8.1.1函数的零点 讲义(含答案)

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名称 8.1.1函数的零点 讲义(含答案)
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资源类型 教案
版本资源 苏教版(2019)
科目 数学
更新时间 2023-08-19 06:10:39

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文档简介

编号:052 课题:§8.1.1 函数的零点
教学课时安排
1、上课时间:_________________.
2、课时安排:_________________.
3、上课班级___________________.
学科目标要求
1.理解函数零点的概念;
2.掌握零点的概念及求法;
3.掌握零点个数的判断;
4.理解并掌握函数零点范围的判断方法.
本节重点难点
重点:零点个数的判断;
难点:函数零点范围的判断方法.
学科素养目标
通过函数的应用,了解函数与方程之间的关系,体会二分法求一些简单方程的近似解的方法,尽管这个解也许不准确,但可以通过有效的方法控制精确度;通过数据拟合,体会到现代信息技术是数学课程的一个重要部分;会利用函数知识分析问题、解决问题,能准确、清晰、有条理地表述问题以及问题的解决过程,使学生明白函数与方程是研究事物变化的重要工具,逐步形成利用运动、变化的观点观察事物的理性思维能力、辩证思维能力、分析问题和解决问题的能力,以及数学表达、交流的能力,进一步培养学生的创新意识与探究能力、数学建模能力和实践能力.
教学过程赏析
基础知识积累
1.函数的零点
(1)概念:使函数y=f(x)的值为0的___________.
零点、图象与x轴的交点、方程实数解的关系:
(2)本质:方程f(x)=0的根、函数y=f(x)的图象与x轴的公共点的横坐标.
(3)应用:利用零点、图象与x轴的交点、方程实数解的关系,实现三种问题的相互转化.
【思考】
函数的零点是点吗
2.函数零点范围的判定
(1)条件:函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是一条不间断的曲线,
且有___________________;
(2)结论:函数y=f(x)在区间(a,b)上有零点.
(3)本质:利用函数的性质判断零点的存在性.
(4)应用:判断零点的存在性、求参数的范围等.
【思考】
函数y=f(x)在区间(a,b)上有零点,是不是一定有f(a)f(b)<0?
【课前基础演练】
题1. 下列图象表示的函数中没有零点的是( )
题2.函数f(x)=-|lg x|的零点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
题3.方程ln x+x-4=0的实根所在的区间为( )
A.(1,2) B.(2,3)
C.(3,4) D.(4,5)
题4.已知函数f(x)=3x+x,g(x)=log3x+x,h(x)=x3+x的零点分别为a,b,c,则a,b,c的大小顺序为( )
A.a>b>c B.b>c>a
C.c>a>b D.b>a>c
题5.若函数y=+m的图象与x轴有公共点,则m的取值范围是( )
A.{m|m≤-1} B.{m|-1≤m<0}
C.{m|m≥1} D.{m|0≤m≤1}
题6.已知λ∈R,函数若函数图象与x轴有两个交点,则实数λ的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
题7(多选题).若函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象为一条连续不断的曲线,则下列说法正确的是( )
A.若f(a)·f(b)>0,则不存在实数c∈(a,b),使得f(c)=0
B.若f(a)·f(b)<0,则存在且只存在一个实数c∈(a,b),使得f(c)=0
C.若f(a)·f(b)>0,则有可能存在实数c∈(a,b),使得f(c)=0
D.若f(a)·f(b)<0,则在(a,b)内的零点个数不确定
题8(多选题).若函数f(x)=x+(a∈)在区间(1,2)上有零点,则a的值可能是( )
A.-2 B.-1 C.-4 D.-3
题9.根据表格中的数据,可以判定方程ex-x-2=0的一个实根所在的区间为(k,k+1)(k∈N),则k的值为________.
x -1 0 1 2 3
ex 0.37 1 2.72 7.39 20.09
x+2 1 2 3 4 5
题10.若方程5x2-7x-a=0的一个根在区间内,另一个在区间内,求实数a的取值范围____________.
题11.已知函数
(1)在如图所示的坐标系中,作出函数f(x)的图象,并写出单调区间.
(2)若f(a)=2,求实数a的值.
