人教A版 (2019)必修 第一册2.3 二次函数与一元二次方程、不等式第1课时学案及答案
展开学习目标 1.从函数观点看一元二次方程.了解函数的零点与方程根的关系.2.从函数观点看一元二次不等式.经历从实际情景中抽象出一元二次不等式的过程,了解一元二次不等式的现实意义.3.借助一元二次函数的图象,了解一元二次不等式与相应函数、方程的联系.
知识点一 一元二次不等式的概念
思考 a2b+2ab2+9>0(ab≠0)可看作一元二次不等式吗?
答案 可以,把b看作常数,则是关于a的一元二次不等式;把a看作常数,则是关于b的一元二次不等式.
知识点二 二次函数的零点
一般地,对于二次函数y=ax2+bx+c,我们把使ax2+bx+c=0的实数x叫做二次函数y=ax2+bx+c的零点.
思考 二次函数y=x2-4的零点是什么?
答案 令y=x2-4=0,解得x=±2,所以二次函数y=x2-4的零点是2和-2.
知识点三 二次函数与一元二次方程、不等式的解的对应关系
思考 一元二次不等式与一元二次函数有什么关系?
答案 一元二次不等式ax2+bx+c>0(a>0)的解集就是一元二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图象在x轴上方的点的横坐标x的集合;ax2+bx+c<0(a>0)的解集就是一元二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图象在x轴下方的点的横坐标x的集合.
1.不等式x2<2的解集是________.
答案 {x|-eq \r(2)
即(x-eq \r(2))(x+eq \r(2))<0,
所以-eq \r(2)
答案 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x<-\f(1,2)或x>1))))
解析 ∵2x2-x-1=(2x+1)(x-1),
∴由2x2-x-1>0得(2x+1)(x-1)>0,
解得x<-eq \f(1,2)或x>1,
∴不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x<-\f(1,2)或x>1)))).
3.不等式-3x2+5x-4>0的解集为________.
答案 ∅
解析 原不等式变形为3x2-5x+4<0.
因为Δ=(-5)2-4×3×4=-23<0,
所以3x2-5x+4=0无解.
由函数y=3x2-5x+4的图象可知,
3x2-5x+4<0的解集为∅.
4.若不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|-2
解析 不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|-2
例1 解下列不等式:
(1)-2x2+x-6<0;
(2)-x2+6x-9≥0;
(3)x2-2x-3>0.
解 (1)原不等式可化为2x2-x+6>0.
因为方程2x2-x+6=0的判别式Δ=(-1)2-4×2×6<0,所以函数y=2x2-x+6的图象开口向上,与x轴无交点(如图所示).
观察图象可得,原不等式的解集为R.
(2)原不等式可化为x2-6x+9≤0,即(x-3)2≤0,函数y=(x-3)2的图象如图所示,
根据图象可得,原不等式的解集为{x|x=3}.
(3)方程x2-2x-3=0的两根是x1=-1,x2=3.
函数y=x2-2x-3的图象是开口向上的抛物线,与x轴有两个交点(-1,0)和(3,0),如图所示.观察图象可得不等式的解集为{x|x<-1或x>3}.
(学生)
反思感悟 解一元二次不等式的一般步骤
(1)将一元二次不等式化为一端为0的形式(习惯上二次项系数大于0).
(2)求出相应一元二次方程的根,或判断出方程没有实根.
(3)画出相应二次函数示意草图,方程有根的将根标在图中.
(4)观察图象中位于x轴上方或下方的部分,对比不等式中不等号的方向,写出解集.
跟踪训练1 解下列不等式:
(1)x2-5x-6>0;
(2)(2-x)(x+3)<0.
解 (1)方程x2-5x-6=0的两根为x1=-1,x2=6.
结合二次函数y=x2-5x-6的图象知,原不等式的解集为{x|x<-1或x>6}.
(2)原不等式可化为(x-2)(x+3)>0.
方程(x-2)(x+3)=0的两根为x1=2,x2=-3.
结合二次函数y=(x-2)(x+3)的图象知,原不等式的解集为{x|x<-3或x>2}.
二、含参数的一元二次不等式的解法
例2 解关于x的不等式ax2-2≥2x-ax(x∈R).
解 原不等式可化为ax2+(a-2)x-2≥0.
①当a=0时,原不等式化为x+1≤0,解得x≤-1.
②当a>0时,原不等式化为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(2,a)))(x+1)≥0,
解得x≥eq \f(2,a)或x≤-1.
