设 $m$,$k$ 为整数,方程 $m{x^2} - kx + 2 = 0$ 在区间 $\left( {0,1} \right)$ 内有两个不同的根,则 $m + k$ 的最小值为 \((\qquad)\)
【难度】
【出处】
无
【标注】
【答案】
D
【解析】
记 $f\left( x \right) = m{x^2} - kx + 2$,其中 $m > 0$,则有\[ { \begin{cases}
m > 0, \\
f\left( 1 \right) = m - k + 2 > 0, \\
0 < \dfrac{k}{2m} < 1, \\
\Delta = {k^2} - 8m > 0, \\
\end{cases} } \quad \cdots \cdots ① \]即\[ { \begin{cases}m > 0,k > 0, \\
k < m + 2, \\
k < 2m, \\
k > 2\sqrt {2m} . \\
\end{cases} } \]通过验证发现当 $m = 1,2$ 均不存在满足不等式 $ ① $ 的整数 $k$.
当 $m > 2$ 时,显然有 $m + 2 < 2m$,此时不等式组 $ ① $ 可化为\[ { \begin{cases}
m > 0,k > 0, \\
m + 2 > k > 2\sqrt {2m} , \\
\end{cases} }\]又 $m$,$k$ 均为整数,故可进一步化简为\[{ \begin{cases}
m > 0,k > 0, \\
m + 1 \geqslant k > 2\sqrt {2m} , \\
\end{cases} } \quad \cdots \cdots ② \]要使 $ ② $ 成立,必有 $m + 1 > 2\sqrt {2m} $;又 $m > 2$,因此有 $m > 3 + 2\sqrt 2 $.
显然 $5 < 3 + 2\sqrt 2 < 6$,于是有 $m \geqslant 6$.
当 $m = 6$ 时,由 $ ② $ 式得 $k = 7$,此时方程\[m{x^2} - kx + 2 = 6{x^2} - 7x + 2 = 0\]的根是 $\dfrac{1}{2},\dfrac{2}{3}$,满足题意.
又当 $m$ 进一步增大时,满足 $ ② $ 式的 $k$ 不会减小,所以 $m + k$ 取最小值时,必须 $m$ 也取最小值,也就是说,当 $m = 6$,$k = 7$ 时,$m + k$ 取最小值 $ 13 $.
m > 0, \\
f\left( 1 \right) = m - k + 2 > 0, \\
0 < \dfrac{k}{2m} < 1, \\
\Delta = {k^2} - 8m > 0, \\
\end{cases} } \quad \cdots \cdots ① \]即\[ { \begin{cases}m > 0,k > 0, \\
k < m + 2, \\
k < 2m, \\
k > 2\sqrt {2m} . \\
\end{cases} } \]通过验证发现当 $m = 1,2$ 均不存在满足不等式 $ ① $ 的整数 $k$.
当 $m > 2$ 时,显然有 $m + 2 < 2m$,此时不等式组 $ ① $ 可化为\[ { \begin{cases}
m > 0,k > 0, \\
m + 2 > k > 2\sqrt {2m} , \\
\end{cases} }\]又 $m$,$k$ 均为整数,故可进一步化简为\[{ \begin{cases}
m > 0,k > 0, \\
m + 1 \geqslant k > 2\sqrt {2m} , \\
\end{cases} } \quad \cdots \cdots ② \]要使 $ ② $ 成立,必有 $m + 1 > 2\sqrt {2m} $;又 $m > 2$,因此有 $m > 3 + 2\sqrt 2 $.
显然 $5 < 3 + 2\sqrt 2 < 6$,于是有 $m \geqslant 6$.
当 $m = 6$ 时,由 $ ② $ 式得 $k = 7$,此时方程\[m{x^2} - kx + 2 = 6{x^2} - 7x + 2 = 0\]的根是 $\dfrac{1}{2},\dfrac{2}{3}$,满足题意.
又当 $m$ 进一步增大时,满足 $ ② $ 式的 $k$ 不会减小,所以 $m + k$ 取最小值时,必须 $m$ 也取最小值,也就是说,当 $m = 6$,$k = 7$ 时,$m + k$ 取最小值 $ 13 $.
题目
答案
解析
备注