本题导读
本题考查二次函数的图象与对称性、复合方程的根的分布,以及相关运算的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2009年福建卷(理)) 函数 () 的图象关于直线 对称. 据此可推测,对任意的非零实数 ,关于 的方程 的解集都不可能是 ()
A. B. C. D.
🔍【思路分析】
破题导航
将复合方程通过换元法变形,令 ,原方程转化为关于 的一元二次方程 。
分析一元二次方程实根的个数情况(至多两个实根 ),则原方程的解集是方程 的解集与 的解集的并集。
利用二次函数 关于直线 对称的特点,得出每一个子解集(若有两根)必须关于 对称,进而得出 4 个根的解集必须能两两配对且拥有完全相同的对称轴中心。
✅【答案】
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D
✍【详细解析】
Abstract
令 ,关于 的方程 作为一元二次方程,其在实数范围内至多有两个不相等的实数根,设为 。 因此,原方程的实数解集等价于方程组 或 的所有实根的集合。 已知二次函数 的图象关于直线 对称:
- 若方程 有两个不相等的实根,则这两根必关于直线 对称,它们的算术平均数等于 ,即两根之和为 ;
- 若方程 有一个实根(顶点处),则该根必为 。
下面对各个选项的解集进行对称轴匹配检验:
- 对于 A:若解集为 ,则两根关于 对称,可能成立;
- 对于 B:若解集为 ,则两根关于 对称,可能成立;
- 对于 C:若解集为 ,这四个数可以分为两组: 和 。由于 , ,它们拥有共同的对称中心 ,可能成立(此时由两个不同的 值各贡献一组对称根);
- 对于 D:若解集为 。若方程有 4 个不同的实根,则它们必须能两两配对,使得每组的和相等。但在此集合中,无论如何组合(如 且 ),都无法使两组对偶元素拥有相同的对称中点。
由此可知,解集 破坏了二次函数复合方程解集的整体对称平衡性,绝对不可能出现。 故选 D
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:二次函数的对称性质及复合方程“整体代换”的根个数拓扑关系。
核心方法:图象对称分析法与对偶元素求和验证法。
避坑指南:切忌盲目尝试去求解具体的 参数,这会陷入巨大的运算泥潭。抓住核心提示“图象关于直线对称”,将其映射到根的形式上去看是唯一的解题捷径。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:本题是高考中常考的“新定义与性质推测”创新题,考查学生通过已知简单的几何性质(二次函数轴对称)向高阶代数结构(复合方程解集结构)进行逻辑外推的能力。
结论推广:若一元 次多项式 的图象关于直线 对称,则任意以其为元复合的代数方程 的非空实根集,若其元素个数为偶数,则各元素必能成对组合且每对之和恒为 。
🔗【关联脉络】
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