③当a<0时,原不等式化为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(2,a)))(x+1)≤0.
当eq \f(2,a)>-1,即a<-2时,解得-1≤x≤eq \f(2,a);
当eq \f(2,a)=-1,即a=-2时,解得x=-1;
当eq \f(2,a)<-1,即-2综上所述,当a=0时,不等式的解集为{x|x≤-1};
当a>0时,不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≥\f(2,a)或x≤-1))));
当-2当a=-2时,不等式的解集为{-1};
当a<-2时,不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-1≤x≤\f(2,a))))).
反思感悟 解含参数的一元二次不等式的步骤
特别提醒:对应方程的根优先考虑用因式分解确定,分解不开时再求判别式Δ,用求根公式计算.
跟踪训练2 解关于x的不等式x2-(3a-1)x+(2a2-2)>0.
解 原不等式可化为[x-(a+1)][x-2(a-1)]>0,
讨论a+1与2(a-1)的大小.
(1)当a+1>2(a-1),即a<3时,不等式的解为x>a+1或x<2(a-1).
(2)当a+1=2(a-1),即a=3时,不等式的解为x≠4.
(3)当a+1<2(a-1),即a>3时,不等式的解为x>2(a-1)或x综上,当a<3时,不等式的解集为{x|x>a+1或x<2(a-1)},
当a=3时,不等式的解集为{x|x≠4},
当a>3时,不等式的解集为{x|x>2(a-1)或x三、二次函数与一元二次方程、不等式间的关系及应用
例3 已知关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|2
由根与系数的关系可知eq \f(b,a)=-5,eq \f(c,a)=6.
由a<0知c<0,eq \f(b,c)=-eq \f(5,6),
故不等式cx2+bx+a<0,
即x2+eq \f(b,c)x+eq \f(a,c)>0,即x2-eq \f(5,6)x+eq \f(1,6)>0,
解得x
所以不等式cx2+bx+a<0的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x<\f(1,3)或x>\f(1,2))))).
延伸探究
1.若本例中条件不变,求关于x的不等式cx2-bx+a>0的解集.
解 由根与系数的关系知eq \f(b,a)=-5,eq \f(c,a)=6且a<0.
∴c<0,eq \f(b,c)=-eq \f(5,6),故不等式cx2-bx+a>0,
即x2-eq \f(b,c)x+eq \f(a,c)<0,即x2+eq \f(5,6)x+eq \f(1,6)<0.
解得-eq \f(1,2)
eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(1,3)≤x≤2))))知a<0.
又eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3)))×2=eq \f(c,a)<0,则c>0.
又-eq \f(1,3),2为方程ax2+bx+c=0的两个根,
∴-eq \f(b,a)=eq \f(5,3),∴eq \f(b,a)=-eq \f(5,3).
又eq \f(c,a)=-eq \f(2,3),∴b=-eq \f(5,3)a,c=-eq \f(2,3)a,
∴不等式cx2+bx+a<0变为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(2,3)a))x2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(5,3)a))x+a<0,
即2ax2+5ax-3a>0.
又∵a<0,∴2x2+5x-3<0,
故所求不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-3
设方程cx2+bx+a=0的两根分别为x1,x2,
则x1+x2=-eq \f(b,c),x1·x2=eq \f(a,c),
其中eq \f(a,c)=eq \f(1,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3)))×2)=-eq \f(3,2),
-eq \f(b,c)=eq \f(-\f(b,a),\f(c,a))=eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3)))+2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3)))×2)=-eq \f(5,2),
∴x1=eq \f(1,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3))))=-3,x2=eq \f(1,2).
∴不等式cx2+bx+a<0(c>0)的解集为
eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-3
反思感悟 已知以a,b,c为参数的不等式(如ax2+bx+c>0)的解集,求解其他不等式的解集时,一般遵循
(1)根据解集来判断二次项系数的符号.
(2)根据根与系数的关系把b,c用a表示出来并代入所要解的不等式.
(3)约去 a,将不等式化为具体的一元二次不等式求解.
跟踪训练3 已知关于x的不等式x2+ax+b<0的解集为{x|1
解 ∵x2+ax+b<0的解集为{x|1
由根与系数的关系得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(-a=1+2,,b=1×2,))得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=-3,,b=2,))
代入所求不等式,得2x2-3x+1>0.
解得x
∴bx2+ax+1>0的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x<\f(1,2)或x>1)))).
