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2024高考数学一轮复习讲义(步步高版)第一章 §1.5 一元二次方程、不等式
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知识梳理
1.二次函数y=ax2+bx+c(a>0)与一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0),不等式ax2+bx+c>0(a>0)的解的对应关系
2.分式不等式与整式不等式
(1)eq \f(fx,gx)>0(<0)⇔f(x)g(x)>0(<0);
(2)eq \f(fx,gx)≥0(≤0)⇔f(x)g(x)≥0(≤0)且g(x)≠0.
3.简单的绝对值不等式
|x|>a(a>0)的解集为(-∞,-a)∪(a,+∞),|x|0)的解集为(-a,a).
思考辨析
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)若方程ax2+bx+c=0无实数根,则不等式ax2+bx+c>0的解集为R.( × )
(2)若不等式ax2+bx+c>0的解集为(x1,x2),则a<0.( √ )
(3)若ax2+bx+c>0恒成立,则a>0且Δ<0.( × )
(4)不等式eq \f(x-a,x-b)≥0等价于(x-a)(x-b)≥0.( × )
教材改编题
1.不等式eq \f(x-3,x-2)<0的解集为( )
A.∅ B.(2,3)
C.(-∞,2)∪(3,+∞) D.(-∞,+∞)
答案 B
解析 eq \f(x-3,x-2)<0等价于(x-3)(x-2)<0,解得2
A.1 B.2 C.-1 D.-2
答案 B
解析 因为2x2+kx-m<0的解集为(t,-1)(t<-1),
所以x=-1为方程2x2+kx-m=0的一个根,
所以k+m=2.
3.已知对任意x∈R,x2+(a-2)x+eq \f(1,4)≥0恒成立,则实数a的取值范围是________.
答案 [1,3]
解析 ∀x∈R,x2+(a-2)x+eq \f(1,4)≥0,则Δ≤0⇒(a-2)2-1≤0⇒1≤a≤3.
题型一 一元二次不等式的解法
命题点1 不含参数的不等式
例1 (1)不等式|x|(1-2x)>0的解集是( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-∞,\f(1,2)))
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))
C.(-∞,0)∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),+∞))
D.(-∞,0)∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))
答案 D
解析 原不等式等价于eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≠0,,1-2x>0,))
即x
A.a>0
B.不等式bx+c>0的解集是{x|x<-6}
C.a+b+c>0
D.不等式cx2-bx+a<0的解集为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-∞,-\f(1,3)))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),+∞))
答案 ABD
解析 ∵关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为(-∞,-2)∪(3,+∞),∴a>0,A选项正确;
且-2和3是关于x的方程ax2+bx+c=0的两根,由根与系数的关系得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(-2+3=-\f(b,a),,-2×3=\f(c,a),))
则b=-a,c=-6a,则a+b+c=-6a<0,C选项错误;
不等式bx+c>0即为-ax-6a>0,解得x<-6,B选项正确;
不等式cx2-bx+a<0即为-6ax2+ax+a<0,即6x2-x-1>0,解得x<-eq \f(1,3)或x>eq \f(1,2),D选项正确.
命题点2 含参数的一元二次不等式
例2 已知函数f(x)=ax2+(2-4a)x-8.
(1)若不等式f(x)<0的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(2,3)
解 (1)不等式f(x)<0,即ax2+(2-4a)x-8<0,
可化为(ax+2)(x-4)<0.
因为f(x)<0的解集是eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(2,3)
解得a=3.
(2)不等式f(x)>0,即ax2+(2-4a)x-8>0,
因为a<0,所以不等式可化为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(2,a)))(x-4)<0,
当4<-eq \f(2,a),即-eq \f(1,2)当4=-eq \f(2,a),即a=-eq \f(1,2)时,原不等式的解集为∅;
当4>-eq \f(2,a),即a<-eq \f(1,2)时,原不等式的解集为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(2,a),4)).
综上所述,
当-eq \f(1,2)当a=-eq \f(1,2)时,原不等式的解集为∅;
当a<-eq \f(1,2)时,原不等式的解集为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(2,a),4)).
思维升华 对含参的不等式,应对参数进行分类讨论,常见的分类有
(1)根据二次项系数为正、负及零进行分类.
(2)根据判别式Δ与0的关系判断根的个数.
(3)有两个根时,有时还需根据两根的大小进行讨论.
跟踪训练1 解关于x的不等式.
(1)eq \f(2x-1,3x+1)>1;
(2)m>0时,mx2-mx-1<2x-3.
