在数学领域中,研究一元二次方程的根是非常重要的基础工作。对于给定的一元二次方程 \( x^2 - (2m-1)x - 3m^2 + m = 0 \),我们需要探讨在何种条件下该方程始终存在实数解。
首先回顾一下一元二次方程 \( ax^2 + bx + c = 0 \) 的判别式公式:\( \Delta = b^2 - 4ac \)。当且仅当判别式 \( \Delta \geq 0 \) 时,该方程具有实数根。
对于本题中的方程:
- \( a = 1 \)
- \( b = -(2m-1) \)
- \( c = -3m^2 + m \)
计算判别式 \( \Delta \):
\[
\Delta = [-(2m-1)]^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-3m^2 + m)
\]
\[
\Delta = (2m-1)^2 + 4(3m^2 - m)
\]
\[
\Delta = 4m^2 - 4m + 1 + 12m^2 - 4m
\]
\[
\Delta = 16m^2 - 8m + 1
\]
接下来分析 \( \Delta \geq 0 \) 是否恒成立。观察表达式 \( 16m^2 - 8m + 1 \),这是一个关于 \( m \) 的二次函数。其开口向上(因为二次项系数为正),并且可以通过配方或求顶点来判断其最小值是否非负。
将 \( 16m^2 - 8m + 1 \) 完全平方化:
\[
16m^2 - 8m + 1 = (4m - 1)^2
\]
显然,无论 \( m \) 取何值,\( (4m - 1)^2 \geq 0 \) 恒成立。因此,判别式 \( \Delta \geq 0 \) 对所有实数 \( m \) 都成立。
结论:对于任意实数 \( m \),方程 \( x^2 - (2m-1)x - 3m^2 + m = 0 \) 总有实数根。