1.不等式3x2-2x+1>0的解集为( )
A.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-1
答案 D
解析 因为Δ=(-2)2-4×3×1=4-12=-8<0,
所以不等式3x2-2x+1>0的解集为R.
2.不等式3+5x-2x2≤0的解集为( )
A.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x>3或x<-\f(1,2)))))
B.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(1,2)≤x≤3))))
C.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≥3或x≤-\f(1,2)))))
D.R
答案 C
解析 3+5x-2x2≤0⇒2x2-5x-3≥0
⇒(x-3)(2x+1)≥0⇒x≥3或x≤-eq \f(1,2).
3.已知集合U={x|x2>1},集合A={x|x2-4x+3<0},∁UA等于( )
A.{x|1
答案 C
解析 ∵U={x|x2>1}={x|x>1或x<-1},A={x|x2-4x+3<0}={x|1
D.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(m
解析 ∵0
故原不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(m
答案 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(1,2)
∴a=-2,b=3,
ax2+bx-1>0可变为-2x2+3x-1>0,
即2x2-3x+1<0,解得eq \f(1,2)
(1)一元二次不等式的概念.
(2)二次函数的零点.
(3)二次函数与一元二次方程、不等式的关系及应用.
2.方法归纳:数形结合、分类讨论.
3.常见误区:解含参数的二次不等式时找不到分类讨论的标准.
1.不等式9x2+6x+1≤0的解集是( )
A.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≠-\f(1,3))))) B.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(1,3)≤x≤\f(1,3)))))
C.∅ D.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=-\f(1,3)))))
答案 D
解析 原不等式可化为(3x+1)2≤0,
∴3x+1=0,∴x=-eq \f(1,3).
2.不等式(x+5)(3-2x)≥6的解集是( )
A.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≤-1或x≥\f(9,2)))))
B.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-1≤x≤\f(9,2)))))
C.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≤-\f(9,2)或x≥1))))
D.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(9,2)≤x≤1))))
答案 D
解析 方法一 取x=1检验,满足,排除A;
取x=4检验,不满足,排除B,C.
方法二 原不等式可化为2x2+7x-9≤0,
即(x-1)(2x+9)≤0,解得-eq \f(9,2)≤x≤1.
3.若集合A={x|(2x+1)(x-3)<0},B={x∈N*|x≤5},则A∩B等于( )
A.{1,2,3} B.{1,2}
C.{4,5} D.{1,2,3,4,5}
答案 B
解析 (2x+1)(x-3)<0,∴-eq \f(1,2)
4.如果关于x的不等式x2
C.-64 D.64
答案 B
解析 不等式x2
解得a=4,b=-3,所以ba=(-3)4=81.
5.设m+n>0,则关于x的不等式(m-x)(n+x)>0的解集是( )
A.{x|x<-n或x>m} B.{x|-n
解析 方程(m-x)(n+x)=0的两根为m,-n,因为m+n>0,所以m>-n,结合函数y=(m-x)(n+x)的图象,得原不等式的解集是{x|-n
答案 {x|x≠2}
解析 原不等式可化为(x-2)2>0,∴x≠2.
7.若a<0,则关于x的不等式a(x+1)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,a)))<0的解集为________.
答案 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x>-\f(1,a)或x<-1))))
解析 因为a<0,所以原不等式等价于(x+1)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,a)))>0,方程(x+1)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,a)))=0的两根为-1,-eq \f(1,a),显然-eq \f(1,a)>0>-1,所以原不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x>-\f(1,a)或x<-1)))).
8.已知关于x的不等式ax2+bx+c<0的解集是eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x<-2或x>-\f(1,2))))),则ax2-bx+c>0的解集为________.
答案 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(1,2)
故eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(-2+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,2)))=-\f(b,a),,-2×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,2)))=\f(c,a),))解得a=c,b=eq \f(5,2)a.
所以不等式ax2-bx+c>0,即为2x2-5x+2<0,
解得eq \f(1,2)
解 原不等式转化为(x-2a)(x+a)<0.
对应的一元二次方程的根为x1=2a,x2=-a.
①当a>0时,x1>x2,
不等式的解集为{x|-a
③当a<0时,x1
当a<0时,原不等式的解集为{x|2a
(2)解关于x的不等式ax2+(ac+2)x+2c≥0.
解 (1)由题意知,不等式对应的方程ax2+5x+c=0的两个实数根为eq \f(1,3)和eq \f(1,2),
由根与系数的关系,得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(5,a)=\f(1,3)+\f(1,2),,\f(c,a)=\f(1,2)×\f(1,3),))
解得a=-6,c=-1.
