高考数学一轮复习讲义第7章第2节一元二次不等式及其解法
展开1.“三个二次”的关系
2.常用结论
(x-a)(x-b)>0或(x-a)(x-b)<0型不等式的解法
口诀:大于取两边,小于取中间.
【知识拓展】
(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.
以上两式的核心要义是将分式不等式转化为整式不等式.
【思考辨析】
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)若不等式ax2+bx+c<0的解集为(x1,x2),则必有a>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.( √ )
1.(教材改编)不等式x2-3x-10>0的解集是( )
A.(-2,5) B.(5,+∞)
C.(-∞,-2) D.(-∞,-2)∪(5,+∞)
答案 D
解析 解方程x2-3x-10=0得x1=-2,x2=5,
由于y=x2-3x-10的图象开口向上,所以x2-3x-10>0的解集为(-∞,-2)∪(5,+∞).
2.设集合M={x|x2-3x-4<0},N={x|0≤x≤5},则M∩N等于( )
A.(0,4] B.[0,4)
C.[-1,0) D.(-1,0]
答案 B
解析 ∵M={x|x2-3x-4<0}={x|-1
3.(教材改编)y=lg2(3x2-2x-2)的定义域是________________.
答案 (-∞,eq \f(1-\r(7),3))∪(eq \f(1+\r(7),3),+∞)
解析 由题意,得3x2-2x-2>0,
令3x2-2x-2=0得x1=eq \f(1-\r(7),3),x2=eq \f(1+\r(7),3),
∴3x2-2x-2>0的解集为(-∞,eq \f(1-\r(7),3))∪(eq \f(1+\r(7),3),+∞).
4.(教材改编)若关于x的不等式ax2+bx+2>0的解集是(-eq \f(1,2),eq \f(1,3)),则a+b=________.
答案 -14
解析 ∵x1=-eq \f(1,2),x2=eq \f(1,3)是方程ax2+bx+2=0的两个根,
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(a,4)-\f(b,2)+2=0,,\f(a,9)+\f(b,3)+2=0,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=-12,,b=-2,))∴a+b=-14.
5.不等式x2+ax+4≤0的解集不是空集,则实数a的取值范围是________________.
答案 (-∞,-4]∪[4,+∞)
解析 ∵x2+ax+4≤0的解集不是空集,则x2+ax+4=0一定有解.
∴Δ=a2-4×1×4≥0,即a2≥16,∴a≥4或a≤-4.
题型一 一元二次不等式的求解
命题点1 不含参的不等式
例1 求不等式-2x2+x+3<0的解集.
解 化-2x2+x+3<0为2x2-x-3>0,
解方程2x2-x-3=0得x1=-1,x2=eq \f(3,2),
∴不等式2x2-x-3>0的解集为(-∞,-1)∪(eq \f(3,2),+∞),
即原不等式的解集为(-∞,-1)∪(eq \f(3,2),+∞).
命题点2 含参不等式
例2 解关于x的不等式:x2-(a+1)x+a<0.
解 由x2-(a+1)x+a=0,得(x-a)(x-1)=0,
∴x1=a,x2=1,
①当a>1时,x2-(a+1)x+a<0的解集为{x|1
③当a<1时,x2-(a+1)x+a<0的解集为{x|a
将原不等式改为ax2-(a+1)x+1<0,求不等式的解集.
解 若a=0,原不等式等价于-x+1<0,解得x>1.
若a<0,原不等式等价于(x-eq \f(1,a))(x-1)>0,
解得x
若a>0,原不等式等价于(x-eq \f(1,a))(x-1)<0.
①当a=1时,eq \f(1,a)=1,(x-eq \f(1,a))(x-1)<0无解;
②当a>1时,eq \f(1,a)<1,解(x-eq \f(1,a))(x-1)<0,得eq \f(1,a)
当a=0时,解集为{x|x>1};
当0当a=1时,解集为∅;
当a>1时,解集为{x|eq \f(1,a)
(1)若二次项系数为常数,首先确定二次项系数是否为正数,再考虑分解因式,对参数进行分类讨论,若不易分解因式,则可依据判别式符号进行分类讨论;
(2)若二次项系数为参数,则应先考虑二次项系数是否为零,确定不等式是不是二次不等式,然后再讨论二次项系数不为零的情形,以便确定解集的形式;
(3)对方程的根进行讨论,比较大小,以便写出解集.
解下列不等式:
(1)0
解 (1)原不等式等价于
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x2-x-2>0,,x2-x-2≤4))⇔eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x2-x-2>0,,x2-x-6≤0))⇔
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x-2x+1>0,,x-3x+2≤0))⇔eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x>2或x<-1,,-2≤x≤3.))