(3)当m为何值时,f(x)+m=0有三个不同的零点.
【课堂检测达标】
题12. 已知f(x)=(x-a)(x-b)-2,并且α,β是函数f(x)的两个零点,则实数a,b,α,β的大小关系可能是( )
A.a<αC.α题13.函数f(x)=ln |x-2|+x2与g(x)=4x,两函数图象所有交点的横坐标之和为( )
A.0 B.2 C.3 D.4
题14(多选题).函数f(x)=|x2-4x|-m恰好有两个不同零点,则m的值可以是( )
A.m>4 B.4
C.0题15(多选题).设函数f(x)=ax+bx-cx,其中c>a>0,c>b>0,若a,b,c是△ABC的三边长.则下列命题中是真命题的是( )
A.f(1)<0
B. x∈,f(x)>0
C.若a=b,则f(x)的零点的取值范围是(0,1)
D.若a2+b2题16.已知函数若函数g(x)=f(x)-k有两个不同的零点,则实数k的取值范围是________.
题17.函数f(x)=|x-2|-ln x在定义域内的零点个数为________.
题18.已知函数f(x)为定义在上的奇函数,且x>0时,f(x)=x2-2x+2.若对任意x1∈[-1,0),都存在唯一的x2∈[0,+∞),使得f(x1)+f(x2)=a成立,求实数a的取值范围.
题19.已知f(x)是定义在上的奇函数,且f(x+6)=f(x),当x∈(0,3)时,f(x)=loga(x2-x+1).
(1)当x∈(-3,0)时,求f(x)的解析式;
(2)求函数f(x)在[-3,3]上的零点构成的集合.
【综合突破拔高】
题20. 函数f(x)=2x-8的零点为( )
A.3 B.(3,0) C.8 D.-3
题21.根据下表,能够判断f(x)=g(x)在下列区间中有实数解的是( )
x -1 0 1 2 3
f(x) -0.677 3.011 5.432 5.980 7.651
g(x) -0.530 3.451 4.890 5.241 6.892
A.(-1,0) B.(0,1) C.(1,2) D.(2,3)
题22.函数f(x)=ex-x-(e=2.718 28…是自然对数的底数)一定存在零点的区间
是( )
A.(-1,0) B.(0,1) C.(1,2) D.(2,e)
题23.已知方程ex=8-x的解x0∈(k,k+1)(k∈Z),则k=( )
A.0 B.1 C.2 D.3
题24.定义在上的奇函数f(x)满足f(x)=x2-2x(x≥0),则函数f(x)的零点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
题25.表示不超过x的最大整数,例如,=1,=-4,=2.若x0是函数f(x)=ln x-的零点,则=( )
A.1 B.2 C.3 D.4
题26(多选题).下列函数中,是奇函数且存在零点的是( )
A.y=x3+x B.y=log2x C.y=2x2-3 D.y=x|x|
题27(多选题).已知函数则f(x)的零点为( )
A.1 B.-2 C.2 D.3
题28.若函数f(x)=|2x-2|-b有两个零点,则实数b的取值范围是________.
题29.已知a>b>1且a2-6a-2m+1=0,b2-6b-2m+1=0,则实数m的取值范围是________.
题30.已知方程5x2-7x-a=0的一个根在区间(-1,0)内,另一个在区间(1,2)内,求实数a的取值范围.
题31.已知关于x的一元二次方程(x-1)(3-x)=a-x(a∈),试讨论方程实数根的个数.
编号:052 课题:§8.1.1 函数的零点
教学课时安排
1、上课时间:_________________.
2、课时安排:_________________.
3、上课班级___________________.
学科目标要求
1.理解函数零点的概念;
2.掌握零点的概念及求法;
3.掌握零点个数的判断;
4.理解并掌握函数零点范围的判断方法.
本节重点难点
重点:零点个数的判断;
难点:函数零点范围的判断方法.
