已知:A={(x,y)|x=n,y=an+b,n∈Z}, B={(x,y)|x=m,y=3m*m+15,m∈Z}, C={(x,y)|x*x+y*y小于等于144}.问:是否存在实数a,b使得 A∩B不等于空集和(a,b)∈C同时成立?(请写出解答过程)
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A∩B≠Φ的意思是存在实数a、b和整数x使得y = ax + b = 3x^2 + 15,x∈Z成立,(a, b)∈C表示a^2 + b^2 ≤ 144。这样,问题转化为:是否存在实数a、b,使得 ① a^2 + b^2 ≤ 144;② ax + b = 3x^2 + 15;③ x∈Z 以上三个条件满足。由②得:3x^2–ax + 15–b = 0因为x∈Z,所以其判别式:Δ=(–a)^2–12(15–b)≥ 0即是 a^2 ≥ 180–12b。因此 a^2 + b^2 ≥(180–12b)+ b^2 =(b–6)^2 + 144 ≥ 144在考虑到①,有 144 ≤ a^2 + b^2 ≤ 144,所以a^2 + b^2 = 144。此时 b = 6,a = ±6倍根号3,Δ=(–a)^2–12(15–b)= 0,有x = a / b = ±根号3,这与③矛盾。故a、b不存在。
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这是1985年全国高考题的压轴题。以下是标准答案:A表示直线 y = ax + b 上的横坐标为整数的点 的集合;B表示抛物线 y = 3x^2 + 15 上的横坐标为整数的点的集合;A∩B≠Φ的意思是直线和抛物线有公共点且横坐标为整数——其必要条件为:首先必须有公共点,即 联立所得的方程 3x^2 - ax + 15 - b = 0 (★)首先必须有实数根于是 △≥0,得 a^2 ≥ 180 - 12b -------- ①又 (a,b)∈C 即 a^2 + b^2 ≤ 144 -------- ②①与②联立消去 a^2(由a^2传递),得 b^2 - 12b + 36 ≤ 0 可知 只有 b = 6 。从而 a^2 = 108 ,a = ±6√3但经验证,此时方程(★)却没有整数根。于是,不存在符合条件的a、b。
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解: