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第5课二次函数与一元二次方程、不等式
普查与练习5
二次函数与一元二次方程、不等式
七组题学透
1.二次函数的图像与性质
a.二次函数图像与其他函数图像的综合
(1)(湖南岳阳期末,5分)函数y=1ogx(a>0且a≠1)与函数y=(a一1)x2一2x-1在
同一平面直角坐标系中的图像可能是()
C
解析:由题意得,函数y=(a一1)x2-2x一1为图像恒过定点(0,一1)的二次函数,
B,D选项中函数图像与y轴的交点为(O,0),故B,D选项错误,对于A选项,
当函数y=logx为增函数,即>1时,二次函数的图像开口向上,此时其对称轴
为直线x=一
-2
1
>0,在y轴的右侧,故A选项错误,对于C选项,
2(a-1)a-1
当函数y=logx为减函数,即O<a<1时,二次函数的图像开口向下,此时其对称
轴为直线x=
<0,在y轴的左侧,故C选项正确,故选C
a-1
b.二次函数的单调性问题
(2)(山西朔州期中,5分)若函数x)=ar2+2x一3在区间(一∞,4)上单调递增,则
实数a的取值范围为(
A+
B.4
+∞
c/9 D
解析:当a=0时,函数x)=2x-3是一次函数,且在区间(一∞,4)上单调递增;
当a>0时,二次函数fx)=2+2x一3的图像开口向上,在定义域R上先单调递
减后单调递增,所以在区间(一∞,4)上不可能是单调递增的:当α<0时,二次函
数x)=m2+2x-3的图像开口向下,在定义域R上先单调递增后单调递减,函
1
数)的图像的对称轴方程为x=一,要使函数x)在区间(一∞,4)上是单调递增
的,则厂a
≥4,解得-,≤a0综上可得,
1
≤a≤0,即实数a的取值范围为
4
a<0
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(3)(2026改编,12分)已知函数x)=x2+2a+3,x∈[-4,6].
(I)当a=1时,求0的单调区间;
(Ⅱ)若y=fx)在区间[一4,6上是单调函数,求实数a的取值范围:
(山⑩若y=x)在区间[一4,6上存在单调递增区间,求实数a的取值范围,
解:(I)当a=1时,x)=x2+2x+3,
所以fxD=x2+2+3,x∈[-4,6].
易知函数y=x2+2+3在R上为偶函数,且当x>0时,函数单调递增,
所以当x<0时,函数y=x2+2x+3单调递减,
所以xD的单调递减区间是[一4,0],单调递增区间是(0,6].(4分)
(Ⅱ)由于函数x)的图像开口向上,对称轴是直线x=一a,所以要使y=fx)在[一
4,6]上是单调函数,应满足-a≤一4或-a≥6,即a≥4或a≤一6,所以实数a
的取值范围为(一∞,一6]U[4,+∞).(8分)
(D由于函数fx)的图像开口向上,对称轴是直线x=一a,所以要使y=fx)在区间
[一4,6上存在单调递增区间,只需-a<6,即a>一6,所以实数a的取值范围
为(-6,+∞).(12分)
c.二次函数的最值问题
(4)(2026汇编,25分)已知二次函数x)=x2+bx+c
(I)令b=-2,c=-3
(i)求函数x)在t,1+21上的最值:
(i)若函数x)在[t,t+2]上的最大值为0,求满足条件的t的值:
(i)若函数f)在[一3,m]上的最大值为12,最小值为一4,求实数m的取值范围。
(冷c=1-2
b
(i)若函数x)在[0,1]上的最小值为0,求b的值:
(i)若对于任意x∈[b,b+2],都有>2恒成立,求实数b的取值范围.
解(I)(i)由题知x)=2-2x一3=x一1)2一4,其图像开口向上,且对称轴为直
线x=1.