学科素养目标
通过函数的应用,了解函数与方程之间的关系,体会二分法求一些简单方程的近似解的方法,尽管这个解也许不准确,但可以通过有效的方法控制精确度;通过数据拟合,体会到现代信息技术是数学课程的一个重要部分;会利用函数知识分析问题、解决问题,能准确、清晰、有条理地表述问题以及问题的解决过程,使学生明白函数与方程是研究事物变化的重要工具,逐步形成利用运动、变化的观点观察事物的理性思维能力、辩证思维能力、分析问题和解决问题的能力,以及数学表达、交流的能力,进一步培养学生的创新意识与探究能力、数学建模能力和实践能力.
教学过程赏析
基础知识积累
1.函数的零点
(1)概念:使函数y=f(x)的值为0的___实数x ___.
零点、图象与x轴的交点、方程实数解的关系:
(2)本质:方程f(x)=0的根、函数y=f(x)的图象与x轴的公共点的横坐标.
(3)应用:利用零点、图象与x轴的交点、方程实数解的关系,实现三种问题的相互转化.
【思考】
函数的零点是点吗
提示:不是,是使f(x)=0的实数x,是方程f(x)=0的根.
2.函数零点范围的判定
(1)条件:函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是一条不间断的曲线,
且有_____ f(a)f(b)<0________;
(2)结论:函数y=f(x)在区间(a,b)上有零点.
(3)本质:利用函数的性质判断零点的存在性.
(4)应用:判断零点的存在性、求参数的范围等.
【思考】
函数y=f(x)在区间(a,b)上有零点,是不是一定有f(a)f(b)<0?
提示:不一定,如f(x)=x2在区间(-1, 1)上有零点0,
但是f(-1)f(1)=1×1=1>0.
【课前基础演练】
题1. 下列图象表示的函数中没有零点的是( )
【解析】选A.B,C,D的图象均与x轴有公共点,故函数均有零点,A的图象与x轴没有交点,故函数没有零点.
题2.函数f(x)=-|lg x|的零点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【解析】选C.函数f(x)=-|lg x|,由f(x)=0,可得=,作出y=和y=的图象:
由图象可得它们有2个交点,则f(x)的零点个数为2.
题3.方程ln x+x-4=0的实根所在的区间为( )
A.(1,2) B.(2,3)
C.(3,4) D.(4,5)
【解析】选B.令f(x)=ln x+x-4,在定义域上连续且单调递增,f(3)=ln 3+3-4=ln 3-1>0,f(2)=ln 2+2-4=ln 2-2<0,
故f(2)f(3)<0,故实根所在区间是(2,3).
题4.已知函数f(x)=3x+x,g(x)=log3x+x,h(x)=x3+x的零点分别为a,b,c,则a,b,c的大小顺序为( )
A.a>b>c B.b>c>a
C.c>a>b D.b>a>c
【解析】选B.令f(x)=3x+x=0,则x=-3x,
令g(x)=log3x+x=0,则x=-log3x,
令h(x)=x3+x=0,则x=-x3,
由题意知函数f(x),g(x),h(x)的零点分别为a,b,c,
作出函数y=-3x,y=-log3x,y=-x3,y=x的图象如图,则a,b,c分别为函数f(x),g(x),h(x)的零点,由图可知:b>c>a.
题5.若函数y=+m的图象与x轴有公共点,则m的取值范围是( )
A.{m|m≤-1} B.{m|-1≤m<0}
C.{m|m≥1} D.{m|0≤m≤1}
【解析】选B.y=+m的图象与x轴有公共点,即y=的图象与y=-m的图象有公共点,y=图象如图所示:
可知0<-m≤1 -1≤m<0.
题6.已知λ∈R,函数若函数图象与x轴有两个交点,则实数λ的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
【解析】选C.方程x-4=0的根为x=4,方程x2-4x+3=0的根为x1=1或x2=3,所以当λ≤1时,方程f(x)=0有一个根;当1<λ≤3时,方程
f(x)=0有两个根;当3<λ≤4时,方程f(x)=0有三个根;当λ>4时,方程f(x)=0有两个根.
