每日一题[564]根与系数的转化

已知关于$x$的方程$ax^2+bx+c=0$($a>0$)在区间$(0,2)$内有两个实根,且$\begin{cases} c\geqslant 1,\\ 25a+10b+4c\geqslant 4,\end{cases} $则$a$的最小值是_____.


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分析与解 设$f(x)=ax^2+bx+c$,则$f(0)\geqslant 1$,且$f\left(\dfrac 52\right)\geqslant 1$.根据题意,设方程$f(x)=0$的两根分别为$x_1,x_2$,且$x_1,x_2\in (0,2)$,则$$f(x)=a(x-x_1)(x-x_2),$$进而可得$$f(0)\cdot f\left(\dfrac 52\right)=a^2\cdot x_1\cdot x_2 \cdot \left(\dfrac 52-x_1\right)\cdot \left(\dfrac 52-x_2\right)\leqslant a^2\cdot \left(\dfrac{25}{16}\right)^2,$$因此可得$a\geqslant \dfrac{16}{25}$.事实上,取$$f(x)=\dfrac{16}{25}x\left(x-\dfrac 52\right)+1=\dfrac {16}{25}\left(x-\dfrac 54\right )^2$$符合题意.因此$a$的最小值为$\dfrac{16}{25}$.

更多相关问题见每日一题[289]壮士断腕

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每日一题[564]根与系数的转化》有4条回应

  1. Avatar photo pang说:

    可以直接考虑函数f(x)=ax^2+bx+c的图像。f(0)>=1,f(5/2)>=1,函数开口向上,a最小即抛物线的开口最大。这样很容易得到当f(0)=f(5/2)=1,f(5/4)=0时a取得最小值。

    • Avatar photo 意琦行说:

      “数形结合”流吗?就是看图说话,不管是否严密.

      • Avatar photo pang说:

        对的。如果要严密证明的话,这个方法不好;但这个方法很直观,并且实际上也是严密的,只是不易说明其严密性。
        可以这样来说明这个方法的严密性:
        设方程两根在(0,5/2)。考虑f(0)的值、f(5/2)的值、函数图像与横轴的交点情况。
        对于任意一个可能的图像,如果f(0)、f(5/2)的值均大于1,显然可以保持交点情况不变,将图像开口“撑大些”,使得a更小,直到f(0)或f(5/2)达到1。
        当f(0)和f(5/2)中一者为1另一者大于1时,可以左右平移图像使对称轴更接近x=5/4,这样就可以按照上面的方法继续“撑大”了,直到对称轴为x=5/4且f(0)=f(5/2)=1。
        当交点有两个且f(0)=f(5/2)=1时,可以将图像向上平移(但要保证有交点),这样就可以继续“撑大”,直到只有一个交点。
        最后得到的结果中,交点在(0,2)中,符合题意。

        • Avatar photo 意琦行说:

          题中解答考虑f(0)与f(5/2)的动机也在于此.形可以指明方向,但是接下来的代数论证是大部分初学者很容易忽视的地方.包括你对“严密性”的“说明”,只是论证的思路,并不是论证本身.

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