нестандартного подхода к решению. В школе же этот один из наиболее трудных разделов школьного курса алгебры рассматривается только на немногочисленных факультативных или предметных курсах.
На мой взгляд, функционально-графический метод является удобным и быстрым способом решения уравнений с параметром.
Как известно, в отношении уравнений с параметрами встречаются две постановки задачи.

Решить уравнение (для каждого значения параметра найти все решения уравнения).
Найти все значения параметра, при каждом из которых решения уравнения удовлетворяют заданным условиям.

В данной работе рассматривается и исследуется задача второго типа применительно к корням квадратного трехчлена, нахождение которых сводится к решению квадратного уравнения.
Автор надеется, что данная работа поможет учителям при разработке уроков и при подготовке учащихся к ЕГЭ.

1. Что такое параметр

Выражение вида aх 2 + bх + c в школьном курсе алгебры называют квадратным трехчленом относительно х, где a, b, c – заданные действительные числа, причем, a =/= 0. Значения переменной х, при которых выражение обращается в нуль, называют корнями квадратного трехчлена. Для нахождения корней квадратного трехчлена, необходимо решить квадратное уравнение aх 2 + bх + c = 0.
Вспомним из школьного курса алгебры основные уравнения aх + b = 0;
aх2 + bх + c = 0. При поиске их корней, значения переменных a, b, c, входящих в уравнение считаются фиксированными и заданными. Сами переменные называют параметром. Поскольку, в школьных учебниках нет определения параметра, я предлагаю взять за основу следующий его простейший вариант.

Определение. Параметром называется независимая переменная, значение которой в задаче считается заданным фиксированным или произвольным действительным числом, или числом, принадлежащим заранее оговоренному множеству.

2. Основные типы и методы решения задач с параметрами

Среди задач с параметрами можно выделить следующие основные типы задач.

Уравнения, которые необходимо решить либо для любого значения параметра (параметров), либо для значений параметра, принадлежащих заранее оговоренному множеству. Например. Решить уравнения: aх = 1, (a – 2)х = a 2 – 4.
Уравнения, для которых требуется определить количество решений в зависимости от значения параметра (параметров). Например. При каких значениях параметра a уравнение 4х 2 – 4 aх + 1 = 0 имеет единственный корень?
Уравнения, для которых при искомых значениях параметра множество решений удовлетворяет заданным условиям в области определения.

Например, найти значения параметра, при которых корни уравнения (a – 2)х 2 – 2aх + a + 3 = 0 положительные.
Основные способы решения задач с параметром: аналитический и графический.

Аналитический – это способ так называемого прямого решения, повторяющего стандартные процедуры нахождения ответа в задачах без параметра. Рассмотрим пример такой задачи.

Задача № 1

При каких значениях параметра а уравнение х 2 – 2aх + a 2 – 1 = 0 имеет два различных корня, принадлежащих промежутку (1; 5)?

Решение

х 2 – 2aх + a 2 – 1 = 0.
По условию задачи уравнение должно иметь два различных корня, а это возможно лишь при условии: Д > 0.
Имеем: Д = 4a 2 – 2(а 2 – 1) = 4. Как видим дискриминант не зависит от а, следовательно, уравнение имеет два различных корня при любых значениях параметра а. Найдем корни уравнения: х 1 = а + 1, х 2 = а – 1
Корни уравнения должны принадлежать промежутку (1; 5), т.е.
Итак, при 2 < а < 4 данное уравнение имеет два различных корня, принадлежащих промежутку (1; 5)

Ответ: 2 < а < 4.
Такой подход к решению задач рассматриваемого типа возможен и рационален в тех случаях, когда дискриминант квадратного уравнения «хороший», т.е. является точным квадратом какого либо числа или выражения или корни уравнения можно найти по теореме обратной т.Виета. Тогда, и корни не представляют собой иррациональных выражений. В противном случае решения задач такого типа сопряжено с достаточно сложными процедурами с технической точки зрения. Да и решение иррациональных неравенств требует от ученика новых знаний.

