《23 二次函数与一元二次方程不等式》教研教案教学设计统编人教A版高中必修第一册.docx

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《23二次函数与一元二次方程不等式》教研教案教学设计统编人教A版高中必修第一册

 

第 2 课时一元二次不等式的应用

 

学 习 目 标

1.掌握一元二次不等式的实际应用(重

点).

2.理解三个“二次”之间的关系.

3.会解一元二次不等式中的恒成立问题

(难点).

核 心 素 养

 

1.通过分式不等式的解法及不等式的恒

成立问题的学习,培养数学运算素养.

2.借助一元二次不等式的应用培养数学

建模素养.

 

1.分式不等式的解法

主导思想:

化分式不等式为整式不等式

类型

法一:

 

同解不等式

ax+b

cx+d

>0(<0)

⎧ax+b>0(<0)   ⎧ax+b<0(>0)

⎨               或⎨

⎩cx+d>0 ⎩cx+d<0

(其中 a,b,c,d 为常数)

法二:

(ax+b)(cx+d)>0(<0)

法一:

 

ax+b

cx+d

 

≥0(≤0)

⎧ax+b≥0(≤0)   ⎧ax+b≤0(≥0)

⎨               或⎨

⎩ax+d>0      ⎩cx+d<0

法二:

 

ax+b

cx+d

 

>kç≥k⎪(其中 k 为非零实数)

⎝≤k⎭

⎧(ax+b)(cx+d)≥0(≤0)

⎩cx+d≠0

 

先移项通分转化为上述两种形式

 

1

 

x+2 >0 与(x-3)(x+2)>0 等价吗?

x-3

x+2 >0 变形为(x-3)(x+2)>0,

 

有什么好处?

 

提示:

等价;好处是将不熟悉的分式不等式化归为已经熟悉的一元二次不等

式.

 

2.

(1)不等式的解集为 R (或恒成立)的条件

不等式

a=0

 

a≠0

ax2+bx+c>0

b=0,c>0

⎧⎪a>0

ax2+bx+c<0

b=0,c<0

⎧⎪a<0

 

(2)有关不等式恒成立求参数的取值范围的方法

设二次函数

y=ax2+bx+c

若 ax2+bx+c≤k 恒成立⇔ymax≤k

若 ax2+bx+c≥k 恒成立⇔ymin≥k

3.从实际问题中抽象出一元二次不等式模型的步骤

(1)阅读理解,认真审题,分析题目中有哪些已知量和未知量,找准不等关

系.

(2)设出起关键作用的未知量,用不等式表示不等关系(或表示成函数关系).

(3)解不等式(或求函数最值).

(4)回扣实际问题.

思考 2:

解一元二次不等式应用题的关键是什么?

 

提示:

解一元二次不等式应用题的关键在于构造一元二次不等式模型,选择

其中起关键作用的未知量为 x,用 x 来表示其他未知量,根据题意,列出不等关

 

系再求解.

 

1.若集合 A={x|-1≤2x+1≤3},B= ⎨x⎪≤0 ⎬,则 A∩B 等于()

⎩⎭

A.{x|-1≤x<0}B.{x|0

 

2

C.{x|0≤x<2}D.{x|0≤x≤1}

B[∵A={x|-1≤x≤1},B={x|0

x+1

2.不等式 x ≥5 的解集是________.

⎧⎪ ⎪1

⎪⎩ ⎪

⎫⎪

⎪⎭

x+1 5x 4x-1 ⎧x(4x-1)≤0,

⎪⎩x≠0,

1

0

3.不等式 x2+ax+4<0 的解集不是空集,则实数 a 的取值范围是________.

a>4 或 a<-4[∵x2+ax+4<0 的解集不是空集,即不等式 x2+ax+4<0

有解,∴Δ=a2-4×1×4>0,解得,a>4 或 a<-4.]

 

4.在如图所示的锐角三角形空地中,欲建一个面积不小于

300m2 的内接矩形花园(阴影部分),则其边长 x(单位:

m)的取值范

围是________.

 

{x|10≤x≤30}[设矩形高为 y,由三角形相似得:

4040 ,且 x>0,y>0,

 

x<40,y<40,xy≥300,整理得 y+x=40,将 y=40-x 代入 xy≥300,整理得 x2

-40x+300≤0,解得 10≤x≤30.]

 

分式不等式的解法

 

【例 1】解下列不等式:

(1)

x-3

x+2

<0;

(2)

x+1

2x-3

≤1.

x-3

[解]

(1)<0⇔(x-3)(x+2)<0⇔-2

x+2

 

3

 

∴原不等式的解集为{x|-2

 

(2)∵ x+1

 

∴ x+1

 

2x-3 ≤0,

 

x-4

即3≥0.

x-2

3

⎝2⎭2

解得 x<3或 x≥4,

2

⎧⎪ ⎪3⎫⎪

⎪ ⎪⎪⎭

 

1.对于比较简单的分式不等式,可直接转化为一元二次不等式或一元一次

不等式组求解,但要注意分母不为零.