题7(多选题).若函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象为一条连续不断的曲线,则下列说法正确的是( )
A.若f(a)·f(b)>0,则不存在实数c∈(a,b),使得f(c)=0
B.若f(a)·f(b)<0,则存在且只存在一个实数c∈(a,b),使得f(c)=0
C.若f(a)·f(b)>0,则有可能存在实数c∈(a,b),使得f(c)=0
D.若f(a)·f(b)<0,则在(a,b)内的零点个数不确定
【解析】选CD.根据函数零点存在定理可判断,若
f(a)·f(b)<0,则一定存在实数c∈(a,b),使得
f(c)=0,但c的个数不确定,故B错误,D正确;
若f(a)·f(b)>0,则有可能存在实数c∈(a,b),
使得f(c)=0,如f(x)=x2-1,f(-2)·f(2)>0,
但f(x)=x2-1在(-2,2)内有两个零点,故A错误,C正确.
题8(多选题).若函数f(x)=x+(a∈)在区间(1,2)上有零点,则a的值可能是( )
A.-2 B.-1 C.-4 D.-3
【解析】选AD.f(x)=x+ (a∈)的图象在(1,2)上是连续不断的,则 ,解得-4题9.根据表格中的数据,可以判定方程ex-x-2=0的一个实根所在的区间为(k,k+1)(k∈N),则k的值为________.
x -1 0 1 2 3
ex 0.37 1 2.72 7.39 20.09
x+2 1 2 3 4 5
【解析】记f(x)=ex-x-2,则该函数的零点就是方程ex-x-2=0的实根.由题表可知f(-1)=0.37-1<0,f(0)=1-2<0,f(1)=2.72-3<0,f(2)=7.39-4>0,f(3)=20.09-5>0.f(1)f(2)<0,故由零点存在定理可得,函数的零点所在的区间为(1,2),所以k=1.
答案:1
题10.若方程5x2-7x-a=0的一个根在区间内,另一个在区间内,求实数a的取值范围____________.
【解析】令f(x)=5x2-7x-a,则根据题意得
所以0答案:{a|0题11.已知函数
(1)在如图所示的坐标系中,作出函数f(x)的图象,并写出单调区间.
(2)若f(a)=2,求实数a的值.
(3)当m为何值时,f(x)+m=0有三个不同的零点.
【解析】(1)作函数图象如图,
由图可知,函数的减区间为 ;
增区间为,(1,+∞).
(2)由f(a)=2,得a2-a=2(a≤1)或log2(a-1)=2(a>1).解得a=-1或a=5.
(3)由图可知要使f(x)+m=0有三个不同的零点,则-<-m≤0,解得0≤m<.
【课堂检测达标】
题12. 已知f(x)=(x-a)(x-b)-2,并且α,β是函数f(x)的两个零点,则实数a,b,α,β的大小关系可能是( )
A.a<αC.α【解析】选C.因为α,β是函数f(x)的两个零点,
所以f(α)=f(β)=0.又f(a)=f(b)=-2<0,
结合二次函数的图象(如图所示)可知a,b必在α,β之间.
题13.函数f(x)=ln |x-2|+x2与g(x)=4x,两函数图象所有交点的横坐标之和为( )
A.0 B.2 C.3 D.4
【解析】选D.函数f(x)=ln |x-2|+x2与g(x)=4x两函数图象交点的横坐标之和,可以转化为方程ln |x-2|=4x-x2的根之和;y=ln |x-2|和y=4x-x2均关于x=2对称,且两个图象有2个交点,两个交点横坐标之和为4.
题14(多选题).函数f(x)=|x2-4x|-m恰好有两个不同零点,则m的值可以是( )
A.m>4 B.4
C.0【解析】选AD.由f(x)=0可得m=|x2-4x|,
作出y=|x2-4x|的函数图象如图所示:
因为f(x)恰好有两个不同的零点,
所以直线y=m与y=|x2-4x|的图象有两个不同的交点,
所以m=0或m>4.
【光速解题】选取特殊值通过求零点判断.
