内容正文:
第三节 不等式性质与一元二次不等式
课标解读
1.理解不等式的概念,掌握不等式的性质.
2.结合一元二次函数的图象,判断一元二次方程实根的存在性及实根的个数,了解函数的零点与方程根的关系.
3.了解一元二次不等式的现实意义.能借助一元二次函数求解一元二次不等式,并能用集合表示一元二次不等式的解集.
4.了解一元二次不等式与相应函数、方程的联系.
[对应学生用书P7]
1.实数a,b大小的比较,有以下基本事实:
2.不等式的性质
性质
别名
性质内容
注意
1
传递性
a>b,b>c⇒a>c
不可逆
2
可加性
a>b⇒a+c>b+c
可逆
3
可乘性
a>b,c>0⇒ac>bc
c的符号
a>b,c<0⇒ac<bc
4
同向
可加性
a>b,c>d⇒a+c>b+d
不可逆
5
同向
同正
可乘性
a>b>0,c>d>0⇒ac>bd;a>b>0,c<d<0⇒ac<bd
不可逆
6
可开
方性
a>b>0⇒>
n∈N+,
n≥2
特殊地,当a>b>0时,an>bn,其中n∈N+,n≥2.
两个同向不等式可以相加但不一定能相乘,例如2>-1,-1>-3,但2×(-1)>(-1)×(-3)不成立.
3.二次函数与一元二次方程、不等式的解的对应关系
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
方程ax2+bx+c=0(a>0)的根
有两个不相等的实数根x1,x2(x1<x2)
有两个相等的实数根x1=x2=-
没有
实数根
ax2+bx+c>0(a>0)的解集
{x|x<x1
或x>x2}
{x|x≠
-}
R
ax2+bx+c<0(a>0)的解集
{x|x1<
x<x2}
∅
∅
4.分式不等式与整式不等式
(1)>0(<0)⇔f(x)g(x)>0(<0);
(2)≥0(≤0)⇔f(x)g(x)≥0(≤0)且g(x)≠0.
5.简单的绝对值不等式
|x|>a(a>0)的解集为(-∞,-a)∪(a,+∞),
|x|<a(a>0)的解集为(-a,a).
解不等式ax2+bx+c>0(或<0)时不要忘记a=0时的情形.
1.判断正误
(1)一个不等式的两边同时加上或乘以同一个数,不等号方向不变.( × )
(2)一个非零实数越大,则其倒数就越小.( × )
(3)若不等式ax2+bx+c<0的解集为(x1,x2),则必有a>0.( √ )
(4)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.( × )
2.设M=2a(a-2),N=(a+1)(a-3),则有( )
A.M >N B.M ≥N
C.M<N D.M≤N
答案:A
3.(多选)设b>a>0,c∈R,则下列不等式中正确的是( )
ABC 解析:因为y=在(0,+∞)上单调递增,
所以,A正确;
因为y=在(0,+∞)上单调递减,所以>,B正确;
因为-=>0,所以>,C正确;
当c=0时,ac3=bc3,所以D不正确.
4.(2023·湖南师大附中模拟)若关于x的不等式ax2+bx+2>0的解集为,则a+b= .
答案:-14 解析:依题意知
解得∴a+b=-14.
5.(2023·江苏扬州中学月考)若关于x的一元二次不等式ax2+ax-1<0对一切x∈R恒成立,则实数a的取值范围是 .
答案:(-4,0) 解析:依题意知即∴-4<a<0.
[对应学生用书P9]
1.若b<a<0,则下列不等式:①|a|>|b|;②a+b<ab;③<2a-b中,正确的不等式有( )
A.0个 B.1个
C.2个 D.3个
C 解析:由b<a<0知|b|>|a|,a+b<0<ab,而(a-b)2>0,则有a2+b2>2ab,即<2a-b,即②③都正确.
2.(多选)下列四个条件,能推出<成立的有( )
A.b>0>a B.0>a>b
C.a>0>b D.a>b>0
ABD 解析:因为<等价于-=<0,当a>b,ab>0时,<成立,故B,D正确.又正数大于负数,A正确,C错误.
3.(2023·四川绵阳调研)若0<a<b,则下列结论正确的是( )
A.ln a>ln b B.b2<a2
C.< D.()a>()b
D 解析:由于函数y=ln x在上单调递增,又0<a<b,所以ln a<ln b,故A错误;
因为0<a<b,由不等式的性质可知,a2<b2,故B错误;
因为函数y=在上单调递减,又0<a<b,所以>,故C错误;
因为函数y=在上单调递减,又0<a<b,所以>,故D正确.