2.对于不等号右边不为零的较复杂的分式不等式,先移项再通分 不要去分

母),使之转化为不等号右边为零,然后再用上述方法求解.

 

5x+1

≥0;

(2)<3.

 

[解]

(1)根据商的符号法则,不等式

x+1

x-3 ≥0 可转化成不等式组

 

⎧⎪(x+1)(x-3)≥0,

⎪x≠3.

解这个不等式组,可得 x≤-1 或 x>3.

 

4

 

即知原不等式的解集为{x|x≤-1 或 x>3}.

 

(2)不等式

5x+1

x+1 <3 可改写为

5x+1

x+1 -3<0,

 

2(x-1)

即<0.

x+1

 

可将这个不等式转化成 2(x-1)(x+1)<0,

 

解得-1

 

所以,原不等式的解集为{x|-1

 

一元二次不等式的应用

 

【例 2】国家原计划以 2 400 元/吨的价格收购某种农产品 m 吨.按规定,

农户向国家纳税为:

每收入 100 元纳税 8 元(称作税率为 8 个百分点,即 8%).为

了减轻农民负担,制定积极的收购政策.根据市场规律,税率降低 x 个百分点,

收购量能增加 2x 个百分点.试确定 x 的范围,使税率调低后,国家此项税收总

收入不低于原计划的 78%.

[思路点拨]将文字语言转换成数学语言:

“税率降低 x 个百分点”即调节

后税率为(8-x)%;“收购量能增加 2x 个百分点”,此时总收购量为 m(1+2x%)

 

吨,“原计划的 78%”即为 2 400m×8%×78%.

 

[解]设税率调低后“税收总收入”为 y 元.

 

y=2 400m(1+2x%)·(8-x)%

 

25

依题意,得 y≥2 400m×8%×78%,

 

25

整理,得 x2+42x-88≤0,解得-44≤x≤2.

 

5

 

根据 x 的实际意义,知 x 的范围为 0

 

求解一元二次不等式应用问题的步骤

 

2.某校园内有一块长为 800 m,宽为 600 m 的长方形地面,现要对该地面

进行绿化,规划四周种花卉(花卉带的宽度相同),中间种草坪,若要求草坪的面

积不小于总面积的一半,求花卉带宽度的范围.

[解]设花卉带的宽度为 x m(0

 

2

+600×100≥0,即(x-600)(x-100)≥0,所以 0

 

符合题意,舍去.故所求花卉带宽度的范围为 0<x≤100.

 

不等式恒成立问题

 

[探究问题]

1.若函数 y=ax2+2x+2 对一切 x∈R,f(x)>0 恒成立,如何求实数 a 的取

值范围?

 

提示:

若 a=0,显然 y>0 不能对一切 x∈R 都成立.所以 a≠0,此时只有

二次函数 y=ax2+2x+2 的图象与直角坐标系中的 x 轴无交点且抛物线开口向上

 

6

 

⎧⎪a>0,

2

 

2.若函数 y=x2-ax-3 对-3≤x≤-1 上恒有 x2-ax-3<0 成立,如何求 a

的范围?

 

提示:

要使 x2-ax-3<0 在-3≤x≤-1 上恒成立,则必使函数 y=x2-ax

-3 在-3≤x≤-1 上的图象在 x 轴的下方,由 y 的图象可知,此时 a 应满足

 

⎧⎪

⎪(-3)2+3a-3<0,⎧3a+6<0,

⎨即⎨

⎪⎩

⎩(-1)2+a-3<0,⎪a-2<0,

解得 a<-2.

 

故当 a<-2 时,有 f(x)<0 在-3≤x≤-1 上恒成立.

 

3.若函数 y=x2+2(a-2)x+4 对任意-3≤a≤1 时,y<0 恒成立,如何求 x

的取值范围?

 

提示:

由于本题中已知 a 的取值范围求 x,所以我们可以把函数 f(x)转化为

关于自变量是 a 的函数,求参数 x 的取值问题,则令 y=2x· a+x2-4x+4.

 

要使对任意-3≤a≤1,y<0 恒成立,只需满足

 

⎧⎪2x+x2-4x+4<0

⎪⎩(-3)×2x+x2-4x+4<0,

 

⎧⎪x2-2x+4<0,

即⎨

⎪⎩x2-10x+4<0.

因为 x2-2x+4<0 的解集是空集,

 

所以不存在实数 x,使函数 y=x2+2(a-2)x+4 对任意-3≤a≤1,y<0 恒成

 

立.

 

【例 3】已知 y=x2+ax+3-a,若-2≤x≤2,x2+ax+3-a≥0 恒成立,

 

7

求 a 的取值范围.

[思路点拨]对于含参数的函数在某一范围上的函数值恒大于等于零的问

题,可以利用函数的图象与性质求解.