题15(多选题).设函数f(x)=ax+bx-cx,其中c>a>0,c>b>0,若a,b,c是△ABC的三边长.则下列命题中是真命题的是( )
A.f(1)<0
B. x∈,f(x)>0
C.若a=b,则f(x)的零点的取值范围是(0,1)
D.若a2+b2【解析】选BD.f(1)=a+b-c=(a+b)-c,由三角形的两边之和大于第三边可得(a+b)>c,所以f(1)>0,故A错误;因为c>a>0,c>b>0,所以0<<1,0<<1,此时y= 在x∈(﹣∞,1)单调递减,所以,即,所以ax+bx>cx,故f(x)=ax+bx-cx>0,故B正确;
因为a=b,所以2a>c,所以1<<2,当ax+bx-cx=0时,有2ax=cx,即,所以x=,所以f(x)的零点的取值范围是,故C错误;
g(x)=-1,又g(1)=-1=>0,,
因为a2+b2题16.已知函数若函数g(x)=f(x)-k有两个不同的零点,则实数k的取值范围是________.
【解析】画出函数f(x)的图象如图:
要使函数g(x)=f(x)-k有两个不同零点,只需y=f(x)与y=k的图象有两个不同交点,由图易知k∈ .
答案:
题17.函数f(x)=|x-2|-ln x在定义域内的零点个数为________.
【解析】由题意可知,f(x)的定义域为(0,+∞).在同一平面直角坐标系中画出函数y=|x-2|(x>0),y=ln x(x>0)的图象,如图所示:
由图可知,函数f(x)在定义域内的零点个数为2.
答案:2
题18.已知函数f(x)为定义在上的奇函数,且x>0时,f(x)=x2-2x+2.若对任意x1∈[-1,0),都存在唯一的x2∈[0,+∞),使得f(x1)+f(x2)=a成立,求实数a的取值范围.
【解析】由函数为定义在上的奇函数及x>0时,f(x)=x2-2x+2,得x<0时,
f(x)=-x2-2x-2,作出f(0)=0,f(x)的图象如图所示.
若对任意x1∈[-1,0),即f(x1)∈(-2,-1],
都存在唯一的x2∈[0,+∞),使得f(x1)+f(x2)=a成立,
①当x2=0时,f(0)=0,
这时f(x1)+f(x2)=f(x1)∈(-2,-1],所以a∈(-2,-1];
②当x2>0时,由f(x1)+f(x2)=a,
可得a-f(x2)=f(x1)∈(-2,-1],即f(x2)∈[a+1,a+2),
由题意可得a+1≥1,即有a≥0,
综上可得,a的取值范围是(-2,-1]∪[0,+∞).
题19.已知f(x)是定义在上的奇函数,且f(x+6)=f(x),当x∈(0,3)时,f(x)=loga(x2-x+1).
(1)当x∈(-3,0)时,求f(x)的解析式;
(2)求函数f(x)在[-3,3]上的零点构成的集合.
【解析】(1)当x∈(-3,0)时,-x∈(0,3),
所以f(-x)=loga[(-x)2-(-x)+1]=loga(x2+x+1).
因为f(x)是定义在R上的奇函数,所以f(x)=-f(-x)=-loga(x2+x+1),
即当x∈(-3,0)时,f(x)=-loga(x2+x+1).
(2)因为f(x)是定义在R上的奇函数,所以f(0)=0,且f(-3)=-f(3),
因为f(x+6)=f(x),所以f(-3)=f(3),所以f(-3)=f(3)=0,
当x∈(0,3)时,令f(x)=loga(x2-x+1)=0,得x2-x+1=1,
解得x=0(舍去),或x=1,即f(1)=0,
又因为f(x)是奇函数,所以f(-1)=-f(1)=0,
所以函数f(x)在[-3,3]上的零点构成的集合为{-3,-1,0,1,3}.
【综合突破拔高】
题20. 函数f(x)=2x-8的零点为( )
A.3 B.(3,0) C.8 D.-3
【解析】选A.令f(x)=2x-8=0,得x=3.
题21.根据下表,能够判断f(x)=g(x)在下列区间中有实数解的是( )
x -1 0 1 2 3
f(x) -0.677 3.011 5.432 5.980 7.651
g(x) -0.530 3.451 4.890 5.241 6.892
A.(-1,0) B.(0,1) C.(1,2) D.(2,3)
【解析】选B.设函数h(x)=f(x)-g(x),
则h(-1)=f(-1)-g(-1)=-0.677-(-0.530)=-0.147<0,
h(0)=f(0)-g(0)=3.011-3.451=-0.440<0,
h(1)=f(1)-g(1)=5.432-4.890=0.542>0,
h(2)=f(2)-g(2)=5.980-5.241=0.739>0,
h(3)=f(3)-g(3)=7.651-6.892=0.759>0,
所以h(0)·h(1)<0,由零点存在定理,得函数h(x)=f(x)-g(x)的零点存在区间为(0,1).
