内容正文:
第六节 一元二次不等式恒(能)成立问题
[对应学生用书P16]
考点一 在R上恒成立问题
[例1] (1)∀x∈R,不等式ax2+4x-1<0恒成立,则a的取值范围为( )
A.(-∞,-4) B.(-∞,-4)∪{0}
C.(-∞,-4] D.(-4,0)
(2)不等式(a-2)x2+4(a-2)x-12<0的解集为R,则实数a的取值范围是( )
A.[-1,2) B.(-1,2]
C.(-1,2) D.[-1,2]
(1)A (2)B 解析:(1)∀x∈R,不等式ax2+4x-1<0恒成立,当a=0时,显然不恒成立,由题意可得解得a<-4.
(2)当a=2时,原不等式为-12<0满足解集为R;当a≠2时,根据题意得a-2<0,且Δ=16(a-2)2-4(a-2)×(-12)<0,解得-1<a<2.
综上,a的取值范围为(-1,2].
一元二次不等式在R上恒成立的条件
不等式类型
条件
ax2+bx+c>0
a>0,Δ<0
ax2+bx+c≥0
a>0,Δ≤0
ax2+bx+c<0
a<0,Δ<0
ax2+bx+c≤0
a<0,Δ≤0
当所给不等式二次项含有参数时注意对参数是否为0进行讨论.
1.若关于x的一元二次不等式2x2-kx+>0对于一切实数x都成立,则实数k满足( )
A.{k|k=±}
B.{k|k<-}
C.{k|-<k<}
D.{k|k>-}
C 解析:由题意Δ=(-k)2-4×2×<0,整理可得,k2-3<0,解得-<k<.
2.已知关于x的不等式mx2+mx+1>0恒成立,则m的取值范围为________.
答案:[0,4) 解析:当m=0时,不等式1>0恒成立,所以m=0符合题意;
当m≠0时,若关于x的不等式mx2+mx+1>0恒成立,则解得0<m<4.
综上所述,m的取值范围为[0,4).
考点二 在给定区间上的恒成立问题
[例2] 若对任意的x∈[-1,2],都有x2-2x+a≤0(a为常数),则a的取值范围是( )
A.(-∞,-3] B.(-∞,0]
C.[1,+∞) D.(-∞,1]
A 解析:方法一 令f(x)=x2-2x+a,则由题意,得解得a≤-3.
方法二 当x∈[-1,2]时,不等式x2-2x+a≤0恒成立等价于a≤-x2+2x恒成立,则由题意,得a≤(-x2+2x)min(x∈[-1,2]).而-x2+2x=-(x-1)2+1,则当x=-1时,(-x2+2x)min=-3,所以a≤-3.
一元二次不等式在给定区间上恒成立问题,解决的方法有两种:
(1)讨论参数的范围或分离参数转化为最值问题;
(2)结合图象进行分类讨论,转为根的分布问题.
若对任意的x∈(0,+∞),x2-mx+1>0恒成立,则m的取值范围是( )
A.(-2,2) B.(2,+∞)
C.(-∞,2) D.(-∞,2]
C 解析:∀x∈(0,+∞),x2-mx+1>0⇔m<x+,而当x>0时,x+≥2=2,当且仅当x=,即x=1时取等号,则m<2,所以m的取值范围是(-∞,2).
考点三 给定参数范围的恒成立问题
[例3] 若mx2-mx-1<0对于m∈[1,2]恒成立,求实数x的取值范围.
解:设g(m)=mx2-mx-1=(x2-x)m-1,
其图象是直线,当m∈[1,2]时,图象为一条线段,
则即
解得<x<,
故x的取值范围为(,).
解决恒成立问题一定要搞清谁是自变量,谁是参数,对于给定参数范围的恒成立问题,一般是把参数看作变量,把自变量看作参数,把不等式看作关于参数的函数解决问题.
已知a∈[-1,2],不等式x2+(a-4)x+4-2a>0恒成立,求x的取值范围.
解:设f(a)=(x-2)a+x2-4x+4,
则
即
解得x<0或x>3.
考点四 不等式能成立或有解问题
[例4] (2023·湖北武汉模拟)若∃x∈[,2],使2x2-λx+1<0成立,则实数λ的取值范围为____________.
答案:(2,+∞) 解析:由2x2-λx+1<0,可得λx>2x2+1,因为x∈[,2],所以λ>2x+,根据题意,λ>(2x+)min即可,设f(x)=2x+,易知f(x)在(,)上单调递减,在(,2)上单调递增,所以f(x)min=f()=2,所以λ>2.
解决不等式能成立问题的策略一般是转化为函数的最值问题:
(1)若a>f(x)能成立,则a>f(x)min;
(2)若a≤f(x)能成立,则a≤f(x)max.
设a∈R,若关于x的不等式x2-ax+1≥0在区间[1,2]上有解,则( )
A.a≤2 B.a≥2
C.a≥ D.a≤
D 解析:∵关于x的不等式x2-ax+1≥0在区间[1,2]上有解,∴a≤x+在x∈[1,2]上有解,即a≤(x+)max,x∈[1,2],∵函数f(x)=x+在[1,2]上单调递增,∴f(x)max=,∴a≤
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