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- 2021-06-11 发布
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第2讲 一元二次不等式及其解法
1.一元一次不等式ax>b(a≠0)的解集
(1)当a>0时,解集为;
(2)当a<0时,解集为.
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(x10(a>0)
的解集
{x|x>x2
或x0)
的解集
{x|x10(<0)⇔f(x)g(x)>0(<0);
(2)≥0(≤0)⇔
4.绝对值不等式的解法
(1)|f(x)|>|g(x)|⇔[f(x)]2>[g(x)]2;
(2)|f(x)|>g(x)⇔f(x)>g(x)或f(x)<-g(x);
(3)|f(x)|0.( )
(2)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.( )
(3)若方程ax2+bx+c=0(a≠0)没有实数根,则不等式ax2+bx+c>0的解集为R.( )
(4)不等式ax2+bx+c≤0在R上恒成立的条件是a<0且Δ=b2-4ac≤0.( )
(5)若二次函数y=ax2+bx+c的图象开口向下,则不等式ax2+bx+c<0的解集一定不是空集.( )
答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)√
(教材习题改编)不等式2x2-x-3>0的解集为( )
A.
B.
C.
D.
解析:选B.2x2-x-3>0⇒(x+1)(2x-3)>0,
解得x>或x<-1.
所以不等式2x2-x-3>0的解集为
.
不等式≤0的解集为( )
A.
B.
C.∪[1,+∞)
D.∪[1,+∞)
解析:选A.由不等式≤0,
可得
解得-0的解集为,则ab的值为________.
解析:由不等式ax2+bx+1>0的解集为,知a<0且ax2+bx+1=0的两根为x1=-1,x2=,
由根与系数的关系知
所以a=-3,b=-2,ab=6.
答案:6
若不等式x2+ax+4<0的解集不是空集,则实数a的取值范围是__________.
解析:因为不等式x2+ax+4<0的解集不是空集,
所以Δ=a2-4×4>0,即a2>16.
所以a>4或a<-4.
答案:(-∞,-4)∪(4,+∞)
一元二次不等式的解法(高频考点)
一元二次不等式的解法是高考的常考内容,题型多为选择题或填空题,难度为中档题.高考对一元二次不等式解法的考查主要有以下三个命题角度:
(1)解不含参数的一元二次不等式;
(2)解含参数的一元二次不等式;
(3)已知一元二次不等式的解集求参数.
[典例引领]
角度一 解不含参数的一元二次不等式
(1)解不等式:-x2-2x+3≥0;
(2)已知函数f(x)=解不等式f(x)>3.
【解】 (1)不等式两边同乘以-1,原不等式可化为x2+2x-3≤0.
方程x2+2x-3=0的解为x1=-3,x2=1.
而y=x2+2x-3的图象开口向上,可得原不等式-x2-2x+3≥0的解集是{x|-3≤x≤1}.
(2)由题意或解得x>1.
故原不等式的解集为{x|x>1}.
角度二 解含参数的一元二次不等式
(分类讨论思想)解关于x的不等式:12x2-ax>a2(a∈R).
【解】 因为12x2-ax>a2,
所以12x2-ax-a2>0,即(4x+a)(3x-a)>0.
令(4x+a)(3x-a)=0,解得x1=-,x2=.
①当a>0时,-<,
解集为;
②当a=0时,x2>0,解集为{x|x∈R,且x≠0};
③当a<0时,->,
解集为.
综上所述:当a>0时,不等式的解集为;当a=0时,不等式的解集为{x|x∈R,且x≠0};当a<0时,不等式的解集为.
角度三 已知一元二次不等式的解集求参数
已知不等式ax2-bx-1>0的解集是,则不等式x2-bx-a≥0的解集是________.
【解析】 由题意,知-,-是方程ax2-bx-1=0的两个根,且a<0,所以解得
即不等式x2-bx-a≥0为x2-5x+6≥0,
解得x≥3或x≤2.
【答案】 {x|x≥3或x≤2}
(1)解一元二次不等式的方法和步骤
(2)解含参数的一元二次不等式的步骤
①二次项若含有参数应讨论是等于0,小于0,还是大于0,然后将不等式转化为二次项系数为正的形式.
②判断相应方程的根的个数,讨论判别式Δ与0的关系.
③确定无根时可直接写出解集,确定方程有两个根时,要讨论两根的大小关系,从而确定解集形式.
[通关练习]
1.(2018·陕西西安模拟)若集合A=,B={x|x2<2x},则A∩B=( )
A.{x|00的解集是( )
A.(-∞,-1)∪(3,+∞) B.(1,3)
C.(-1,3) D.(-∞,1)∪(3,+∞)
解析:选C.关于x的不等式ax-b<0的解集是(1,+∞),即不等式ax0可化为(x+1)(x-3)<0,解得-10,|a|≤1恒成立的x的取值范围.
【解】 将原不等式整理为形式上是关于a的不等式(x-3)a+x2-6x+9>0.
令f(a)=(x-3)a+x2-6x+9,则-1≤a≤1.
因为f(a)>0在|a|≤1时恒成立,所以
(1)若x=3,则f(a)=0,不符合题意,应舍去.
(2)若x≠3,则由一次函数的单调性,
可得即
解得x<2或x>4.
则实数x的取值范围为(-∞,2)∪(4,+∞).
(1)不等式恒成立问题的求解方法
①一元二次不等式在R上恒成立确定参数的范围时,结合一元二次方程,利用判别式来求解.