题22.函数f(x)=ex-x-(e=2.718 28…是自然对数的底数)一定存在零点的区间
是( )
A.(-1,0) B.(0,1) C.(1,2) D.(2,e)
【解析】选B.f(x)=ex-x-为连续函数,
且f(-1)=e-1+1-<0,f(0)=1-0-<0,f(1)=e-1->0,
f(2)=e2-2->0,f(e)=ee-e->0,
可得f(x)在(0,1)内存在零点.
题23.已知方程ex=8-x的解x0∈(k,k+1)(k∈Z),则k=( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【解析】选B.由方程ex=8-x可得ex+x-8=0,
令f(x)=ex+x-8,
因为f(1)=e+1-8=e-7<0,f(2)=e2+2-8=e2-6>0,
所以x0∈(1,2),所以k=1.
题24.定义在上的奇函数f(x)满足f(x)=x2-2x(x≥0),则函数f(x)的零点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【解析】选D.当x≥0时,f(x)=x2-2x=0可得,x=0或x=2,
因为f(x)为奇函数,所以f(-2)=-f(2)=0,从而函数f(x)有3个零点:0,2,-2.
题25.表示不超过x的最大整数,例如,=1,=-4,=2.若x0是函数f(x)=ln x-的零点,则=( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解析】选B.因为函数f(x)=ln x-在定义域(0,+∞)上是连续的增函数,
且=ln 2-1<0,=ln 3->0,又因为x0是函数f(x)=ln x-的零点,所以x0∈(2,3),所以=2.
题26(多选题).下列函数中,是奇函数且存在零点的是( )
A.y=x3+x B.y=log2x C.y=2x2-3 D.y=x|x|
【解析】选AD.A中,y=x3+x为奇函数,且存在零点x=0,与题意相符;B中,y=log2x为非奇非偶函数,与题意不符;C中,y=2x2-3为偶函数,与题意不符;D中,y=x|x|是奇函数,且存在零点x=0,与题意相符.
题27(多选题).已知函数则f(x)的零点为( )
A.1 B.-2 C.2 D.3
【解析】选AC.当x<2时,由ex-1-1=0,解得x=1;
当x≥2时,由log3 =0,得=1,即x2-1=3,解得x=2.
所以f(x)的零点为1,2.
题28.若函数f(x)=|2x-2|-b有两个零点,则实数b的取值范围是________.
【解析】令|2x-2|-b=0,得|2x-2|=b,由题意可知函数y=|2x-2|与y=b的图象有两个交点,结合函数图象(如图所示)可知,0答案:0题29.已知a>b>1且a2-6a-2m+1=0,b2-6b-2m+1=0,则实数m的取值范围是________.
【解析】依题意可知a,b是函数f(x)=x2-6x-2m+1两个大于1的不同零点,
所以 -4答案:(-4,-2)
题30.已知方程5x2-7x-a=0的一个根在区间(-1,0)内,另一个在区间(1,2)内,求实数a的取值范围.
【解析】令f(x)=5x2-7x-a,则根据题意得
所以0即实数a的取值范围为{a|0题31.已知关于x的一元二次方程(x-1)(3-x)=a-x(a∈),试讨论方程实数根的个数.
【解析】方法一:原方程化为-x2+5x-3=a.令f(x)=-x2+5x-3,g(x)=a.
作函数f(x)=-x2+5x-3的图象,抛物线的开口向下,顶点的纵坐标为 ,画出如图所示的简图:
由图象可以看出:①当a> 时,方程没有实数根;
②当a=时,方程有两个相等的实数根;③当a<时,方程有两个不相等的实数根.
方法二:原方程化为x2-5x+3+a=0.Δ=25-4(3+a)=-4a+13.
①当Δ<0,即a>时,方程没有实数根;
②当Δ=0,即a=时,方程有两个相等的实数根;
③当Δ>0,即a<时,方程有两个不相等的实数根.