Графический – это способ, при котором используют графики в координатной плоскости (х;у) или (х;а). Наглядность и красота такого способа решения помогает найти быстрый путь решения задачи. Решим задачу № 1 графическим способом.
Как известно из курса алгебры корни квадратного уравнения (квадратного трехчлена) являются нулями соответствующей квадратичной функции: У = х 2 – 2ах + а 2 – 1. Графиком функции является парабола, ветви направлены вверх (первый коэффициент равен 1). Геометрическая модель, отвечающая всем требованиям задачи, выглядит так.

Теперь осталось «зафиксировать» параболу в нужном положении необходимыми условиями.

Так как парабола имеет две точки пересечения с осью х , то Д > 0.
Вершина параболы находится между вертикальными прямыми х = 1 и х = 5, следовательно абсцисса вершины параболы х о принадлежит промежутку (1; 5), т.е.
1 <х о < 5.
Замечаем, что у (1) > 0, у (5) > 0.

Итак, переходя от геометрической модели задачи к аналитической, получаем систему неравенств.

Ответ: 2 < а < 4.

Как видно из примера, графический способ решения задач рассматриваемого типа возможен в случае, когда корни «нехорошие», т.е. содержат параметр под знаком радикала (в этом случае дискриминант уравнения не является полным квадратом).
Во втором способе решения мы работали с коэффициентами уравнения и областью значения функции у = х 2 – 2ах + а 2 – 1.
Такой способ решения нельзя назвать только графическим, т.к. здесь приходится решать систему неравенств. Скорее этот способ комбинированный: функционально-графический. Из этих двух способов последний является не только изящным, но и наиболее важным, так как в нем просматриваются взаимосвязь между всеми типами математической модели: словесное описание задачи, геометрическая модель – график квадратного трехчлена, аналитическая модель – описание геометрической модели системой неравенств.
Итак, мы рассмотрели задачу, в которой корни квадратного трехчлена удовлетворяют заданным условиям в области определения при искомых значениях параметра.

А каким еще возможным условиям могут удовлетворять корни квадратного трехчлена при искомых значениях параметра?

МОУ «Средняя общеобразовательная школа №15»

г. Мичуринска Тамбовской области

Урок по алгебре в 9классе

«Расположение корней квадратного трехчлена в зависимости от значений параметра»

Разработала

учитель математики 1 категории

Бортникова М.Б.

Мичуринск - наукоград 201 6 год

Урок рассчитан на 2 часа.

Дорогие ребята! Изучение многих физических и геометрических закономерностей часто приводит к решению задач с параметрами. Некоторые ВУЗы также включают в экзаменационные билеты уравнения, неравенства и их системы, которые часто бывают весьма сложными и требующими нестандартного подхода к решению. В школе же этот один из наиболее трудных разделов школьного курса алгебры рассматривается только на немногочисленных факультативных или предметных курсах.
На мой взгляд, функционально-графический метод является удобным и быстрым способом решения уравнений с параметром.

Цели урока: 1. Расширить представление о квадратных уравнениях 2.Научить находить все значения параметра, при каждом из которых решения уравнения удовлетворяют заданным условиям. 3. Развивать интерес к предмету.

Ход урока:

1. Что такое параметр

Выражение вида aх 2 + bх + c в школьном курсе алгебры называют квадратным трехчленом относительно х, где a, b, c – заданные действительные числа, причем, a =/= 0. Значения переменной х, при которых выражение обращается в нуль, называют корнями квадратного трехчлена. Для нахождения корней квадратного трехчлена, необходимо решить квадратное уравнение aх 2 + bх + c = 0.
Вспомним основные уравнения: aх + b = 0;
aх2 + bх + c = 0. При поиске их корней, значения переменных a, b, c, входящих в уравнение считаются фиксированными и заданными. Сами переменные называют параметром.

2. Основные типы и методы решения задач с параметрами

Среди задач с параметрами можно выделить следующие основные типы задач.

Уравнения, которые необходимо решить либо для любого значения параметра (параметров), либо для значений параметра, принадлежащих заранее оговоренному множеству. Например. Решить уравнения: aх = 1 , (a – 2) х = a 2 – 4.

Уравнения, для которых требуется определить количество решений в зависимости от значения параметра (параметров). Например.

a уравнение 4 х 2 – 4 aх + 1 = 0 имеет единственный корень?

Уравнения, для которых при искомых значениях параметра множество решений удовлетворяет заданным условиям в области определения.

Например, найти значения параметра, при которых корни уравнения (a – 2) х 2 – 2 aх + a + 3 = 0 положительные.
Основные способы решения задач с параметром: аналитический и графический.