解 (1)移项得eq \f(2x-1,3x+1)-1>0,合并得eq \f(-x-2,3x+1)>0,等价于(3x+1)(-x-2)>0,
即(3x+1)(x+2)<0,解得-2
对应的方程(mx-2)(x-1)=0的两根为eq \f(2,m)和1,
当0
当m>2时,eq \f(2,m)<1,解得eq \f(2,m)
当m>2时,原不等式的解集为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,m),1)).
题型二 一元二次不等式恒成立问题
命题点1 在R上恒成立问题
例3 (多选)对任意实数x,不等式2kx2+kx-3<0恒成立,则实数k可以是( )
A.0 B.-24 C.-20 D.-2
答案 ACD
解析 当k=0时,不等式即为-3<0,不等式恒成立;当k≠0时,若不等式恒成立,则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(k<0,,Δ=k2+24k<0))⇒-24
例4 已知函数f(x)=mx2-mx-1.若对于x∈[1,3],f(x)<5-m恒成立,则实数m的取值范围为________.
答案 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-∞,\f(6,7)))
解析 要使f(x)<-m+5在x∈[1,3]上恒成立,
即meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,2)))2+eq \f(3,4)m-6<0在x∈[1,3]上恒成立.
方法一 令g(x)=meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,2)))2+eq \f(3,4)m-6,x∈[1,3].
当m>0时,g(x)在[1,3]上单调递增,
所以g(x)max=g(3),即7m-6<0,
所以m
当m<0时,g(x)在[1,3]上单调递减,
所以g(x)max=g(1),即m-6<0,
所以m<6,所以m<0.
综上所述,m的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-∞,\f(6,7))).
方法二 因为x2-x+1=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,2)))2+eq \f(3,4)>0,
又因为m(x2-x+1)-6<0在x∈[1,3]上恒成立,
所以m
因为函数y=eq \f(6,x2-x+1)=eq \f(6,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(1,2)))2+\f(3,4))在[1,3]上的最小值为eq \f(6,7),所以只需m
命题点3 在给定参数范围内的恒成立问题
例5 (2023·宿迁模拟)若不等式x2+px>4x+p-3,当0≤p≤4时恒成立,则x的取值范围是( )
A.[-1,3]
B.(-∞,-1]
C.[3,+∞)
D.(-∞,-1)∪(3,+∞)
答案 D
解析 不等式x2+px>4x+p-3
可化为(x-1)p+x2-4x+3>0,
由已知可得[(x-1)p+x2-4x+3]min>0(0≤p≤4),
令f(p)=(x-1)p+x2-4x+3(0≤p≤4),
可得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(f0=x2-4x+3>0,,f4=4x-1+x2-4x+3>0,))
解得x<-1或x>3.
思维升华 恒成立问题求参数的范围的解题策略
(1)弄清楚自变量、参数.一般情况下,求谁的范围,谁就是参数.
(2)一元二次不等式在R上恒成立,可用判别式Δ;一元二次不等式在给定区间上恒成立,不能用判别式Δ,一般分离参数求最值或分类讨论.
跟踪训练2 (1)不等式(a-2)x2+2(a-2)x-4≥0的解集为∅,则实数a的取值范围是( )
A.{a|a<-2或a≥2} B.{a|-2C.{a|-2答案 C
解析 因为不等式(a-2)x2+2(a-2)x-4≥0的解集为∅,
所以不等式(a-2)x2+2(a-2)x-4<0的解集为R.
当a-2=0,即a=2时,-4<0,符合题意;
当a-2≠0,即a≠2时,
需满足eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Δ=[2a-2]2+4×4×a-2<0,,a-2<0,))
解得-2综上,实数a的取值范围是{a|-2(2)设a∈R,若关于x的不等式x2-ax+1≥0在1≤x≤2上有解,则( )
A.a≤2 B.a≥2
C.a≤eq \f(5,2) D.a≥eq \f(5,2)
答案 C
解析 由x2-ax+1≥0在1≤x≤2上有解,
得eq \f(x2+1,x)≥a在1≤x≤2上有解,
则a≤eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x2+1,x)))max,
由于eq \f(x2+1,x)=x+eq \f(1,x),
而y=x+eq \f(1,x)在[1,2]上单调递增,
故当x=2时,x+eq \f(1,x)取得最大值eq \f(5,2),
故a≤eq \f(5,2).
