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从函数的观点看一元二次方程与一元二次不等式

从函数的观点看一元二次方程和一元二次不等式

【知识梳理】

1.一元二次不等式

只含有一个未知数,并且未知数的最高次数为2的整式不等式叫作一元二次不等式.

2.三个“二次”间的关系

判别式Δ=b2-4ac

Δ>0

Δ=0

Δ<0

二次函数

y=ax2+bx+c

(a>0)的图象

一元二次方程

ax2+bx+c=0

(a>0)的根

有两相异实根x1,x2(x1<x2)

有两相等实根x1=x2=-

没有实数根

ax2+bx+c>0

(a>0)的解集

R

ax2+bx+c<0

(a>0)的解集

{x|x1<x<x2}

3.(x-a)(x-b)>0或(x-a)(x-b)<0型不等式的解集

不等式

解集

a

a=b

a>b

(x-a)·(x-b)>0

{x|xb}

{x|x≠a}

{x|xa}

(x-a)·(x-b)<0

{x|a

{x|b

4.分式不等式与整式不等式

(1)>0(<0)⇔f(x)·g(x)>0(<0).

(2)≥0(≤0)⇔f(x)·g(x)≥0(≤0)且g(x)≠0.

【微点提醒】

1.绝对值不等式|x|>a(a>0)的解集为(-∞,-a)∪(a,+∞);|x|0)的解集为(-a,a).

记忆口诀:

大于号取两边,小于号取中间.

2.解不等式ax2+bx+c>0(<0)时不要忘记当a=0时的情形.

3.不等式ax2+bx+c>0(<0)恒成立的条件要结合其对应的函数图象决定.

(1)不等式ax2+bx+c>0对任意实数x恒成立⇔或

(2)不等式ax2+bx+c<0对任意实数x恒成立⇔或

【疑误辨析】

1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”)

(1)若不等式ax2+bx+c>0的解集是(-∞,x1)∪(x2,+∞),则方程ax2+bx+c=0的两个根是x1和x2.(  )

(2)若不等式ax2+bx+c<0的解集为(x1,x2),则必有a>0.(  )

(3)不等式x2≤a的解集为[-,].(  )

(4)若方程ax2+bx+c=0(a<0)没有实数根,则不等式ax2+bx+c>0(a<0)的解集为R.(  )

 

【教材衍化】

2.(必修5P103A2改编)已知集合A=,B={x|x2-x-6<0},则A∩B=(  )

A.(-2,3)B.(-2,2)

C.(-2,2]D.[-2,2]

 

3.(必修5P80A2改编)y=log2(3x2-2x-2)的定义域是________.

【真题体验】

4.(2018·烟台月考)不等式≥0的解集为(  )

A.[-2,1]B.(-2,1]

C.(-∞,-2)∪(1,+∞)D.(-∞,-2]∪(1,+∞)

 

5.(2019·北京海淀区调研)设一元二次不等式ax2+bx+1>0的解集为{x|-1

A.1B.-C.4D.-

 

6.(2018·汉中调研)已知函数f(x)=ax2+ax-1,若对任意实数x,恒有f(x)≤0,则实数a的取值范围是______.

 

【考点聚焦】

考点一 一元二次不等式的解法 

角度1 不含参数的不等式

【例1-1】求不等式-2x2+x+3<0的解集.

 

角度2 含参数的不等式

命题点1 通过判别式分类讨论

【例1-2】解关于x的不等式kx2-2x+k<0(k∈R).

 

命题点2 通过根的大小分类讨论

【例1-3】解关于x的不等式ax2-2≥2x-ax(a∈R).

 

【规律方法】 1.解一元二次不等式的一般方法和步骤

(1)化:

把不等式变形为二次项系数大于零的标准形式.

(2)判:

计算对应方程的判别式,根据判别式判断方程有没有实根(无实根时,不等式解集为R或∅).