 

[解]设函数 y=x2+ax+3-a 在-2≤x≤2 时的最小值为关于 a 的一次函

数,设为 g(a),则

 

a

 

3

aa2

(2)当-2≤-2≤2,即-4≤a≤4 时,g(a)=3-a- 4 ≥0,解得-6≤a≤2,

此时-4≤a≤2.

 

a

 

时-7≤a<-4.

 

综上,a 的取值范围为-7≤a≤2.

 

1.(变结论)本例条件不变,若 y=x2+ax+3-a≥2 恒成立,求 a 的取值范

围.

[解]若-2≤x≤2,x2+ax+3-a≥2 恒成立可转化为:

当-2≤x≤2 时,y

 

⎧-a<-2,

⎨2

⎩ymin=(-2)2-2a+3-a=7-3a≥2,

 

⎧⎪-2≤-a≤2,

或⎨

⎪⎩ymin=⎛-a⎫2+a· ⎛-a⎫+3-a=3-a-a2≥2,

 

8

 

⎧-a>2,

或⎨2

⎩ymin=22+2a+3-a=7+a≥2,

解得 a 的取值范围为-5≤x≤-2+2 2.

 

2.(变条件)将例题中的条件“y=x2+ax+3-a,-2≤x≤2,y≥0 恒成立”

变为“不等式 x2+2x+a2-3>0 的解集为 R”,求 a 的取值范围.

[解]法一:

∵不等式 x2+2x+a2-3>0 的解集为 R,

∴函数 y=x2+2x+a2-3 的图象应在 x 轴上方,

∴Δ=4-4(a2-3)<0,

解得 a>2 或 a<-2.

 

法二:

令 y=x2+2x+a2-3,要使 x2+2x+a2-3>0 的解集为 R,则 a 满足

ymin=a2-4>0,解得 a>2 或 a<-2.

法三:

由 x2+2x+a2-3>0,得 a2>-x2-2x+3,

即 a2>-(x+1)2+4,要使该不等式在 R 上恒成立,必须使 a2 大于-(x+1)2

+4 的最大值,即 a2>4,故 a>2 或 a<-2.

 

1.不等式 ax2+bx+c>0 的解是全体实数(或恒成立)的条件是:

当 a=0 时,

b=0,c>0;

⎧a>0,

当 a≠0 时,⎨

⎩Δ<0.

2.不等式 ax2+bx+c<0 的解是全体实数(或恒成立)的条件是:

当 a=0 时,

b=0,c<0;

⎧a<0,

当 a≠0 时,⎨

⎩Δ<0.

3.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.

 

9

 

1.解分式不等式时,一定要等价变形为一边为零的形式,再化归为一元二

次不等式(组)求解.当不等式含有等号时,分母不为零.

2.对于某些恒成立问题,分离参数是一种行之有效的方法.这是因为将参

数分离后,问题往往会转化为函数问题,从而得以迅速解决.当然,这必须以参

数容易分离作为前提.分离参数时,经常要用到以下简单结论:

(1)若 f(x)有最大值 f(x)max,则 a>f(x)恒成立⇔a>f(x)max;

(2)若 f(x)有最小值

f(x)min,则 a

3.在某集合 A 中恒成立问题

设 y=ax2+bx+c(a≠0)

若 ax2+bx+c>0 在集合 A 中恒成立,则集合 A 是不等式 ax2+bx+c>0 的

解集的子集,可以先求解集,再由子集的含义求解参数的取值(范围).

 

1.思考辨析

1

x

(2)求解 m>ax2+bx+c(a<0)恒成立时,可转化为求解 y=ax2+bx+c 的最小

值,从而求出 m 的范围.()

 

1

[提示]

(1)x>1⇒xx <0⇒{x|0

(1)错.

(2)m>ax2+bx+c(a<0)恒成立转化为 m>ymax,故

(2)错.

[答案]

(1)×

(2)×

(x+1)(x+2)2(x+3)

x+4

{x|-4-1}[原式可转化为(x+1)(x+2)2(x+3)(x+4)>0,

根据数轴穿根法,解集为-4-1.]

 

3.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________.

 

10

 

-2<a≤2[当 a-2=0,即 a=2 时,-4<0 恒成立;

当 a-2≠0,即 a≠2 时,则有

 

⎧⎪a-2<0,

⎪⎩Δ=[-2(a-2)]2-4×(a-2)×(-4)<0,

解得-2<a<2.综上,实数 a 的取值范围是-2<a≤2.]

 

4.某文具店购进一批新型台灯,若按每盏台灯 15 元的价格销售,每天能卖

出 30 盏;若售价每提高 1 元,日销售量将减少 2 盏.为了使这批台灯每天能获

得 400 元以上的销售收入,应怎样制定这批台灯的销售价格?

[解]设每盏台灯售价 x 元,则 x≥15,并且日销售收入为 x[30-2(x-15)],

由题意知,当 x≥15 时,有 x[30-2(x-15)]>400,解得:

15≤x<20.

 

所以为了使这批台灯每天获得 400 元以上的销售收入,应当制定这批台灯的

 

销售价格为 15≤x<20.

 

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