①若t≥1,则函数x)在[t,t+2]上单调递增,所以函数x)的最小值为0=2一21
-3,最大值为.t+2)=(1+2-12-4=+2t-3.(1分)
②若+2≤1,即t≤一1,则函数x)在[t,+2]上单调递减,所以函数x)的最小
值为f什2)=+2-3,最大值为0=-2t-3.(2分)》
③若一1<K1,则函数x)在[,1]上单调递减,在(1,t+2]上单调递增,所以函数
x)的最小值为1)=一4当什2-1≥1一t,即0≤t长1时,函数fx)的最大值为f
+2)=2+2t-3:当-1<t0时,函数x)的最大值为f)=-21-3.(4分)》
综上,当t≥1时,函数x)的最小值为2-2一3,最大值为2+2t-3:
当≤一1时,函数fx)的最小值为+2t一3,最大值为-2t-3:
当0≤长1时,函数fx)的最小值为一4,最大值为+2t-3:
当一1<0时,函数fx)的最小值为一4,最大值为卫-21-3.(5分
(i)由x)=x2-2x-3=0,解得x=3或x=一1,要使函数的最大值为0,需满足
2或生即1=-1或=1,所以清足条件的:的值为-1碳100
分)
(ii)因为x)=2-2x一3=(x一12一4,所以当x=1时,函数x)取得最小值一4.
令x2一2x一3=12,解得,1=一3,2=5,画出函数图像如图所示.
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f()=x2-2x-3
10
6
10
由图可知,要使函数x)在[一3,m上的最大值为12,最小值为一4,m需满足
1≤m≤5,所以实数m的取值范围为[1,5].(15分)
b
b
(ⅢXi)因为函数=2+x+1-一3k+2P+1一
,所以函数x)的图像的
2
2
42
b
对称轴为直线x=一?且开口向上.下面根据对称轴与区间的位置关系分三种情
况讨论:
①当
20,即6≥0时,函数在区间[0,1]止是塔函数,所以网m=0=1
6
b
则1-三0,解得6=2满足条件,(17分
②当0<1,即-2b-0时,函数)在区间0
上是增函数,
所以m-升专
b2b
月1.5则1年名0,解得b=-1+5或b=1中
V5,均不满足条件:(18分)
③当。≥1,即b≤-2时,函数在区间0,1]止是减函数,所以血二)=
2
1+6+12司
=2+2,则+2=0,解得b=一4,满足条件.(19分)
综上,b的值为2或-4.(20分)
(i)若对任意x∈[b,b十2],x少2恒成立,则当x∈[b,b+2]时,x)mm>2
(1)可知函数)的图像的对称结为直线x=名且开口向上.下面根据对称轴
b
的位置分三种情况讨论:
①当-≤6,即b≥0时,函数)在区间b,b+2止单调递增,所以9三
E2咖+1名所以26+12,即6-b-20,解得683成b1十3因
8
8
为b≥0,所以b1+3
(22分)
8
6+2,即0时函数网在区同6,单调递减,在
6
②当b<
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b
b2 b
42
2一4×,0,所以不等式无解.(23分)
4
4
回当一≥b+2,即b≤一时,函数在区间b,b+2止单调递减,所以x
-6+2-6+2+6+2+1分2冰++5,所以25+号+s2,用+
b
11
116+6=46+3X6+20,解得b<-2或b-因为6≤-子所以6<-2
3
综上可知,b的取值范围为-。,-2中,+5分
8
(⑤(经典题,5分)已知函数fx=x2+(a一4)x+1+r2-a+1当a=1时,函数x)
的最小值为
;若函数的最小值为则实数a的值为
解析:当a=1时,f)=x2-3xr+1+2-x+1
3
.9=2x2-4r+2=2x-12≥0,
.函数x)的最小值为1)一0
令gx)=x2-ax十1,则4=a2-4
当4=a2-4≤0,即-2≤a≤2时,g()≥0,此时x)=x2+(a-4)r+1+x2-a+
1=2x2-4x+2=2-1)2≥0,
六函数的最小值为)=0≠?不满足条件,
当4=a2-4>0,即a<-2或a>2时,易得方程2-m+1=0的两个根为1=
a-Va2-4
_a+Va2-4
X2=
2
2
则当x∈1,2]时,gx)≤0,
当x∈(-∞,)U(2,+∞)时,gx)P0
x)=
2r2-4x+2,x>x2或x<n,
(2a-4)x,n≤x≤2
若a<-2,则1<x2<0
1
:1∈62,+∞)且0)=0
∴,不满足条件
若a>2,则0<x1<1,2>1,2a-40,
.当xe出,+∞)时,x)单调递增,当x∈(一∞,)时,f)单调递减,
画数的最小植为=0。小9三台甲:
22
=Va2-4,平方
2a2-56a+65
5
13
13
化简可得
(a-2)2
-0,解得a-、或a=
当a=二时,a
1
0不满
2
6
6
2a-4
足题意,舍去
综上所述,实数a的值为故答案为0:2
2.一元二次方程根的分布及根与系数的关系
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a.一元二次方程根的分布所限定的条件
(6(经典题,7分)设a∈R,关于x的一元二次方程7x2-(a+13x+a2-a-2=0有
两个实数根x1,x2,且0<<1<2,求a的取值范围.