(3)求:

求出对应的一元二次方程的根.

(4)写:

利用“大于零取两边,小于零取中间”写出不等式的解集.

2.含有参数的不等式的求解,往往需要对参数进行分类讨论:

(1)若二次项系数为常数,首先确定二次项系数是否为正数,再考虑分解因式,对参数进行讨论;若不易分解因式,则可对判别式进行分类讨论;

(2)若二次项系数为参数,则应先考虑二次项系数是否为零,然后再讨论二次项系数不为零的情形,以便确定解集的形式;

(3)其次对相应方程的根进行讨论,比较大小,以便写出解集.

【训练1】(2018·豫北豫南名校联考)不等式x2-3|x|+2>0的解集是________.

 

考点二 一元二次方程与一元二次不等式

【例2】已知不等式ax2-bx-1>0的解集是{x|-

 

【规律方法】 1.一元二次方程的根就是相应一元二次函数的零点,也是相应一元二次不等式解集的端点值.

2.给出一元二次不等式的解集,相当于知道了相应二次函数的开口方向及与x轴的交点,可以利用代入根或根与系数的关系求待定系数.

【训练2】(2019·天津和平区一模)关于x的不等式ax-b<0的解集是(1,+∞),则关于x的不等式(ax+b)(x-3)>0的解集是(  )

A.(-∞,-1)∪(3,+∞)B.(1,3)

C.(-1,3)D.(-∞,1)∪(3,+∞)

 

考点三 一元二次不等式恒成立问题

角度1 在实数R上恒成立

【例3-1】(2018·大庆实验中学期中)对于任意实数x,不等式(a-2)x2-2(a-2)x-4<0恒成立,则实数a的取值范围是(  )

A.(-∞,2)B.(-∞,2]

C.(-2,2)D.(-2,2]

 

角度2 在给定区间上恒成立

【例3-2】(一题多解)设函数f(x)=mx2-mx-1(m≠0),若对于x∈[1,3],f(x)<-m+5恒成立,则m的取值范围是________.

 

角度3 给定参数范围的恒成立问题

【例3-3】已知a∈[-1,1]时不等式x2+(a-4)x+4-2a>0恒成立,则x的取值范围为(  )

A.(-∞,2)∪(3,+∞)B.(-∞,1)∪(2,+∞)

C.(-∞,1)∪(3,+∞)D.(1,3)

 

【规律方法】 1.对于一元二次不等式恒成立问题,恒大于0就是相应的二次函数的图象在给定的区间上全部在x轴上方,恒小于0就是相应的二次函数的图象在给定的区间上全部在x轴下方.另外常转化为求二次函数的最值或用分离参数法求最值.

2.解决恒成立问题一定要搞清谁是主元,谁是参数,一般地,知道谁的范围,谁就是主元,求谁的范围,谁就是参数.

【训练3】(2019·安庆模拟)若不等式x2+ax+1≥0对一切x∈恒成立,则a的最小值是(  )

A.0B.-2C.-D.-3

 

考点四 一元二次不等式的应用

【例4】甲厂以x千克/时的速度匀速生产某种产品(生产条件要求1≤x≤10),每小时可获得利润100元.

(1)要使生产该产品2小时获得的利润不低于3000元,求x的取值范围;

(2)要使生产900千克该产品获得的利润最大,问:

甲厂应该选取何种生产速度?

并求最大利润.

 

【规律方法】 求解不等式应用题的四个步骤

(1)阅读理解,认真审题,把握问题中的关键量,找准不等关系.

(2)引进数学符号,将文字信息转化为符号语言,用不等式表示不等关系,建立相应的数学模型.

(3)解不等式,得出数学结论,要注意数学模型中自变量的实际意义.

(4)回归实际问题,将数学结论还原为实际问题的结果.