借助于数轴,如图所示,
所以原不等式的解集为{x|-2≤x<-1或2
即(4x+a)(3x-a)>0,令(4x+a)(3x-a)=0,
得x1=-eq \f(a,4),x2=eq \f(a,3).
当a>0时,-eq \f(a,4)<eq \f(a,3),解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x|x<-\f(a,4)或x>\f(a,3)));
当a=0时,x2>0,解集为{x|x∈R且x≠0};
当a<0时,-eq \f(a,4)>eq \f(a,3),解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x|x<\f(a,3)或x>-\f(a,4))).
综上所述,当a>0时,不等式的解集为
eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x|x<-\f(a,4)或x>\f(a,3)));
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eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x|x<\f(a,3)或x>-\f(a,4))).
题型二 一元二次不等式恒成立问题
命题点1 在R上的恒成立问题
例3 (1)若一元二次不等式2kx2+kx-eq \f(3,8)<0对一切实数x都成立,则k的取值范围为( )
A.(-3,0] B.[-3,0)
C.[-3,0]D.(-3,0)
(2)设a为常数,对于∀x∈R,ax2+ax+1>0,则a的取值范围是( )
A.(0,4) B.[0,4)
C.(0,+∞) D.(-∞,4)
答案 (1)D (2)B
解析 (1)∵2kx2+kx-eq \f(3,8)<0为一元二次不等式,
∴k≠0,
又2kx2+kx-eq \f(3,8)<0对一切实数x都成立,
则必有eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2k<0,,Δ=k2-4×2k×-\f(3,8)<0,))解得-3
命题点2 在给定区间上的恒成立问题
例4 设函数f(x)=mx2-mx-1.若对于x∈[1,3],f(x)<-m+5恒成立,求m的取值范围.
解 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.
有以下两种方法:
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]上是增函数,
所以g(x)max=g(3)⇒7m-6<0,
所以m
当m<0时,g(x)在[1,3]上是减函数,
所以g(x)max=g(1)⇒m-6<0,所以m<6,所以m<0.
综上所述,m的取值范围是{m|m
又因为m(x2-x+1)-6<0,所以m
命题点3 给定参数范围的恒成立问题
例5 对任意m∈[-1,1],函数f(x)=x2+(m-4)x+4-2m的值恒大于零,求x的取值范围.
解 由f(x)=x2+(m-4)x+4-2m
=(x-2)m+x2-4x+4,
令g(m)=(x-2)m+x2-4x+4.
由题意知在[-1,1]上,g(m)的值恒大于零,
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(g-1=x-2×-1+x2-4x+4>0,,g1=x-2+x2-4x+4>0.))
解得x<1或x>3.
故当x的取值范围为(-∞,1)∪(3,+∞)时,对任意的m∈[-1,1],函数f(x)的值恒大于零.
思维升华 (1)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.
(2)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)已知函数f(x)=x2+mx-1,若对于任意x∈[m,m+1],都有f(x)<0成立,则实数m的取值范围是________.
答案 (-eq \f(\r(2),2),0)
解析 作出二次函数f(x)的草图,对于任意x∈[m,m+1],都有f(x)<0,
则有eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(fm<0,,fm+1<0,))
即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(m2+m2-1<0,,m+12+mm+1-1<0,))解得-eq \f(\r(2),2)
解 不等式mx2-2x-m+1<0恒成立,
即函数f(x)=mx2-2x-m+1的图象全部在x轴下方.
当m=0时,1-2x<0,则x>eq \f(1,2),不满足题意;
当m≠0时,函数f(x)=mx2-2x-m+1为二次函数,
需满足开口向下且方程mx2-2x-m+1=0无解,即
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(m<0,,Δ=4-4m1-m<0,))不等式组的解集为空集,即m无解.
综上可知,不存在这样的m.
题型三 一元二次不等式的应用
例6 某商品每件成本价为80元,售价为100元,每天售出100件.若售价降低x成(1成=10%),售出商品数量就增加eq \f(8,5)x成.要求售价不能低于成本价.
(1)设该商店一天的营业额为y,试求y与x之间的函数关系式y=f(x),并写出定义域;
(2)若再要求该商品一天营业额至少为10260元,求x的取值范围.
解 (1)由题意得,y=100eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(x,10)))·100eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(8,50)x)).
因为售价不能低于成本价,所以100eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(x,10)))-80≥0.
所以y=f(x)=40(10-x)(25+4x),定义域为x∈[0,2].