课时精练
1.(多选)与不等式x2-x+2>0的解集相同的不等式有( )
A.x2+x-2>0 B.-x2+x-2>0
C.-x2+x-2<0 D.2x2-3x+2>0
答案 CD
解析 对于不等式x2-x+2>0,Δ=1-4×2=-7<0,故不等式x2-x+2>0的解集为R.
对于A项,不等式x2+x-2>0可变形为(x-1)(x+2)>0,解得x<-2或x>1;
对于B项,不等式-x2+x-2>0即x2-x+2<0,Δ=1-4×2=-7<0,故不等式-x2+x-2>0的解集为∅;
对于C项,不等式-x2+x-2<0等价于x2-x+2>0,满足条件;
对于D项,对于不等式2x2-3x+2>0,Δ=9-4×22<0,故不等式2x2-3x+2>0的解集为R.
2.已知命题p:“∀x∈R,(a+1)x2-2(a+1)x+3>0”为真命题,则实数a的取值范围是( )
A.-1C.a<-1 D.-1≤a<2
答案 D
解析 当a=-1时,3>0成立;
当a≠-1时,需满足eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a+1>0,,Δ=4a+12-12a+1<0,))
解得-1综上所述,-1≤a<2.
3.已知不等式ax2+bx+2>0的解集为{x|-1
C.{x|-2
答案 A
解析 因为不等式ax2+bx+2>0的解集为{x|-1
则不等式可化为2x2+x-1<0,解得-1
A.α
解析 ∵α,β为方程y=0的两个实数根,
∴α,β为函数y=(x-m)(x-n)+2 023的图象与x轴交点的横坐标,
令y1=(x-m)(x-n),
∴m,n为函数y1=(x-m)(x-n)的图象与x轴交点的横坐标,
易知函数y=(x-m)(x-n)+2 023的图象可由y1=(x-m)(x-n)的图象向上平移2 023个单位长度得到,
∴m<α<β
A.(1,a) B.(-∞,1)∪(a,+∞)
C.(-∞,a)∪(1,+∞) D.∅
答案 BCD
解析 当a<0时,不等式等价于(x-1)(x-a)<0,
解得a
当00,
解得x>1或x当a=1时,不等式等价于(x-1)2>0,解得x≠1;
当a>1时,不等式等价于(x-1)(x-a)>0,
解得x>a或x<1.
6.(多选)已知关于x的一元二次不等式x2+5x+m<0的解集中有且仅有2个整数,则实数m的值可以是( )
A.4 B.5 C.6 D.7
答案 AB
解析 画出函数f(x)=x2+5x+m的图象,关于x的一元二次不等式x2+5x+m<0的解集为函数图象在x轴下方的部分对应的点的横坐标x的集合,
由函数f(x)=x2+5x+m的图象的对称轴为x=-eq \f(5,2),所以为使得不等式的解集中有且仅有2个整数,必须且只需使得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(f-2=4-10+m<0,,f-1=1-5+m≥0,))解得4≤m<6.
7.不等式eq \f(3x+5,x-1)>x的解集是________.
答案 (-∞,-1)∪(1,5)
解析 不等式eq \f(3x+5,x-1)>x化为以下两个不等式组eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x-1<0,,3x+5
解eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x-1<0,,3x+5
解eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x-1>0,,3x+5>x2-x,))即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x>1,,x2-4x-5<0,))解得1
8.(2023·合肥模拟)若不等式x2+ax+4≥0对一切x∈[1,3]恒成立,则a的最小值为________.
答案 -4
解析 ∵当x∈[1,3]时,x2+ax+4≥0恒成立,
∴a≥-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(4,x)))恒成立,
又当x∈[1,3]时,x+eq \f(4,x)≥2eq \r(4)=4,当且仅当x=2时取等号.
∴-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(4,x)))≤-4,
∴a≥-4,故a的最小值为-4.
9.已知集合:①A=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(4,x+1)>1))));②A={x|x2-2x-3<0};③A={x||x-1|<2},集合B={x|x2-(2m+1)x+m2+m<0}(m为常数),从①②③这三个条件中任选一个作为集合A,求解下列问题:
(1)定义A-B={x|x∈A且x∉B},当m=0时,求A-B;
(2)设命题p:x∈A,命题q:x∈B,若p是q成立的必要不充分条件,求实数m的取值范围.
