已知关于 $x$ 的实系数方程,$x^2-2x+2=0$ 和 $x^2+2mx+1=0$ 的四个不同的根,在复平面上对应的点共圆,则 $m$ 的取值范围是 .
【难度】
【出处】
2018年全国高中数学联赛广东省预赛
【标注】
【答案】
$\{m|-1<m<1或m=-\dfrac{3}{2}\}$
【解析】
易知方程 $x^2-2x+2=0$ 的两根为 $x_1=1+i,x_2=1-i$.当 $\Delta=4m^2-4<0$,即 $-1<m<1$ 时,方程 $x^2+2mx+1=0$ 有两个共轭的虚根 $x_3,x_4$,且 $x_3,x_4$ 的实部为 $-m\ne 1$,这时 $x_1,x_2,x_3,x_4$ 在复平面内对应的点构成等腰梯形或矩形,它们共圆.当 $\Delta=4m^2-4>0$,即 $m<-1$ 或 $m>1$ 时,方程 $x^2+2mx+1=0$ 有两个不等的实根 $x_3,x_4$,则 $x_1,x_2$ 对应的点在以 $x_3,x_4$ 对应的点为直径端点的圆上,该圆的方程为 $(x-x_3)(x-x_4)+y^2=0$,即 $x^2+y^2-(x_3+x_4)x+x_3x_4=0$,将 $x_3+x_4=-2m,x_3x_4=1$ 及 $x_1,x_2$ 对应的点的坐标 $(1,\pm 1)$ 代入方程,即得 $m=-\dfrac{3}{2}$.
故 $m$ 的取值范围是 $\{m|-1<m<1或m=-\dfrac{3}{2}\}$.
故 $m$ 的取值范围是 $\{m|-1<m<1或m=-\dfrac{3}{2}\}$.
题目
答案
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