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求直线y=mx+4与抛物线有两不同交点时m的取值范围(解题求助)

Hey,我来帮你搞定这个问题!这类直线和抛物线相交求斜率范围的题,其实套路很固定,咱们一步步拆解就清楚了:

核心思路:联立方程 + 判别式判断交点数

直线和抛物线的交点坐标,必然同时满足两个方程,所以咱们先把两个方程联立,转化为关于x的一元二次方程,再利用判别式Δ来判断根的个数——两个不同交点对应方程有两个不同的实根,也就是Δ>0。


步骤1:联立直线与抛物线方程

已知直线 y = mx + 4,抛物线 y = 3x² -4x +7,交点处的y值是相等的,所以直接把两个式子的y替换掉:

mx + 4 = 3x² - 4x + 7

步骤2:整理成标准一元二次方程形式

把所有项移到等式一侧,合并同类项(注意移项时的符号变化):

3x² - (4 + m)x + 3 = 0

步骤3:利用判别式Δ确定根的个数

对于标准一元二次方程 ax² + bx + c = 0,判别式公式是 Δ = b² - 4ac

  • Δ>0:方程有两个不同的实根,对应直线和抛物线有两个不同交点;
  • Δ=0:方程有一个实根(直线与抛物线相切);
  • Δ<0:方程无实根(直线与抛物线无交点)。

咱们需要两个不同交点,所以要求Δ>0。先确定当前方程的系数:

  • a = 3,b = -(4 + m),c = 3

代入判别式公式并列出不等式:

Δ = [-(4 + m)]² - 4 * 3 * 3 > 0

化简后得到:

(4 + m)² - 36 > 0
(4 + m)² > 36

步骤4:解不等式得到m的取值范围

(4 + m)² > 36 开绝对值,等价于两种情况:

  • 4 + m > 6 → 解得 m > 2
  • 或者 4 + m < -6 → 解得 m < -10

所以m的取值集合就是:{ m | m < -10 或 m > 2 }

内容的提问来源于stack exchange,提问作者Logan Dawid

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