已知 4x2−xh−3=04x^2 - \frac{x}{h} - 3 = 0,其中 h≠0h \ne 0,证明不存在实数 hh 使得该方程具有相等的实根。 求正数常数 kk 的取值范围,使得直线 y=kxy = kx 完全位于曲线 y=−16x2+(2k−1)x−1y = -16x^2 + (2k - 1)x - 1 的上方。

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完整解法

3(a)

1. Set up the discriminant condition for equal real roots.

For equal real roots, the discriminant b2−4ac=0b^2 - 4ac = 0.
Here, a=4a = 4, b=−1hb = -\frac{1}{h}, and c=−3c = -3.

2. Substitute the coefficients into the discriminant equation.

(−1h)2−4(4)(−3)=0\left(-\frac{1}{h}\right)^2 - 4(4)(-3) = 0
1h2+48=0\frac{1}{h^2} + 48 = 0

3. Show that the resulting equation has no real solutions for $h$.

1h2=−48\frac{1}{h^2} = -48
For any real value of h≠0h \ne 0, h2>0h^2 > 0, which means 1h2>0\frac{1}{h^2} > 0.
Since 1h2\frac{1}{h^2} cannot be negative, there are no real values of hh that satisfy this equation. Thus, the equation cannot have equal real roots.

答案

Shown that 1h2=−48\frac{1}{h^2} = -48 has no real solutions.

3(b)

1. Set up the inequality for the line to lie completely above the curve

For the line y=kxy = kx to lie completely above the curve y=−16x2+(2k−1)x−1y = -16x^2 + (2k - 1)x - 1, we must have:
kx>−16x2+(2k−1)x−1kx > -16x^2 + (2k - 1)x - 1

2. Rearrange the inequality into standard quadratic form

16x2+kx−(2k−1)x+1>016x^2 + kx - (2k - 1)x + 1 > 0
16x2+(1−k)x+1>016x^2 + (1 - k)x + 1 > 0

3. Apply the discriminant condition for the quadratic to be always positive

For the quadratic expression to be always positive (since the coefficient of x2x^2 is 16>016 > 0), the discriminant must be less than zero:
b2−4ac<0b^2 - 4ac < 0
(1−k)2−4(16)(1)<0(1 - k)^2 - 4(16)(1) < 0
(1−k)2−64<0(1 - k)^2 - 64 < 0

4. Solve the quadratic inequality for $k$ and apply the given condition

k2−2k+1−64<0k^2 - 2k + 1 - 64 < 0
k2−2k−63<0k^2 - 2k - 63 < 0
(k−9)(k+7)<0(k - 9)(k + 7) < 0
−7<k<9-7 < k < 9
Since kk is a positive constant (k>0k > 0), the range of values is:
0<k<90 < k < 9

答案

0<k<90 < k < 9

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