二次函数与一元二次方程关系(交点、判别式)

📘 二次函数·
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💡 例题

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计算函数

(xx)2+y2=xx(x - \lfloor x \rfloor)^2 + y^2 = x - \lfloor x \rfloor

y=15x.y = \frac{1}{5} x.的图像的交点个数。

我们可以将xx={x},x - \lfloor x \rfloor = \{x\},改写为:

{x}2+y2={x}.\{x\}^2 + y^2 = \{x\}.

{x},\{x\},配方,得

({x}12)2+y2=14.\left( \{x\} - \frac{1}{2} \right)^2 + y^2 = \frac{1}{4}.

n=x,n = \lfloor x \rfloor,,则{x}=xn.\{x\} = x - n.。因此,

(xn12)2+y2=14.\left( x - n - \frac{1}{2} \right)^2 + y^2 = \frac{1}{4}.

先考虑n=0.n = 0.的情形。此时0x<1,0 \le x < 1,,方程变为

(x12)2+y2=14.\left( x - \frac{1}{2} \right)^2 + y^2 = \frac{1}{4}.

这是以(12,0)\left( \frac{1}{2}, 0 \right)为圆心、半径为12.\frac{1}{2}.的圆的方程。

再考虑n=1.n = 1.的情形。此时1x<2,1 \le x < 2,,方程变为

(x32)2+y2=14.\left( x - \frac{3}{2} \right)^2 + y^2 = \frac{1}{4}.

这是以(32,0)\left( \frac{3}{2}, 0 \right)为圆心、半径为12.\frac{1}{2}.的圆的方程。

一般地,对任意整数nx<n+1,n \le x < n + 1,

(xn12)2+y2=14\left( x - n - \frac{1}{2} \right)^2 + y^2 = \frac{1}{4}

表示以(2n+12,0)\left( \frac{2n + 1}{2}, 0 \right)为圆心、半径为12.\frac{1}{2}.的圆。

因此,函数{x}2+y2={x}\{x\}^2 + y^2 = \{x\}的图像是由一系列圆组成的‘圆链’,每个圆半径都是12,\frac{1}{2},,对应一个整数n.n.

(图略)

再画出函数y=15x.y = \frac{1}{5} x.的图像。

(图略)