设x1x _{1}、x2x _{2}是方程x2−6x+a=0x ^{2} -6x+a=0的两个根,以x1x _{1}、x2x _{2}为两边长的等腰三角形只可以画出一个,则实数aa的取值范围是___.

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完整解法

1. 确定方程有实根且两根为正数的参数范围

由于 x1,x2x_1, x_2 为三角形的两边长,故两根必须为正实数。
首先,方程有实数根,则判别式 Δ⩾0\Delta \geqslant 0:
Δ=(−6)2−4a=36−4a⩾0  ⟹  a⩽9\Delta = (-6)^2 - 4a = 36 - 4a \geqslant 0 \implies a \leqslant 9
其次,两根均为正数,根据韦达定理有:
x1+x2=6>0x_1 + x_2 = 6 > 0
x1x2=a>0x_1 x_2 = a > 0
因此,实数 aa 的基本取值范围是 0<a⩽90 < a \leqslant 9。

2. 讨论两根相等的情况

当 x1=x2x_1 = x_2 时,即 Δ=0  ⟹  a=9\Delta = 0 \implies a = 9。
此时 x1=x2=3x_1 = x_2 = 3,以两根为边长的等腰三角形为三边长为 (3,3,3)(3, 3, 3) 的等边三角形,显然只能画出一个,符合题意。
因此 a=9a = 9 是一个可行解。

3. 分析两根不等时等腰三角形存在的几何条件

当 x1≠x2x_1 \neq x_2 时,不妨设 0<x1<x20 < x_1 < x_2。
此时以 x1,x2x_1, x_2 为边长构造等腰三角形,可能的情况有两种:

  1. 以 x2x_2 为腰,x1x_1 为底,三边长为 (x2,x2,x1)(x_2, x_2, x_1);
  2. 以 x1x_1 为腰,x2x_2 为底,三边长为 (x1,x1,x2)(x_1, x_1, x_2)。

由于 x2>x1>0x_2 > x_1 > 0,所以 x2+x2>x1x_2 + x_2 > x_1 恒成立,即以 x2x_2 为腰的等腰三角形必然存在。
若只能画出一个等腰三角形,则以 x1x_1 为腰的等腰三角形必不能存在。
根据三角形三边关系,需满足 x1+x1⩽x2x_1 + x_1 \leqslant x_2,即 2x1⩽x22x_1 \leqslant x_2。

4. 通过求根公式解不等式确定 $a$ 的范围

由求根公式得:
x1=3−9−a,x2=3+9−ax_1 = 3 - \sqrt{9-a}, \quad x_2 = 3 + \sqrt{9-a}
代入 2x1⩽x22x_1 \leqslant x_2 得:
2(3−9−a)⩽3+9−a2(3 - \sqrt{9-a}) \leqslant 3 + \sqrt{9-a}
6−29−a⩽3+9−a6 - 2\sqrt{9-a} \leqslant 3 + \sqrt{9-a}
39−a⩾3  ⟹  9−a⩾13\sqrt{9-a} \geqslant 3 \implies \sqrt{9-a} \geqslant 1
两边平方得:
9−a⩾1  ⟹  a⩽89 - a \geqslant 1 \implies a \leqslant 8
结合 0<a<90 < a < 9,此情况下 aa 的取值范围是 0<a⩽80 < a \leqslant 8。

5. 综合两种情况得出最终结论

综上所述,实数 aa 的取值范围是 0<a⩽80 < a \leqslant 8 或 a=9a=9。

答案

0<a⩽80 < a \leqslant 8 或 a=9a=9

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