Задача № 1

При каких значениях параметра а уравнение х 2 – 2 aх + a 2 – 1 = 0 имеет два различных корня, принадлежащих промежутку (1; 5)?

Решение

х 2 – 2 aх + a 2 – 1 = 0.
По условию задачи уравнение должно иметь два различных корня, а это возможно лишь при условии: Д > 0.
Имеем: Д = 4 a 2 – 2(а 2 – 1) = 4. Как видим дискриминант не зависит от а, следовательно, уравнение имеет два различных корня при любых значениях параметра а. Найдем корни уравнения: х 1 = а + 1, х 2 = а – 1
Корни уравнения должны принадлежать промежутку (1; 5), т.е.
Итак, при 2 < а < 4 данное уравнение имеет два различных корня, принадлежащих промежутку (1; 5)

Ответ: 2 < а < 4.
Такой подход к решению задач рассматриваемого типа возможен и рационален в тех случаях, когда дискриминант квадратного уравнения «хороший», т.е. является точным квадратом какого либо числа или выражения или корни уравнения можно найти по теореме обратной т.Виета. Тогда, и корни не представляют собой иррациональных выражений. В противном случае решения задач такого типа сопряжено с достаточно сложными процедурами с технической точки зрения. Да и решение иррациональных неравенств потребует от вас новых знаний.

Графический – это способ, при котором используют графики в координатной плоскости (х;у) или (х;а). Наглядность и красота такого способа решения помогает найти быстрый путь решения задачи. Решим задачу № 1 графическим способом.
Как известно корни квадратного уравнения (квадратного трехчлена) являются нулями соответствующей квадратичной функции: у = х 2 – 2 ах + а 2 – 1. Графиком функции является парабола, ветви направлены вверх (первый коэффициент равен 1). Геометрическая модель, отвечающая всем требованиям задачи, выглядит так.

Теперь осталось «зафиксировать» параболу в нужном положении необходимыми условиями.

Итак, переходя от геометрической модели задачи к аналитической, получаем систему неравенств.

Ответ: 2 < а < 4.

Как видно из примера, графический способ решения задач рассматриваемого типа возможен в случае, когда корни «нехорошие», т.е. содержат параметр под знаком радикала (в этом случае дискриминант уравнения не является полным квадратом).
Во втором способе решения мы работали с коэффициентами уравнения и областью значения функции у = х 2 – 2 ах + а 2 – 1.
Такой способ решения нельзя назвать только графическим, т.к. здесь приходится решать систему неравенств. Скорее этот способ комбинированный: функционально-графический. Из этих двух способов последний является не только изящным, но и наиболее важным, так как в нем просматриваются взаимосвязь между всеми типами математической модели: словесное описание задачи, геометрическая модель – график квадратного трехчлена, аналитическая модель – описание геометрической модели системой неравенств.
Итак, мы рассмотрели задачу, в которой корни квадратного трехчлена удовлетворяют заданным условиям в области определения при искомых значениях параметра.

Примеры решения задач

3. Исследование расположения корней квадратного трехчлена в зависимости от искомых значений параметра а.

Задача № 2.

При каких значениях параметра а корни квадратного уравнения

х 2 – 4х – (а – 1)(а – 5) = 0 больше единицы?

Решение.

Рассмотрим функцию: у = х 2 – 4х – (а – 1)(а – 5)

Графиком функции является парабола. Ветви параболы направлены вверх.

Схематично изобразим параболу (геометрическую модель задачи).

Теперь от построенной геометрической модели перейдем к аналитической, т.е. опишем эту геометрическую модель адекватной ей системой условий.

Имеются точки пересечения (или точка касания) параболы с осью х, следовательно, Д≥0, т.е. 16+4(а-1)(а-5)≥0.

Замечаем, что вершина параболы расположена в правой полуплоскости относительно прямой х=1, т.е. ее абсцисса больше 1, т.е. 2>1 (выполняется при всех значениях параметра а).

Замечаем, что у(1)>0, т.е. 1 – 4 – (а – 1)(а – 5)>0

В результате приходим к системе неравенств.

;

Ответ: 2<а<4.

Задача № 3.

Х 2 + ах – 2 = 0 больше единицы?

Решение.