解 (1)选①:
eq \f(4,x+1)>1,若x+1>0,即x>-1时,eq \f(4,x+1)>1,即4>x+1,解得-1
故A=(-1,3),由m=0,可得x2-x<0,即x(x-1)<0,解得0
选②:
x2-2x-3<0,解得-1
m=0,x2-x<0,即x(x-1)<0,解得0
选③:
|x-1|<2,-2
m=0,x2-x<0,即x(x-1)<0,解得0
则A-B=(-1,0]∪[1,3).
(2)由(1)可知,条件①②③求出的集合A相同,即A=(-1,3).
由x2-(2m+1)x+m2+m<0,即(x-m)[x-(m+1)]<0,
解得B=(m,m+1),
因为p是q成立的必要不充分条件,所以BA,所以
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(m>-1,,m+1≤3))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(m≥-1,,m+1<3,))解得-1≤m≤2,故m的取值范围为[-1,2].
10.已知函数f(x)=ax2+(1-a)x+a-2.
(1)若不等式f(x)≥-2对于一切实数x恒成立,求实数a的取值范围;
(2)若a<0,解关于x的不等式f(x)解 (1)∀x∈R,f(x)≥-2恒成立等价于∀x∈R,ax2+(1-a)x+a≥0,
当a=0时,x≥0,对一切实数x不恒成立,则a≠0,
此时必有eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a>0,,Δ=1-a2-4a2≤0,))
即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a>0,,Δ=3a2+2a-1≥0,))解得a≥eq \f(1,3),
所以实数a的取值范围是eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3),+∞)).
(2)依题意,因为a<0,则f(x)0,
当a=-1时,-eq \f(1,a)=1,解得x≠1;
当-11,解得x<1或x>-eq \f(1,a);
当a<-1时,0<-eq \f(1,a)<1,解得x<-eq \f(1,a)或x>1,
所以,当a=-1时,原不等式的解集为{x|x≠1};当-1-\f(1,a)))));
当a<-1时,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)))).
11.(多选)已知函数f(x)=x2-ax-1,当x∈[0,3]时,|f(x)|≤5恒成立,则实数a的值可以是( )
A.-1 B.0 C.1 D.3
答案 CD
解析 ∵|f(x)|≤5⇔-5≤x2-ax-1≤5,
①当x=0时,a∈R;
②当x≠0时,|f(x)|≤5⇔-5≤x2-ax-1≤5
⇔x-eq \f(6,x)≤a≤x+eq \f(4,x),
当x∈(0,3]时,eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(4,x)))min=2+eq \f(4,2)=4,eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(6,x)))max=3-2=1,
∴1≤a≤4,
综上,1≤a≤4.
12.关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为(m,n)(m
如果只有一个假命题,则假命题是( )
A.甲 B.乙
C.丙 D.丁
答案 B
解析 假设只有甲是假命题,当n=-1,m+n=-2时,m=-1,所以mn=1=eq \f(c,a)>0,所以ac<0是假命题,与已知矛盾,所以这种情况不符合题意;
假设只有乙是假命题,当m=-3,m+n=-2时,n=1,所以mn=-3=eq \f(c,a)<0,所以ac<0,符合题意;
假设只有丙是假命题,m=-3,n=-1,所以mn=3=eq \f(c,a)>0,所以ac<0是假命题,与已知矛盾,所以这种情况不符合题意;
假设只有丁是假命题,m=-3,n=-1时,m+n≠-2,与已知矛盾,所以这种情况不符合题意.
13.下面给出了问题:“已知关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|-2
因为不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|-2
若关于x的不等式eq \f(n,x+m)+eq \f(x+b,x+c)<0的解集为{x|-2
B.(-1,1)∪(1,3)
C.(-3,-1)∪(1,2)
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-1,-\f(1,2)))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3),1))
答案 A
解析 因为x=0不是不等式eq \f(nx,mx-1)+eq \f(bx-1,cx-1)<0的解,
所以不等式eq \f(nx,mx-1)+eq \f(bx-1,cx-1)<0等价于eq \f(n,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,x)))+m)+eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,x)))+b,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,x)))+c)<0,
所以-2<-eq \f(1,x)<-1或1<-eq \f(1,x)<3,解得-1
解析 ∵cs2θ+2msin θ-2m-2<0,
∴1-sin2θ+2msin θ-2m-2=-sin2θ+2msin θ-2m-1<0.
设x=sin θ(0
则f(x)
则f(x)
Δ>0
Δ=0
Δ<0
二次函数的图象
方程的根
有两个不相等的实数根x1,x2(x1
没有实数根
不等式的解集
{x|x
{x|x≠-eq \f(b,2a)}
R
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