每日一题[605]条条大路通罗马

设$a,b$为实数,且$|a|+|b|<1$,方程$x^2+ax+b=0$存在两个实根$\alpha,\beta$,求证:$|\alpha|<1$且$|\beta|<1$.


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分析与证明 不等式方法一

根据题意有$|\alpha+\beta|+|\alpha\cdot\beta|<1$.

情形一 $\alpha\cdot \beta\geqslant 0$.此时$|\alpha|+|\beta|=|\alpha+\beta|<1$,因此原命题得证.

情形二 $\alpha\cdot \beta< 0$.不妨设$|\alpha|\geqslant |\beta|$,则$$|\alpha|-|\beta|+|\alpha|\cdot |\beta|<1,$$即$$(|\alpha|-1)(|\beta|+1)<0,$$从而$|\alpha|<1$,原命题得证.

综上所述,原命题成立.

不等式方法二 根据题意,方程的根为$\dfrac{-a\pm\sqrt{a^2-4b}}2$,而$$\begin{split} \left|\dfrac{-a\pm\sqrt{a^2-4b}}2\right|\leqslant &\dfrac{|a|+\sqrt{a^2+4|b|}}2\\<&\dfrac{|a|+\sqrt{a^2+4(1-|a|)}}2\\=&\dfrac{|a|+2-|a|}2=1,\end{split} $$原命题得证.

函数方法 设$f(x)=x^2+ax+b$,则其对称轴$x=-\dfrac a2$在区间$(-1,1)$内,且$$\begin{cases} f(1)=1+a+b>|a|+|b|+a+b\geqslant 0,\\ f(-1)=1-a+b>|a|+|b|-a+b\geqslant 0,\end{cases} $$因此原命题得证.

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