Рассмотрим функцию: у = -х 2 + ах – 2

Графиком функции является парабола. Ветви параболы направлены вниз. Изобразим геометрическую модель рассматриваемой задачи.

У(1)

Составим систему неравенств.

, решений нет

Ответ. Таких значений параметра а нет.

Условия задачи № 2 и № 3, в которых корни квадратного трехчлена больше некоторого числа при искомых значениях параметра а, сформулируем следующим образом.

Общий случай № 1.

При каких значениях параметра а корни квадратного трехчлена

f (х) = ах 2 + вх + с больше некоторого числа к, т.е. к<х 1 ≤х 2 .

Изобразим геометрическую модель данной задачи и запишем соответствующую систему неравенств.

Таблица 1. Модель – схема.

Задача № 4.

При каких значениях параметра а корни квадратного уравнения

Х 2 +(а+1)х–2а(а–1) = 0 меньше единицы?

Решение.

Рассмотрим функцию: у = х 2 +(а+1)х–2а(а–1)

Графиком функции является парабола. Ветви параболы направлены вверх. По условию задачи корни меньше 1, следовательно, парабола пересекает ось х (или касается оси х левее прямой х=1).

Схематично изобразим параболу (геометрическая модель задачи).

у(1)

От геометрической модели перейдем к аналитической.

Так как имеются точки пересечения параболы с осью ох, то Д≥0.

Вершина параболы находится левее прямой х=1, т.е. ее абсцисса х 0 <1.

Замечаем, что у(1)>0, т.е. 1+(а+1)-2а(а-1)>0.

Приходим к системе неравенств.

;

Ответ: -0,5<а<2.

Общий случай № 2.

При каких значениях параметра а оба корня трехчлена f (х) = ах 2 + вх + с будут меньше некоторого числа к: х 1 ≤х 2 <к.

Геометрическая модель и соответствующая система неравенств представлена в таблице. Необходимо учитывать тот факт, что существуют задачи, где первый коэффициент квадратного трехчлена зависит от параметра а. И тогда ветви параболы могут быть направлены как вверх, так и вниз, в зависимости от значений параметра а. Этот факт будем учитывать при создании общей схемы.

Таблица № 2.

f(k)

Аналитическая модель

(система условий).

Аналитическая модель

(система условий).

Задача № 5.

При каких значениях параметра а 2 -2ах+а=0 принадлежат интервалу (0;3)?

Решение.

Рассмотрим квадратный трехчлен у(х) = х 2 -2ах+а.

Графиком является парабола. Ветви параболы направлены вверх.

На рисунке представлена геометрическая модель рассматриваемой задачи.

У(0)

У(3)

0 х 1 х 0 х 1 3 х

От построенной геометрической модели перейдем к аналитической, т.е. опишем ее системой неравенств.

Имеются точки пересечения параболы с осью х (или точка касания), следовательно, Д≥0.

Вершина параболы находится между прямыми х=0 и х=3, т.е. абсцисса параболы х 0 принадлежит промежутку (0;3).

Замечаем, что у(0)>0, а также у(3)>0.

Приходим к системе.

;

Ответ: а

Общий случай № 3.

При каких значениях параметра а корни квадратного трехчлена принадлежат интервалу (k ; m ), т.е. k <х 1 ≤х 2 < m

Таблица № 3. Модель – схема.

f (x )

f (k )

f (m )

k х 1 х 0 х 2 m x

f(x)

0 k x 1 x 0 x 2 m

f(k)

f(m)

Аналитическая модель задачи

ЗАДАЧА № 6.

При каких значениях параметра а только меньший корень квадратного уравнения х 2 +2ах+а=0 принадлежит интервалу Х(0;3).

Решение.

2 -2ах+а

Графиком является парабола. Ветви параболы направлены вверх. Пусть х 1 меньший корень квадратного трехчлена. По условию задачи х 1 принадлежит промежутку (0;3). Изобразим геометрическую модель задачи, отвечающую условиям задачи.

Y (x )

Y (0)

0 x 1 3 x 0 x 2 x

Y (3)

Перейдем к системе неравенств.

1) Замечаем, что у(0)>0 и у(3)<0. Так как ветви параболы направлены вверх и у(3)<0, то автоматически Д>0. Следовательно, это условие записывать в систему неравенств не нужно.