解:设函数f)=7x2-(a+13)x+a2-a-2,其图像开口向上.(1分)
f(0)>0,
a2-a-2>0,
由题意知f(1)<0,即7-(a+13)十a2-a-2<0,
(4分)
f(2)>0,
|7×22-2(a+13)+a2-a-2>0,
a<-1或a>2,
解得-2<a<4,
(5分)
a<0或a>3,
.-2<a<-1或3<a<4,
.a的取值范围为(-2,一1)U(3,4).(7分)
b.一元二次方程根与系数的关系
(7(辽宁辽东月考5分)若ab是方程x2+3x-2026-0的两个实数根则a2+4a十b=
解析:因为a,b是方程x2+3x-2026=0的两个实数根,
所以a2+3a=2026,a+b--3,
则a2+4a+b=a2+3a+a+b=2026-3=2023
故答案为2023
(⑧)(多选)广东联考,6分)甲、乙两人解关于x的方程2+b2x十c=0时,甲写错
17
了常数b,得到的根为x=一2或x=10g子乙写错了常数c,得到的根为x=0
或x=1,则下列是原方程的根的是()
A.x=-1B.x=1C.x=0D.x=2
解析:令t=2>0,原方程可化为1+-+c=0,即2+ct+b=0.①
甲写错了常数b,故由甲得到的根可以得到正确的c的值.
17
为甲得到的根为x二一2或0g1,所以对应的一或,由两根之和可得6
17,19
4+
乙写错了常数c,故由乙得到的根可以得到正确的b的值,
因为乙得到的根为x=0或x=1,所以对应的t=1或2,由两根之积可得b=2
9
将得到的b,c的值代入①式可得方程2--+2=0,解得t=-或4,均满足题意,
故2r=-或4,解得x=-1或2.故选AD
3.常见不等式的求解
a.不含参数的一元二次不等式的解法
(9)(2026改编,5分)设x∈R,使不等式一x2一3x+4>0成立的x的取值范围为
解析:-x2-3x+40,2+3x-40,
.(c+40x-10,.-4x<1,
.原不等式的解集为{一4<1}.
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b.含参数的一元二次不等式的解法
(10)(辽宁沈阳月考节选,8分)解关于x的不等式r2+(a-1)x一1≤0(a∈R)
解:当a=0时,不等式化为一x一1≤0,不等式的解集为{xr≥一1}.(1分)
当a≠0时,原不等式化为(x一1)x十1)≤0
当a>0时,不等式即为k
c十1)≤0,不等式的解集为x-1≤x≤}.(2分)
0
当a<0时,不等式即为一
/+10≥0
O当-1,即-1<a<0时,不等式的解集为x≤或x之≥-1:
②当-1,即a<-1时,不等式的解集为x:≤-1或x之
a
③当--1,即a=-1时,原不等式化为十1y≥0,此时不等式的解集为R6
a
分)
综上所述,当a>0时,不等式的解集为{x一1≤x≤-}:当a=0时,不等式的解
集为≥-13:当-1<a<0时,不等式的解集为a≤-或x≥-1:当a=-1
时,不等式的解集为R:
当a<一1时,不等式的解集为{x≤-1或x≥-}.(8分)
0
c.已知一元二次不等式的解集求参数的问题
(11)(北京通州区月考,4分)若不等式x2+a+1<0的解集为空集,则k的取值范
围是()
A.-2≤k≤2B.k≤-2或k≥2
C.-2k2D.k<-2或心2
解析:,不等式x2+十1<0的解集为空集,
.4=2-4≤0,
.一2≤k≤2.故选A
(12)(河南郑州金水区月考,5分)若不等式a2-bx+c>0的解集为{一1<x<2},
则不等式m2+x+c>0的解集为
解析:,不等式ar2一bx十c>0的解集为x-1<x<2},
.方程r2-bx+c=0的解为1=一1,龙2=2,且a<0
将x=-1,2代入方程,得@+b十c=0,
4a-2b+c=0,
由此可知方程a2+bx+c=0的解为=一2,=1,
.不等式2+bx十c>0的解集为{x一2<x<1}.
