题目
16. (5.0分) 设k在(0,5)上服从均匀分布,则4x²+4kx+k+2=0有实根的概率为____。
16. (5.0分) 设k在(0,5)上服从均匀分布,则4x²+4kx+k+2=0有实根的概率为____。
题目解答
答案
二次方程 $4x^2 + 4kx + k + 2 = 0$ 的判别式为:
\[
\Delta = 16k^2 - 16(k + 2) = 16(k^2 - k - 2) = 16(k - 2)(k + 1)
\]
为使方程有实根,需 $\Delta \geq 0$,即 $(k - 2)(k + 1) \geq 0$。解得 $k \leq -1$ 或 $k \geq 2$。
由于 $k$ 在 $(0, 5)$ 上服从均匀分布,仅考虑 $k \geq 2$ 的情况。
区间 $[2, 5)$ 的长度为 $3$,总区间 $(0, 5)$ 的长度为 $5$,故概率为:
\[
P(k \geq 2) = \frac{3}{5}
\]
**答案:** $\boxed{\frac{3}{5}}$
解析
考查要点:本题主要考查二次方程有实根的条件(判别式非负)以及均匀分布的概率计算。
解题核心思路:
- 判别式非负:通过计算二次方程的判别式,确定参数$k$的取值范围。
- 区间概率计算:结合$k$在$(0,5)$上的均匀分布,计算满足条件的区间长度占总区间长度的比例。
破题关键点:
- 判别式推导:正确展开并化简判别式$\Delta$,找到$k$的约束条件。
- 区间筛选:根据$k$的取值范围$(0,5)$,筛选出满足$\Delta \geq 0$的有效区间。
步骤1:计算判别式
方程$4x^2 + 4kx + k + 2 = 0$的判别式为:
$\Delta = (4k)^2 - 4 \cdot 4 \cdot (k + 2) = 16k^2 - 16(k + 2) = 16(k^2 - k - 2)$
步骤2:因式分解判别式
将二次项分解:
$k^2 - k - 2 = (k - 2)(k + 1)$
因此,判别式可化简为:
$\Delta = 16(k - 2)(k + 1)$
步骤3:确定判别式非负的条件
要求$\Delta \geq 0$,即:
$(k - 2)(k + 1) \geq 0$
解得:
$k \leq -1 \quad \text{或} \quad k \geq 2$
步骤4:结合$k$的取值范围筛选
由于$k \in (0, 5)$,排除$k \leq -1$的情况,仅保留$k \geq 2$。因此,满足条件的区间为$[2, 5)$。
步骤5:计算概率
总区间长度为$5$,有效区间长度为$5 - 2 = 3$,故概率为:
$P = \frac{3}{5}$