若关于 $x$ 的方程 $\dfrac{|x-1|}{x}=k(x-1)^2$ 有 $4$ 个不同的实数根,其和为 $S$.求:
【难度】
【出处】
2013年第二十四届“希望杯”全国数学邀请赛高一(二试)
【标注】
  1. 实数 $k$ 的取值范围;
    标注
    答案
    $(4,+\infty)$
    解析
    显然 $x=1$ 是方程的一个根.
    当 $x\ne 1$ 时,方程可化为$$\dfrac 1k=x|x-1|.$$所以直线 $y=\dfrac 1k$ 与函数 $y=x|x-1|$ 的图象有三个不同的交点.由图象可得$$0<\dfrac 1k<\dfrac 14,$$所以$$k>4.$$
  2. 实数 $S$ 的取值范围.
    标注
    答案
    $\left(3,\dfrac{5+\sqrt 2}{2}\right)$
    解析
    设方程的四个实数根为 $x_1,x_2,x_3,x_4$,且 $x_1<x_2<x_3<x_4$,则由图象可知$$x_1+x_2=\dfrac 12 \cdot 2=1,x_3=1.$$当 $\dfrac 1k=\dfrac 14$ 时,由$$x^2-x=\dfrac 14(x>1)$$得$$x=\dfrac{1+\sqrt 2}{2},$$所以$$1<x_4<\dfrac{1+\sqrt 2}{2},$$所以$$3<S<\dfrac{5+\sqrt 2}{2}.$$
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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