故答案为{x一2<x<1}.
d.分式不等式的解法
a32026汇编,10分X1)不等式x+2
≤0的解集为
1-3x
x-1
(Ⅱ)不等式
≤1的解集为
·(河北石家庄新华区模拟)
x+2
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/(x+2)(3x-1)≥0,
解析:(1)原不等式等价于1二x≠0,
解得>或x≤一2,所以原不等式的解集为-,一2心作+
31
x-1
x3
(Ⅱ)将原不等式移项可得
x+2
1<0,化简得+2
0,该不等式等价于
((x-3)(x+2)≤0,
{x+2≠0,
解得一2x≤3,即不等式的解集为(一2,3].故答案为
(-2,3].
e.一元高次不等式的解法
x-2
(14)(经典题,5分)不等式
>0的解集是
2+3x+
x-2
x-2
解标2+3x+2
0台
Gx+2)x+1)06-2+2)(+1)小0,∴原不等式对
应的方程x一2)(x+2)(x+1)=0的根为2,一2,一1,在数轴上标根并穿线,如图
所示
由穿针引线法,得不等式
x-2
2+3x+
>0的解集是{d-2<-1或x>2}.
4.一元二次不等式的恒成立问题
a.一元二次不等式在实数范围内的恒成立问题
15江苏徐州模拟,5分)若关于x的不等式一8r+20
<0对任意x∈R恒成立,
3
2a2+a一8
则实数k的取值范围为()
A.(-3,0
B.(-∞,-3)U(0,+∞)
C.(-3,0
D.(-∞,-3)U[0,+∞)
解析:因为x2-8x+20=(c-4)2+40,
所以不等式0一8x+20
3
<0对任意x∈R恒成立等价于2a2+a一-<0对任意x∈R
3
2a2+a一8
8
恒成立
当k=0时,一。0对任意x∈R恒成立.
P
当k≠0时,要使262+
3
<0对任意x∈R恒成立,
8
k<0,
只需
解得-3<0
综上可知,k∈(-3,0].故选C
b.一元二次不等式在给定区间上的恒成立问题
(162026汇编,10分)已知函数x)=2+bx+c(a≠0,a,b,c∈R).
①若b=c=1,且f)≥0在区间[1,2]上恒成立,则a的取值范围是
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②若a=1,c=-1,且对于任意x∈[b,b+1],都有fx)0成立,则实数b的取
值范围是
解析:①(法一)b=c=1,∴9)=2十x十1。
f)≥0在区间[1,2]上恒成立,即a≥一
在区间[1,2]上恒成立,即a≥
【+e.斗
“函数)广一位+在区间,2止单调递增,
=+在区间1,2止的最大值为+
侧≥0在l,2上恒成立等价于a≥一4
区a≠0,a的取值范围是子00,+
(法二)已知fx)=a2+x+1≥0(a≠0)在区间[1,2]上恒成立,
当o>0时,一0,则区间,2习在抛物线y=对称轴x=
1
的右侧,x)
2a
2a
在[1,2]上单调递增,∴.要使f)≥0在区间[1,2]上恒成立,只需1)=a+2≥0,
解得a≥-2,.a>0
当a<0时,
2a0在[山,2习内有单调性或先增后减,“要使9≥0在区
同,止恒限立、只(侣,8.解得≥子子0
3
综上所述,a的取值范围是子0U0.十),
3
②由二次函数x)=x2+bx二1的图像开口向上,可知若对于任意x∈b,b+1],
都有x)0成立,则函数fx)=x2+bx一1在区间[b,b+1]的端点处取值均小于0
即可,不需再考虑对称轴的位置,
8+0+5+6+)-10
解得-2b0
∴.实数b的取值范围是
20
C.一元二次不等式在给定参数范围时的恒成立问题
(17)(经典题,10分)已知函数x)=2+br十c满足-1)=0.