(2)由题意得40(10-x)(25+4x)≥10260,
化简得8x2-30x+13≤0,解得eq \f(1,2)≤x≤eq \f(13,4).
所以x的取值范围是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,2),2)).
思维升华 求解不等式应用题的四个步骤
(1)阅读理解,认真审题,把握问题中的关键量,找准不等关系.
(2)引进数学符号,将文字信息转化为符号语言,用不等式表示不等关系,建立相应的数学模型.
(3)解不等式,得出数学结论,要注意数学模型中自变量的实际意义.
(4)回归实际问题,将数学结论还原为实际问题的结果.
甲厂以x千克/小时的速度匀速生产某种产品(生产条件要求1≤x≤10),每小时可获得的利润是100·(5x+1-eq \f(3,x))元.
(1)要使生产该产品2小时获得的利润不低于3000元,求x的取值范围;
(2)要使生产900千克该产品获得的利润最大,问:甲厂应该选取何种生产速度?并求最大利润.
解 (1)根据题意,得
200(5x+1-eq \f(3,x))≥3000,
整理得5x-14-eq \f(3,x)≥0,
即5x2-14x-3≥0,
又1≤x≤10,可解得3≤x≤10.
即要使生产该产品2小时获得的利润不低于3000元,x的取值范围是[3,10].
(2)设利润为y元,则
y=eq \f(900,x)·100(5x+1-eq \f(3,x))
=9×104(5+eq \f(1,x)-eq \f(3,x2))
=9×104[-3(eq \f(1,x)-eq \f(1,6))2+eq \f(61,12)],
故当x=6时,ymax=457500元.
即甲厂以6千克/小时的生产速度生产900千克该产品时获得的利润最大,最大利润为457500元.
14.转化与化归思想在不等式中的应用
典例 (1)已知函数f(x)=x2+ax+b(a,b∈R)的值域为[0,+∞),若关于x的不等式f(x)
思想方法指导 函数的值域和不等式的解集转化为a,b满足的条件;不等式恒成立可以分离常数,转化为函数值域问题.
解析 (1)由题意知f(x)=x2+ax+b
=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(a,2)))2+b-eq \f(a2,4).
∵f(x)的值域为[0,+∞),
∴b-eq \f(a2,4)=0,即b=eq \f(a2,4).
∴f(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(a,2)))2.
又∵f(x)
②-①,得2eq \r(c)=6,∴c=9.
(2)∵x∈[1,+∞)时,f(x)=eq \f(x2+2x+a,x)>0恒成立,
即x2+2x+a>0恒成立.
即当x≥1时,a>-(x2+2x)=g(x)恒成立.
而g(x)=-(x2+2x)=-(x+1)2+1在[1,+∞)上单调递减,
∴g(x)max=g(1)=-3,故a>-3.
∴实数a的取值范围是{a|a>-3}.
答案 (1)9 (2){a|a>-3}
1.不等式(x-1)(2-x)≥0的解集为( )
A.{x|1≤x≤2}B.{x|x≤1或x≥2}
C.{x|1
答案 A
解析 由(x-1)(2-x)≥0可知(x-2)(x-1)≤0,
所以不等式的解集为{x|1≤x≤2}.
2.(2016·潍坊模拟)函数f(x)=eq \f(1,ln-x2+4x-3)的定义域是( )
A.(-∞,1)∪(3,+∞) B.(1,3)
C.(-∞,2)∪(2,+∞) D.(1,2)∪(2,3)
答案 D
解析 由题意得-x2+4x-3>0,即x2-4x+3<0,
∴1
∴x2-4x+4≠0,∴x≠2.
故函数定义域为(1,2)∪(2,3).
3.若集合A={x|ax2-ax+1<0}=∅,则实数a的取值范围是( )
A.{a|0C.{a|0答案 D
解析 由题意知a=0时,满足条件.
当a≠0时,由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a>0,,Δ=-a2-4a≤0,))
得04.设函数f(x)=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x2-4x+6,x≥0,,x+6,x<0,))则不等式f(x)>f(1)的解集是( )
A.(-3,1)∪(3,+∞)
B.(-3,1)∪(2,+∞)
C.(-1,1)∪(3,+∞)
D.(-∞,-3)∪(1,3)
答案 A
解析 由题意得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≥0,,x2-4x+6>3))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x<0,,x+6>3,))
解得-3
5.已知不等式x2-2x-3<0的解集为A,不等式x2+x-6<0的解集为B,不等式x2+ax+b<0的解集为A∩B,那么a+b等于( )
A.-3B.1
C.-1D.3
答案 A
解析 由题意,A={x|-1
所以a+b=-3,故选A.
