Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/General algebraReviewed

Roots of a quadratic equation with a parameter

by Ancient Tree·
10
Difficulty scaleÉchelle de difficulté

This score reflects both the level of the required concepts and the difficulty of the solution.Ce score tient compte à la fois du niveau des notions nécessaires et de la difficulté de la résolution.

  1. 110First steps / middle schoolPremiers pas / collège
  2. 1125Beginner / high schoolDébutant / lycée
  3. 2650Intermediate / undergraduateIntermédiaire / licence
  4. 5170Advanced / graduateAvancé / master
  5. 7190Expert / specializedExpert / spécialisé
  6. 91100Research levelNiveau recherche
These levels are approximate guides.Ces niveaux sont des repères approximatifs.
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For which values of the real mm the equation :

mx22(m+1)x+(m+3)=0mx^2-2(m+1)x+(m+3)=0

admits two distinct real solutions ?

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Solutions

2
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Solution by Ancient Tree

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Solution : For m],0[]0,1[m\in ]-\infty,0[\cup ]0,1[.

There is a trap : one is tempted to use the discriminant, which is :
Δ=4(m+1)24m(m+3)=4[(m2+2m+1)(m2+3m)]=4(1m)\Delta=4(m+1)^2-4 m(m+3)=4\left[\left(m^2+2 m+1\right)-\left(m^2+3 m\right)\right]=4(1-m)so the discriminant is strictly positive if and only if m<1m<1.
However, the discriminant can be only used when the quadratic equation is not degenerate, that is, when m0m\neq 0. For m=0m=0, the equation is linear, with only one solution. So m=0m=0 has to be removed from the admissible mm.

This is a great illustration of why it is important to make sure we fully understand every term in a problem before trying to solve it, since this can change the solution.

Solution by goldfinchFR

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Solution : pour m],0[]0,1[m\in ]-\infty,0[\cup ]0,1[.

Pour trouver les racines d’une équation du second degré de la forme ax2+bx+c=0ax^2 + bx + c = 0, on calcule d’abord le discriminant Δ=b24ac\Delta = b^2 - 4ac. Le nombre de solutions dépend du signe de Δ\Delta : s’il est positif, il y a deux racines ; s’il est nul, une racine double ; s’il est négatif, aucune racine réelle

Dans notre cas :
Δ=4(m+1)24m(m+3)=4[(m2+2m+1)(m2+3m)]=4(1m)\Delta=4(m+1)^2-4 m(m+3)=4\left[\left(m^2+2 m+1\right)-\left(m^2+3 m\right)\right]=4(1-m)

Le discriminant est donc strictement positif si et seulement si m<1m<1.

Mais attention, il y a ici un piège : dans le cas d’une équation du second degré dont le coefficient a est nul (équation alors qualifiée de dégénérée), il n’existe qu’une solution unique.
Dans notre cas, il faut donc exclure la situation où m=0m=0

Ceci constitue une bonne illustration du fait qu’il faut toujours vérifier soigneusement que nous avons bien compris tous les termes de l’énoncé avant de commencer la résolution du problème.

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