4.若a=,b=,则a b.(填“>”或“<”)
答案:< 解析:易知a,b都是正数,==log89>1,所以b>a.
考向1 不含参数的一元二次不等式的解法
【例1】 (1)(2023·湖南衡阳月考)不等式2x+3-x2>0的解集是( )
A.{x|-1<x<3}
B.{x|x>3或x<-1}
C.{x|-3<x<1}
D.{x|x>1或x<-3}
(2)求不等式0<x2-x-2≤4的解集.
(1)A 解析:(1)原不等式变形为x2-2x-3<0,即(x-3)(x+1)<0,解得-1<x<3.
(2)解:原不等式等价于
即 即
解得 借助于数轴,如图所示,
原不等式的解集为{x|-2≤x<-1或2<x≤3}.
【练1】 (多选)(2023·甘肃名校期中联考)已知关于x的不等式ax2+bx+c≥0的解集为{x|x≤-3或x≥4},则下列说法正确的是( )
A.a>0
B.不等式bx+c>0的解集为{x|x<-4}
C.不等式cx2-bx+a<0的解集为
D.a+b+c>0
AC 解析:关于x的不等式ax2+bx+c≥0的解集为(-∞,-3]∪[4,+∞),所以二次函数y=ax2+bx+c的图象开口方向向上,即a>0,故A正确;
对于B,方程ax2+bx+c=0的两根分别为-3,4,
由根与系数的关系得
解得
bx+c>0⇔-ax-12a>0,因为a>0,所以x<-12,
所以不等式bx+c>0的解集为,
故B错误;
对于C,由选项B可知
所以cx2-bx+a<0⇔-12ax2+ax+a<0⇔12x2-x-1>0⇔x<-或x>,
所以不等式cx2-bx+a<0的解集为
,故C正确;
对于D,a+b+c=a-a-12a=-12a<0,故D错误.
考向2 含参数的一元二次不等式的解法
【例2】 解不等式x2-(a+1)x+a<0.
思维
导引
学科
素养
本题主要考查逻辑推理、数学运算等学科素养
思路
点拨
将二次三项式因式分解,通过比较根的大小解不等式
解:原不等式可化为(x-a)(x-1)<0.
当a>1时,原不等式的解集为{x|1<x<a};
当a=1时,原不等式的解集为∅;
当a<1时,原不等式的解集为{x|a<x<1}.
【变式】 将本例中的不等式改为ax2-(a+1)x+1<0(a>0),求此不等式的解集.
解:不等式可化为(ax-1)(x-1)<0,
因为a>0,所以a(x-)(x-1)<0.
当a>1时,解得<x<1;当a=1时,解集为∅;
当0<a<1时,解得1<x<.
综上,当0<a<1时,此不等式的解集为;当a=1时,此不等式的解集为∅;当a>1时,此不等式的解集为.
【练2】 (2023·湖南长沙一中月考)解关于x的不等式(x-1)(ax-a+1)>0.
解:①当a=0时,原不等式可化为x-1>0,
即x>1;
当a≠0时,(x-1)(ax-a+1)=0的两根分别为1,1-.
②当a>0时,1-<1,
∴原不等式的解为x>1或x<1-.
③当a<0时,1->1,
∴原不等式的解为1<x<1-.
综上,当a=0时,原不等式的解集为{x|x>1};
当a>0时,原不等式的解集为
;
当a<0时,原不等式的解集为.
考向1 在实数集R上的恒成立问题
【例3】 若不等式(a-2)x2+2(a-2)x-4<0对任意x∈R恒成立,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,2] B.[-2,2]
C.(-2,2] D.(-∞,-2)
C 解析:当a-2=0,即a=2时,不等式为-4<0,对一切x∈R恒成立.
当a≠2时,则
即解得-2<a<2.
综上,实数a的取值范围是(-2,2].
【练3】 若不等式2kx2+kx-<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]
D 解析:当k=0时,显然成立;当k≠0时,即一元二次不等式2kx2+kx-<0对一切实数x都成立,
则解得-3<k<0.综上,所求k的取值范围是(-3,0].
考向2 在给定区间上的恒成立问题
【例4】 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.
【练4】 (2023·江苏宿迁模拟)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,+∞)
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
∴解得x<-1或x>3.
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