Итак, получаем следующую систему неравенств:

Ответ: а >1,8.

Общий случай № 4.

При каких значениях параметра а меньший корень квадратного трехчлена принадлежит заданному интервалу (k ; m ), т.е. k <х 1 < m <х 2 .

Таблица № 4 . Модель – схема.

f(k)

k x 1 0 m x 2

f(m)

F(x)

f(m)

k x 1 m x 2 x

f(k)

Аналитическая модель

ЗАДАЧА № 7.

При каких значениях параметра а только больший корень квадратного уравнения х 2 +4х-(а+1)(а+5)=0 принадлежит промежутку [-1;0).

Решение.

Рассмотрим квадратный трехчлен у(х)= х 2 +4х-(а+1)(а+5).

Графиком является парабола. Ветви направлены вверх.

Изобразим геометрическую модель задачи. Пусть х 2 – больший корень уравнения. По условию задачи только больший корень принадлежит промежутку.

y (х)

y (0)

x 1 -1 х 2 0 х

y (-1)

Замечаем, что у(0)>0, а у(-1)<0. Кроме этого ветви параболы направлены вверх, значит, при этих условиях Д>0.

Составим систему неравенств и решим ее.

Ответ:

Общий случай № 5.

При каких значениях параметра а больший корень квадратного трехчлена принадлежит заданному интервалу (k ; m ), т.е. х 1 < k <х 2 < m .

Таблица № 5. Модель – схема.

f(x)

f(m)

0 x 1 k x 2 m x

f(k)

f(x)

f(k)

x 1 0 k x 2 m

f(m)

Аналитическая модель

З АДАЧА № 8.

При каких значениях параметра а отрезок [-1;3] целиком находится между корнями квадратного уравнения х 2 -(2а+1)х+а-11=0?

Решение.

Рассмотрим квадратный трехчлен у(х)= х 2 -(2а+1)х+а-11

Графиком является парабола.

Геометрическая модель данной задачи представлена на рисунке.

Y (x )

X 1 -1 0 3 x 2 x

Y (-1)

Y (3)

При этих условиях Д>0, так как ветви параболы направлены вверх.

Ответ: а

Общий случай № 6.

При каких значениях параметра а корни квадратного трехчлена находятся вне заданного интервала (k ; m ), т.е. х 1 < k < m <х 2 .

х 2 -(2а+1)х+4-а=0 лежат по разные стороны числа от числа 3?

Решение.

Рассмотрим квадратный трехчлен у(х)= х 2 -(2а+1)х+4-а.

Графиком является парабола, ветви направлены вверх (первый коэффициент равен 1). Изобразим геометрическую модель задачи.

X 1 3 x 2 x

Y (3)

Перейдем от геометрической модели к аналитической.

Замечаем, что у(3)<0, а ветви параболы направлены вверх. При этих условиях Д>0 автоматически. +вх+с меньше некоторого числа к: х 1 ≤ х 2 <к

3. При каких значениях параметра а корни квадратного трехчлена ах 2 +вх+с принадлежат интервалу (к,т) к<х 1 ≤х 2 <т

4. При каких значениях параметра а только меньший корень квадратного трехчлена ах 2 +вх+с принадлежит заданному интервалу (к,т),т.е.к<х 1 <т<х 2

1.Изобразить геометрическую модель данной задачи.

2. Записать систему условий, к которой сводится решение данной задачи

1.Изобразить геометрическую модель данной задачи.

2. Записать систему условий, к которой сводится решение данной задачи

1.Изобразить геометрическую модель данной задачи.

2. Записать систему условий, к которой сводится решение данной задачи

Корни квадратного уравнения х 2 -4х-(а-1)(а-5)=0, больше чем 1.

Ответ: 2<а<4

Корни квадратного уравнения х 2 +(а+1)х-2а(а-1)=0, меньше чем 1.

Ответ:

-0,5<а<2

Корни квадратного уравнения х 2 -2ах+а=0, принадлежат интервалу (0;3).

Ответ: 1≤а< 9 / 5

Только меньший корень уравнения х 2 -2ах+а=0, принадлежит интервалу (0;3).

Ответ: 1≤а< 9 / 5
1.Изобразить геометрическую модель данной задачи.
2. Записать систему условий, к которой сводится решение данной задачи

1.Изобразить геометрическую модель данной задачи.

