已知关于x的方程x2-(2a-1)x+4(a-1)=0的两个根是斜边长为5的直角三角形的两条直角边的长,求这个直角三角形的面积.
已知关于x的方程x2-(2a-1)x+4(a-1)=0的两个根是斜边长为5的直角三角形的两条直角边的长,求这个直角三角形的面积.
题目解答
答案
【解答】解:设关于x的方程x2-(2a-1)x+4(a-1)=0的两个根为m和n,
则m+n=2a-1,mn=4(a-1),
∵m2+n2=52,
∴(m+n)2-2ab=25,
∴(2a-1)2-8(a-1)=25,解得a1=4,a2=-1,
∵m+n=2a-1>0,mn=4(a-1)>0,
∴a=4,
∴mn=4×(4-1)=12,
∴这个直角三角形的面积=
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解析
考查要点:本题综合考查二次方程根与系数的关系(韦达定理)、勾股定理及代数方程的求解能力。
解题核心思路:
- 设方程的两根为直角三角形的两条直角边,利用勾股定理建立方程;
- 通过韦达定理将根的和与积转化为关于参数$a$的表达式;
- 解方程并验证解的合理性,最终求出面积。
破题关键点:
- 勾股定理:$m^2 + n^2 = 5^2$,需转化为$(m+n)^2 - 2mn = 25$;
- 参数$a$的取值范围:需保证根的和与积均为正数。
设方程的两个根为$m$和$n$,根据韦达定理:
$\begin{cases}m + n = 2a - 1, \\mn = 4(a - 1).\end{cases}$
根据勾股定理,$m^2 + n^2 = 5^2 = 25$,展开得:
$(m + n)^2 - 2mn = 25.$
将韦达定理的结果代入:
$(2a - 1)^2 - 2 \cdot 4(a - 1) = 25.$
展开并整理方程:
$4a^2 - 4a + 1 - 8a + 8 = 25 \implies 4a^2 - 12a - 16 = 0 \implies a^2 - 3a - 4 = 0.$
解得:
$a = \frac{3 \pm \sqrt{25}}{2} \implies a_1 = 4, \quad a_2 = -1.$
验证合理性:
- 当$a = 4$时,$m + n = 7 > 0$,$mn = 12 > 0$,符合条件;
- 当$a = -1$时,$m + n = -3 < 0$,舍去。
因此,$mn = 12$,直角三角形的面积为:
$$
\text{面积} = \frac{1}{2} mn = \frac{1}{2} \times 12 = 6.
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