高中数学必修第一册第2章 2.3 第2课时《一元二次不等式的应用》教案-2019人教A版

第2课时　一元二次不等式的应用

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

思考1：>0与(x－3)(x＋2)>0等价吗？将>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

(2)有关不等式恒成立求参数的取值范围的方法

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＝，则A∩B等于(　　)

A．{x|－1≤x<0}　 B．{x|0<x≤1}

C．{x|0≤x<2}   D．{x|0≤x≤1}

B　[∵A＝{x|－1≤x≤1}，B＝{x|0<x≤2}，∴A∩B＝{x|0<x≤1}．]

2．不等式≥5的解集是________．

　[原不等式⇔≥⇔≤0⇔解得0<x≤.]

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：＝，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)<0；

(2)≤1.

[解]　(1)<0⇔(x－3)(x＋2)<0⇔－2<x<3，

∴原不等式的解集为{x|－2<x<3}．

(2)∵≤1，

∴－1≤0，

∴≤0，

即≥0.

此不等式等价于(x－4)≥0且x－≠0，

解得x<或x≥4，

∴原不等式的解集为.

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．

1．解下列不等式：(1)≥0；(2)<3.

[解]　(1)根据商的符号法则，不等式≥0可转化成不等式组

解这个不等式组，可得x≤－1或x>3.

即知原不等式的解集为{x|x≤－1或x>3}．

(2)不等式<3可改写为－3<0，

即<0.

可将这个不等式转化成2(x－1)(x＋1)<0，

解得－1<x<1.

所以，原不等式的解集为{x|－1<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)%

＝－m(x2＋42x－400)(0<x≤8)．

依题意，得y≥2 400m×8%×78%，

即－m(x2＋42x－400)≥2 400m×8%×78%，

整理，得x2＋42x－88≤0，解得－44≤x≤2.

根据x的实际意义，知x的范围为0<x≤2.

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<x<600)，则中间草坪的长为(800－2x)m，宽为(600－2x)m.根据题意可得(800－2x)(600－2x)≥×800×600，整理得x2－700x＋600×100≥0，即(x－600)(x－100)≥0，所以0<x≤100或x≥600，x≥600不符合题意，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时，才满足题意，则解得a>.

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

即

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

即

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，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

(1)当对称轴x＝－<－2，即a>4时，g(a)＝(－2)2＋(－2)a＋3－a＝7－3a≥0，解得a≤，与a>4矛盾，不符合题意．

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

(3)当－>2，即a<－4时，g(a)＝22＋2a＋3－a＝7＋a≥0，解得a≥－7，此时－7≤a<－4.

综上，a的取值范围为－7≤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；

当a≠0时，

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；

当a≠0时，

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．

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<f(x)恒成立⇔a<f(x)min.

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)不等式>1的解集为x<1.(　　)

(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．(　　)

[提示]　(1)>1⇒－1>0⇒<0⇒{x|0<x<1}．故(1)错．

(2)m>ax2＋bx＋c(a＜0)恒成立转化为m>ymax，故(2)错．

[答案]　(1)×　(2)×　

2．不等式>0的解集为________．

{x|－4<x<－3或x>－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<x<－3或x>－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________．

－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

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.