2. Записать систему условий, к которой сводится решение данной задачи

1.Изобразить геометрическую модель данной задачи.

2. Записать систему условий, к которой сводится решение данной задачи

Только больший корень уравнения х 2 +4х-(а+1)(а+5)=0, принадлежит промежутку [-1;0).

Ответ:(-5;-4]U[-2;-1)

Отрезок [-1;3] целиком находится между корнями квадратного уравнения х 2 -(2а+1)х+а-11=0.

Ответ:-1 <а<3

Корни квадратного уравнения х 2 -2(а+1)х+4-а=0, лежат по разные стороны от числа 3.

Ответ( 10 / 7 ;∞)

Спасибо за урок ребята!

Данные об авторе

Стукалова Надежда Васильевна

Место работы, должность:

МБОУ СОШ №15,учитель математики

Тамбовская область

Характеристики урока (занятия)

Уровень образования:

Среднее (полное) общее образование

Целевая аудитория:

Учащийся (студент)

Целевая аудитория:

Учитель (преподаватель)

Класс(ы):

Предмет(ы):

Алгебра

Предмет(ы):

Математика

Цель урока:

Тип урока:

Комбинированный урок

Учащихся в классе (аудитории):

Используемые учебники и учебные пособия:

А. Г. Мордкович, алгебра,9 класс, учебник,2011

А. Г. Мордкович, алгебра,9 класс, задачник,2011

С.А. Теляковский, алгебра 9 класс, учебник, 2009

Используемая методическая литература:

Мирошин, В.В. Решение задач с параметрами: Теория и практика / В.В. Мирошин.- М.: Экзамен, 2009.

Л. В Кузнецова Сборник заданий для экзамена

Используемое оборудование:

Компьютер, кинопроектор

Краткое описание:

План урока: 1. Организационный момент. 2. Обобщение и систематизация знаний (вспомнить необходимые и достаточные условия расположения корней квадратного трёхчлена на числовой прямой). 3. Решение задач с параметрами (работа в группах). 4. Самостоятельная работа с последующей проверкой. 5. Подведение итогов. 6. Домашнее задание.

Конспект урока

на тему

«Расположение корней квадратного трёхчлена

в зависимости от значений параметра»

учитель математики Стукалова Н.В. МБОУ СОШ №15

г. Мичуринск - наукоград РФ 2011г.

Цель урока:

Развивать практические умения и навыки учащихся по решению заданий с параметрами;

Подготовить учащихся к успешной сдачи ГИА по математике;

Развивать исследовательскую и познавательную деятельности учащихся;

Формировать интерес к математике;

Развивать математические способности учащихся.

План урока:

1. Организационный момент.

2. Обобщение и систематизация знаний (вспомнить необходимые и достаточные условия расположения корней квадратного трёхчлена на числовой прямой).

3. Решение задач с параметрами (работа в группах).

4. Самостоятельная работа с последующей проверкой.

5. Подведение итогов.

6. Домашнее задание.

Ход урока.

1. Организационный момент.

Учитель сообщает тему урока, ставит цели и задачи перед учащимися, сообщает план урока.

Задачи с параметрами вызывают большие затруднения. Это связано с тем, что решение таких задач требует не только знания свойств функций и уравнений, умения выполнять алгебраические преобразования, но также высокой логической культуры и хорошей техники исследования.

Наш урок посвящен решению задач по расположению корней квадратного трёхчлена на числовой прямой.

2. Обобщение и систематизация знаний:

Вспомнить необходимые и достаточные условия для выполнения различных требований расположения корней квадратного уравнения относительно заданных точек или промежутков.

После ответа учащихся демонстрируются слайды с правильным ответом.

1. Расположение корней по обе стороны от заданной на числовой прямой

точки.

условию х 1 < m<х 2, необходимо и достаточно выполнения неравенства аf(x)<0.

2. Расположение корней по обе стороны от заданного отрезка.

Для того чтобы корни квадратного уравнения при а ≠ 0 удовлетворяли

условию х 1 < m, х 2 < n, где m

системы неравенств

3. Расположение корней с одной стороны от заданной на числовой прямой

Точки.