②一元二次不等式f(x)≥0在x∈[a,b]上恒成立确定参数范围时,要根据函数的单调性,求其最小值,让最小值大于等于0,从而求参数的范围.
③一元二次不等式对于参数m∈[a,b]恒成立确定x的范围,要注意变换主元,一般地,知道谁的范围,就选谁当主元,求谁的范围,谁就是参数.
(2)求解不等式恒成立问题的数学思想
求解此类问题常利用分类讨论思想及转化与化归思想,如例22是不等式与函数的转化,例23是主元与次元的转化,而例21是对二次项系数是否为0进行讨论.
[通关练习]
1.若函数y=的定义域为R,则m的取值范围是________.
解析:要使y=有意义,即mx2-(1-m)x+m≥0对∀x∈R恒成立,
则解得m≥.
答案:m≥
2.若关于x的不等式4x-2x+1-a≥0在[1,2]上恒成立,则实数a的取值范围为________.
解析:因为不等式4x-2x+1-a≥0在[1,2]上恒成立,
所以4x-2x+1≥a在[1,2]上恒成立.
令y=4x-2x+1=(2x)2-2×2x+1-1=(2x-1)2-1.
因为1≤x≤2,所以2≤2x≤4.
由二次函数的性质可知:当2x=2,即x=1时,y取得最小值0,
所以实数a的取值范围为(-∞,0].
答案:(-∞,0]
解分式不等式的关键是先将给定不等式移项,通分,整理成一边为商式,另一边为0的形式,再通过等价转化化成整式不等式(组)的形式进行求解.
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.
易错防范
(1)对于不等式ax2+bx+c>0,求解时不要忘记讨论a=0时的情形.
(2)当Δ<0时,ax2+bx+c>0(a≠0)的解集是R还是∅,要注意区别.
(3)不同参数范围的解集切莫取并集,应分类表述.
1.设集合A={x|x2+x-6≤0},集合B为函数y=的定义域,则A∩B等于( )
A.(1,2) B.[1,2]
C.[1,2) D.(1,2]
解析:选D.A={x|x2+x-6≤0}={x|-3≤x≤2},由x-1>0得x>1,即B={x|x>1},所以A∩B={x|10,所以不等式的解集是.
4.若不等式x2-2x+5≥a2-3a对任意实数x恒成立,则实数a的取值范围为( )
A.[-1,4]
B.(-∞,-2]∪[5,+∞)
C.(-∞,-1]∪[4,+∞)
D.[-2,5]
解析:选A.x2-2x+5=(x-1)2+4的最小值为4,所以x2-2x+5≥a2-3a对任意实数x恒成立,
只需a2-3a≤4即可,解得-1≤a≤4.
5.(2018·福建龙岩模拟)已知函数f(x)=(ax-1)(x+b),若不等式f(x)>0的解集是(-1,3),则不等式f(-2x)<0的解集是( )
A.∪
B.
C.∪
D.
解析:选A.不等式f(x)>0的解集是(-1,3),故f(x)<0的解集是{x|x<-1或x>3},故f(-2x)<0的解集为{x|-2x<-1或-2x>3},
即.
6.不等式|x(x-2)|>x(x-2)的解集是________.
解析:不等式|x(x-2)|>x(x-2)的解集即x(x-2)<0的解集,解得00的解集是.
(1)求实数a的值;
(2)求不等式ax2-5x+a2-1>0的解集.
解:(1)由题意知a<0,且方程ax2+5x-2=0的两个根为,2,代入解得a=-2.
(2)由(1)知不等式为-2x2-5x+3>0,
即2x2+5x-3<0,解得-30的解集为.
10.(2018·合肥市第二次教学质量检测)已知函数f(x)=(a≠0).
(1)求函数f(x)的定义域;
(2)若当x∈[0,1]时,不等式f(x)≥1恒成立,求实数a的取值范围.
解:(1)要使函数有意义,需4-|ax-2|≥0,即|ax-2|≤4,|ax-2|≤4⇔-4≤ax-2≤4⇔-2≤ax≤6.
当a>0时,函数f(x)的定义域为;当a<0时,函数f(x)的定义域为.
(2)f(x)≥1⇔|ax-2|≤3,记g(x)=|ax-2|,因为x∈[0,1],所以需且只需⇔⇔-1≤a≤5,又a≠0,所以-1≤a≤5且a≠0.
1.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,若当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
解析:选C.由f(1-x)=f(1+x)知f(x)的图象关于直线x=1对称,即=1,解得a=2.
又因为f(x)开口向下,
所以当x∈[-1,1]时,f(x)为增函数,
所以f(x)min=f(-1)=-1-2+b2-b+1=b2-b-2,
f(x)>0恒成立,即b2-b-2>0恒成立,
解得b<-1或b>2.
2.(2018·陕西咸阳模拟)已知a∈Z,关于x的一元二次不等式x2-6x+a≤0的解集中有且仅有3个整数,则所有符合条件的a的值之和是( )
A.13 B.18
C.21 D.26
解析:选C.设f(x)=x2-6x+a,其图象为开口向上,对称轴是x=3的抛物线,如图所示.
若关于x的一元二次不等式x2-6x+a≤0的解集中有且仅有3个整数,
则即
解得50的解集;
(2)若a>0,且00,
即a(x+1)(x-2)>0.
当a>0时,不等式F(x)>0的解集为{x|x<-1,或x>2};
当a<0时,不等式F(x)>0的解集为{x|-10,且00.
所以f(x)-m<0,即f(x)