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2025 年山东预赛
三次方程三实根与循环对数乘积
F2解答题多项式
已知关于 x 的三次方程
x3−20x2+25x−2=0.
(1)证明:该方程有三个互不相同的实数解 α<β<γ;
(2)求
P=(logα+β+γ(αβ+βγ+γα))(logαβ+βγ+γα(αβγ))(logαβγ(α+β+γ))
的值。
作答
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
解析
思路
第一问用四个简单整数点的函数值交替变号锁定三个根;第二问只需用韦达定理确认三个对数底数合法,再让换底后的因子循环相消。
解答
(1)令
f(x)=x3−20x2+25x−2.
直接计算得
f(0)=−2<0,f(1)=4>0,f(2)=−24<0,f(20)=498>0.
由介值定理,三个开区间 (0,1),(1,2),(2,20) 中各有一个实根。三次方程至多有三个实根,故恰有三个互不相同的实根,并且可依次记为
0<α<1<β<2<γ<20.
(2)由韦达定理,
α+β+γ=20,αβ+βγ+γα=25,αβγ=2.
这些数均为不等于 1 的正数,所以所有对数均有定义。由换底公式,
P=ln20ln25⋅ln25ln2⋅ln2ln20=1.
复核
三个变号区间互不相交,且多项式次数排除了更多根;20,25,2 均为合法对数底数与真数,约分没有定义域问题。
方法总结
证明低次多项式有多个实根时,可用互不相交的变号区间配合次数上界;根的对称式则优先交给韦达定理,再处理外层函数。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
用0,1,2,20构造三个变号区间,再由次数说明根数恰为3;对称式对数乘积直接换底相消。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:零点个数与多项式次数、韦达定理:根的整体关系
专题卡:多项式在几个点取已知值:作差变成零点,再由次数定形、只问根的和、积和对称式:用韦达定理,不求根