Для того чтобы корни квадратного уравнения при а ≠ 0 удовлетворяли

условию m<х 1 <х 2, т.е располагались на числовой прямой правее точки х = m,

необходимо и достаточно выполнения системы неравенств

Если левее точки х = m, необходимо и достаточно выполнения

системы неравенств

4. Принадлежность корней заданному интервалу.

интервалу (m;n), необходимо и достаточно выполнения системы

неравенств

5.Принадлежность корней заданному отрезку.

Для того чтобы корни квадратного уравнения при а ≠ 0 принадлежали

интервалу , необходимо и достаточно выполнения системы

неравенств

3. Решение задач с параметрами.

Учащиеся разделены на 4 группы. В каждой группе есть дети более успешные в алгебре. Каждая группа начинает решение задачи, совпадающей с номером своей группы. После обсуждения хода решения задачи, от каждой группы по одному представителю выходят к доске и оформляют решение задачи своей группы, и объясняет её решение (на откидных досках). В это время ребята должны решить задачи другой группы (можно получать консультацию у учителя).

Задача №1.

При каких значениях параметра а один корень уравнения (12а + 7)х 2 + (9а - 42)х + +11 - 3а = =0 больше 1, другой корень меньше 1?

Решение.

Графиком функции у = f(х), где f(х) = (12а + 7)х 2 + (9а - 42)х + +11 - 3а, при

а ≠ - 7/12 является параболой, ветви которой при а > - 7/12 направлены вверх, при а < - 7/12 - вниз. Тогда значения параметра а удовлетворяют неравенству

(12а +)f(1)< 0, где f(1) = 12а+7+9а-42+11-3а = 18а-24. Решив неравенство (12а+7)(18а-24)<0, получим, что - 7/12<а<4/3. Ответ: (-7/12; 4/3).

Задача № 2 .

Найдите значения параметра а, при которых корни уравнения (1+а)х 2 - 3ах +4а = 0 больше 1.

Решение.

При а≠-1 заданное уравнение является квадратным и D= -а(7а+16). Получим систему , откуда -16/7≤а≤ -1.

Значения параметра, при которых корни данного уравнения при а ≠ - 1 больше 1, принадлежат промежутку [-16/7; -1).

При а = -1 заданное уравнение имеет вид3х - 4 = 0 и единственный корень

Ответ: [-16/7; -1]

Задача № 3 .

При каких значениях параметра kкорни уравнения (k-2)х 2 -2kх+2k-3=0

принадлежат интервалу (0;1)?

Решение.

При k≠2 искомые значения параметра должны удовлетворять системе неравенств

ГдеD= 4k 2 -4(k-2)(2k-3) = -4(k 2 -7k+6), f(0) = 2k-3? F(1) = k-5, x в = k/(k-2).

Данная система не имеет решений.

При k = 2 заданное уравнение имеет вид -4х+1 = 0, его единственный корень

х = ¼, который принадлежит интервалу (0;1).

Задача №4 .

При каких значениях а оба корня уравнения х 2 -2ах+а 2 -а = 0 расположены на отрезке?

Искомые значения должны удовлетворять системе неравенств

где D= 4а 2 -4(а 2 -а) = 4а, f(2) = a 2 -5a+4, f(6) = a 2 -13a+36, х в = а.

Единственным решением системы является значение, а = 4.

4. Самостоятельная работа (контрольно - обучающая).

Учащиеся работают в группах, выполняют один и тот же вариант, так как материал очень сложный и не всем может быть по силам.

№1. При каких значениях параметра а оба корня уравнения х 2 -2ах+а 2 - 1 =0 принадлежит интервалу (-2;4)?

№2. Найдите все значения k, при которых один корень уравнения

(k-5)x 2 -2kx+k-4=0 меньше1, а другой корень больше 2.

№3. При каких значениях а число 1 находится между корнями квадратного трехчлена х 2 + (а+1)х - а 2 ?

По окончании времени демонстрируются ответы. Осуществляется самопроверка самостоятельной работы.

5. Итог урока. Закончить предложение.

«Сегодня на уроке…».

«Мне запомнилось …».

«Хотелось бы отметить …».

Учитель анализирует весь ход урока и его основные моменты, оценивает деятельность каждого ученика на уроке.

6. Домашнее задание

(из сборника заданий для подготовки к ГИА в 9 классе авт. Л. В. Кузнецова)