(2)由a=-6,c=-1知不等式ax2+(ac+2)x+2c≥0可化为-6x2+8x-2≥0,
即3x2-4x+1≤0,解得eq \f(1,3)≤x≤1,
所以不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(1,3)≤x≤1)))).
11.(多选)下列不等式的解集为R的有( )
A.x2+x+1≥0 B.x2-2eq \r(5)x+eq \r(5)>0
C.x2+6x+10>0 D.2x2-3x+4<1
答案 AC
解析 A中Δ=12-4×1<0.满足条件;
B中Δ=(-2eq \r(5))2-4×eq \r(5)>0,解集不为R;
C中Δ=62-4×10<0.满足条件;
D中不等式可化为2x2-3x+3<0,所对应的二次函数开口向上,显然不可能.
12.在R上定义运算“⊙”:a⊙b=ab+2a+b,则满足x⊙(x-2)<0的实数x的取值范围为( )
A.{x|0
解析 根据给出的定义得,
x⊙(x-2)=x(x-2)+2x+(x-2)
=x2+x-2=(x+2)(x-1),
又x⊙(x-2)<0,则(x+2)(x-1)<0,
故不等式的解集是{x|-2
解析 由题意知m<0,∵不等式(mx-1)(x-2)>0的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(1,m)
且eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(m<0,,\f(1,m)<2,))解得m<0,
∴m的取值范围是{m|m<0}.
14.不等式ax2-bx+c>0的解集是eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(1,2)
其中正确结论的序号是________.
答案 ③⑤
解析 由ax2-bx+c>0的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(1,2)
又eq \f(b,a)=-eq \f(1,2)+2>0,∴b<0.
∵-1∉eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(1,2)
15.设不等式x2-2ax+a+2≤0的解集为A,若A⊆{x|1≤x≤3},则a的取值范围为________.
答案 -1解析 设y=x2-2ax+a+2,
因为不等式x2-2ax+a+2≤0的解集为A,
且A⊆{x|1≤x≤3},
所以对于方程x2-2ax+a+2=0.
若A=∅,则Δ=4a2-4(a+2)<0,即a2-a-2<0,
解得-1若A≠∅,则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Δ=4a2-4a+2≥0,,12-2a+a+2≥0,,32-3×2a+a+2≥0,,1≤a≤3,))
即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a≥2或a≤-1,,a≤3,,a≤\f(11,5),,1≤a≤3,))所以2≤a≤eq \f(11,5).
综上,a的取值范围为-116.解关于x的不等式:x2-2ax+2≤0.
解 因为Δ=4a2-8,所以当Δ<0,即-eq \r(2)当Δ=0时,即a=±eq \r(2)时,原不等式对应的方程有两个相等实根.
当a=eq \r(2)时,原不等式的解集为{x|x=eq \r(2)};
当a=-eq \r(2)时,原不等式的解集为{x|x=-eq \r(2)}.
当Δ>0,即a>eq \r(2)或a<-eq \r(2)时,原不等式对应的方程有两个不等实数,分别为x1=a-eq \r(a2-2),x2=a+eq \r(a2-2),且x1
当-eq \r(2)当a=eq \r(2)时,原不等式的解集为{x|x=eq \r(2)};
当a=-eq \r(2)时,原不等式的解集为{x|x=-eq \r(2)};
当a>eq \r(2)或a<-eq \r(2)时,
原不等式的解集为{x|a-eq \r(a2-2)≤x≤a+eq \r(a2-2)}.定义
只含有一个未知数,并且未知数的最高次数是2的不等式,叫做一元二次不等式
一般形式
ax2+bx+c>0,ax2+bx+c<0,ax2+bx+c≥0,ax2+bx+c≤0,其中a≠0,a,b,c均为常数
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
有两个不相等的实数根x1,x2(x1
没有实数根
ax2+bx+c>0(a>0)的解集
{x|x
eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≠-\f(b,2a)))))
R
ax2+bx+c<0(a>0)的解集
{x|x1
∅
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高中数学人教B版 (2019)必修 第一册第二章 等式与不等式2.2 不等式2.2.1 不等式及其性质第1课时导学案: 这是一份高中数学人教B版 (2019)必修 第一册第二章 等式与不等式2.2 不等式2.2.1 不等式及其性质第1课时导学案,共11页。学案主要包含了作差法比较大小,利用不等式的性质判断或证明等内容,欢迎下载使用。