【训练4】已知产品的总成本y(万元)与产量x(台)之间的函数关系式是y=3000+20x-0.1x2,x∈(0,240).若每台产品的售价为25万元,则生产者不亏本(销售收入不小于总成本)时的最低产量是(  )

A.100台B.120台

C.150台D.180台

 

【反思与感悟】

1.“三个二次”的关系是解一元二次不等式的理论基础;一般可把a<0的情况转化为a>0时的情形.

2.在解决不等式ax2+bx+c>0(或≥0)对于一切x∈R恒成立问题时,当二次项系数含有字母时,需要对二次项系数a进行讨论,并研究当a=0时是否满足题意.

3.含参数的一元二次不等式在某区间内恒成立问题,常有两种处理方法:

一是利用二次函数在区间上的最值来处理;二是先分离出参数,再去求函数的最值来处理,一般后者比较简单.

【易错防范】

1.当Δ<0时,ax2+bx+c>0(a≠0)的解集为R还是∅,要注意区别.

2.含参数的不等式要注意选好分类标准,避免盲目讨论.

【分层训练】

【基础巩固题组】(建议用时:

40分钟)

一、选择题

1.(2018·合肥调研)已知集合A={y|y=ex,x∈R},B={x∈R|x2-x-6≤0},则A∩B等于(  )

A.(0,2)B.(0,3]

C.[-2,3]D.[2,3]

 

2.不等式≥2的解集是(  )

A.B.

C.∪(1,3]D.∪(1,3]

 

3.不等式|x|(1-2x)>0的解集为(  )

A.(-∞,0)∪B.

C.D.

 

4.已知函数f(x)=-x2+ax+b2-b+1(a∈R,b∈R),对任意实数x都有f(1-x)=f(1+x)成立,当x∈[-1,1]时,f(x)>0恒成立,则b的取值范围是(  )

A.(-1,0)B.(2,+∞)

C.(-∞,-1)∪(2,+∞)D.不能确定

5.(2019·淄博月考)已知二次函数f(x)=ax2-(a+2)x+1(a∈Z),且函数f(x)在(-2,-1)上恰有一个零点,则不等式f(x)>1的解集是(  )

A.(-∞,-1)∪(0,+∞) B.(-∞,0)∪(1,+∞)

C.(-1,0) D.(0,1)

 

二、填空题

6.不等式2x2-x<4的解集为________.

 

7.已知不等式mx2+nx-<0的解集为{x|x<-或x>2},则m-n=________.

 

8.(2019·河南中原名校联考)已知f(x)是定义在R上的奇函数.当x>0时,f(x)=x2-2x,则不等式f(x)>x的解集用区间表示为________.

 

三、解答题

9.某商品每件成本价为80元,售价为100元,每天售出100件.若售价降低x成(1成=10%),售出商品数量就增加x成.要求售价不能低于成本价.

(1)设该商店一天的营业额为y,试求y与x之间的函数关系式y=f(x),并写出定义域;

(2)若再要求该商品一天营业额至少为10260元,求x的取值范围.

 

10.解下列不等式:

(1)0

(2)12x2-ax>a2(a∈R).

 

【能力提升题组】(建议用时:

20分钟)

11.已知函数f(x)=若f(2-x2)>f(x),则实数x的取值范围是(  )

A.(-∞,-1)∪(2,+∞)B.(-∞,-2)∪(1,+∞)

C.(-1,2)D.(-2,1)

 

12.(2019·保定一中调研)已知定义在R上的奇函数f(x)满足:

当x≥0时,f(x)=x3,若不等式f(-4t)>f(2m+mt2)对任意实数t恒成立,则实数m的取值范围是(  )

A.(-∞,-)B.(-,0)

C.(-∞,0)∪(,+∞)D.(-∞,-)∪(,+∞)

13.设a<0,若不等式-cos2x+(a-1)cosx+a2≥0对于任意的x∈R恒成立,则a的取值范围是________.

 

14.(2019·济南一中质检)已知f(x)

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