6.若关于x的不等式x2-2ax-8a2<0(a>0)的解集为(x1,x2),且x2-x1=15,则a等于( )
A.eq \f(5,2)B.eq \f(7,2)
C.eq \f(15,4)D.eq \f(15,2)
答案 A
解析 由x2-2ax-8a2<0,
得(x+2a)(x-4a)<0,因为a>0,
所以不等式的解集为(-2a,4a),
即x2=4a,x1=-2a,由x2-x1=15,
得4a-(-2a)=15,解得a=eq \f(5,2).
7.已知不等式ax2-bx-1≥0的解集是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(1,2),-\f(1,3))),则不等式x2-bx-a<0的解集是( )
A.(2,3) B.(-∞,2)∪(3,+∞)
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3),\f(1,2)))D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-∞,\f(1,3)))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),+∞))
答案 A
解析 由题意知-eq \f(1,2),-eq \f(1,3)是方程ax2-bx-1=0的根,所以由根与系数的关系得-eq \f(1,2)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3)))=eq \f(b,a),-eq \f(1,2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3)))=-eq \f(1,a).解得a=-6,b=5,不等式x2-bx-a<0即为x2-5x+6<0,解集为(2,3).
*8.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,当x∈[-1,1]时,f(x)>0恒成立,则b的取值范围是( )
A.-12
C.b<-1或b>2D.不能确定
答案 C
解析 由f(1-x)=f(1+x)知f(x)图象的对称轴为直线x=1,
则有eq \f(a,2)=1,故a=2.
由f(x)的图象可知f(x)在[-1,1]上为增函数.
∴x∈[-1,1]时,f(x)min=f(-1)=-1-2+b2-b+1=b2-b-2,
令b2-b-2>0,解得b<-1或b>2.
9.若不等式-2≤x2-2ax+a≤-1有唯一解,则a的值为________.
答案 eq \f(1±\r(5),2)
解析 若不等式-2≤x2-2ax+a≤-1有唯一解,则x2-2ax+a=-1有两个相等的实根,所以Δ=4a2-4(a+1)=0,解得a=eq \f(1±\r(5),2).
10.设f(x)是定义在R上的以3为周期的奇函数,若f(1)>1,f(2)=eq \f(2a-3,a+1),则实数a的取值范围是________.
答案 (-1,eq \f(2,3))
解析 ∵f(x+3)=f(x),
∴f(2)=f(-1+3)=f(-1)=-f(1)<-1.
∴eq \f(2a-3,a+1)<-1⇔eq \f(3a-2,a+1)<0⇔(3a-2)(a+1)<0,
∴-1*11.已知f(x)是定义域为R的偶函数,当x≥0时,f(x)=x2-4x,那么,不等式f(x+2)<5的解集是______________________.
答案 {x|-7
由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≥0,,x2-4x<5,))得0≤x<5;由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x<0,,x2+4x<5,))
得-5
故f(x+2)<5的解集为{x|-7
(2)若a>0,且0
当m=-1,n=2时,不等式F(x)>0,
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|-1
∵a>0,且0
∴f(x)-m<0,即f(x)
解 因为(a+b)x+(2a-3b)<0,
所以(a+b)x<3b-2a,
因为不等式的解为x>-eq \f(3,4),
所以a+b<0,且eq \f(3b-2a,a+b)=-eq \f(3,4),
解得a=3b<0,
则不等式(a-2b)x2+2(a-b-1)x+(a-2)>0.
等价为bx2+(4b-2)x+(3b-2)>0,
即x2+(4-eq \f(2,b))x+(3-eq \f(2,b))<0,
即(x+1)(x+3-eq \f(2,b))<0.
因为-3+eq \f(2,b)<-1,
所以不等式的解为-3+eq \f(2,b)
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(x1
=-eq \f(b,2a)
没有实数根
一元二次不等式ax2+bx+c>0 (a>0)的解集
{x|x
{x|x≠-eq \f(b,2a)}
{x|x∈R}
一元二次不等式ax2+bx+c<0
(a>0)的解集
{x|x1< x
∅
不等式
解集
aa=b
a>b
(x-a)·(x-b)>0
{x|xb}
{x|x≠a}
{x|xa}
(x-a)·(x-b)<0
{x|a
{x|b
2024届高考数学一轮复习第1章第5节一元二次不等式及其解法学案: 这是一份2024届高考数学一轮复习第1章第5节一元二次不等式及其解法学案,共18页。学案主要包含了教材概念·结论·性质重现,基本技能·思想·活动经验等内容,欢迎下载使用。
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