(I)若x)=-1一x),且对任意a∈一3,一1]都有x)+x+1>0,求x的取值范
围;
()是否存在实数a,b,c,使得不等式x≤)≤2+1)对一切实数x都成立?
若存在,请求出a,b,c的值;若不存在,请说明理由
解:(I)由f)=尤-1-x)得0)=-1)=0,即c=a一b+c=0,所以a=b,c=
0,此时x)=x2+x)+x+1=2+(a+1x+1.(1分)
构造函数g(a)=2+(a+1x+1=(r2+x)a+x+1,
因为对任意a∈[-3,一1]都有x)+x+1>0,
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所以g(-3)=-362+)+x+1>0,且g(-1)=-62+x)+x+1>0,可得-1<x<3
且-1<x<1,
所以-1<<了即x的取值范围是1,4分》
(国存在,c6分
由x≤)≤+1)对一切实数x都成立,得1≤)≤×(2+1)户)-1
由-1)=a-b+c=0,1)=a+b+c=1,
解得6分十:月
11
即)=m++2a6分)
1.1
由f)-x=aa2-
十2一a≥0对一切实数x都成立,可得a0且
6-小o
111
,因此c一244
将a=c一子6代入网+,不等式也恒成立,所以a=6子b=00
1
2
2
分
5.一元二次不等式的能成立问题
a.由一元二次不等式在实数范围内有解求参数范围
(18)(广东梅州期中,5分)若关于x的不等式(a2-4)r2+(a+2r一1≥0的解集不为
空集,则实数a的取值范围为()
A-2.
B-2
61
C.(-∞,
、+
0.
D.(-,-2u5+
解析:根据题意,分两种情况讨论:
①当a2-4=0,即a=±2时,
若a-2,则原不等式为4-1≥0,解得x之子
所以不等式的解集为≥寻
不是空集,符合题意;
若a=一2,则原不等式为-1≥0,无解,不符合题意。
②当2-4≠0,即a≠+2时,
若(a2-42+(a+2x-1≥0的解集是空集,则有二40,
4=(a+2)2+4(a2-4)<0,
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解得一2<a了
6
6
则当不等式(a2-4)x2+(a+2)x-1≥0的解集不为空集时,有a<-2或a≥-且
a≠2
综上可知,实数a的取值范围为(-∞,一2)U
6
故选C
b.由一元二次不等式在区间上有解求参数范围
(19)(吉林通化月考,5分)若关于x的不等式2x2一8x一4-a>0在[1,4]上有解,则
实数a的取值范围是()
A.(-∞,-4)B.(-4,+∞)
C.(-12.+∞)D.(-∞,-12)
-8
解杨法一)令函数x)=2x2一8x一4一a,其图像开口向上,且对称轴x=
2X2
=2
在区间[1,4内,∴.只需在区间[1,4的端点处的函数值1),4)中的最大值大于
0,即可保证不等式2xr2-8x-4一a>0在区间[14]内有解又.,2-1<4-2∴.只需f4)>0
即可,.2×42-8×4一4-a>0,∴.a<4,即a的取值范围为(一∞,一4).故选A
(法二)设fx)=2x2-8x一4要使22-8x一4-a>0在[14上有解只需使a<2r2-8xr
一4在[1,4]上有解,则只需使a<[优x)]mx,x∈[1,4,
,f=2x2-8x-4=26c-2)2-12,.抛物线y=fx)的对称轴为直线x=2,.fx)
在区间[1,4]上的最大值在距离对称轴较远的端点处取得,即[优x]mx=4=一4,
∴.a<-4故选A
c.由一元二次不等式有整数解求参数范围
(20)(经典题,5分)关于x的不等式2一2(m+1)x十4m≤0的解集中恰有4个正整
数,则实数m的取值范围是()
A53
c-1,-2
1,3
解析:原不等式可化为(x一2)x-2m)≤0
若m<1,则不等式的解集是[2m,2],其中最多有2个正整数,不符合题意;
若m=1,则不等式的解集是2},不符合题意;
若m>1,则不等式的解集是[2,2m,其中的4个正整数分别是2,3,4,5
令5≤2m<6,
解得亏m3
综上,实数m的取值范围是
23故选B
6.一元二次不等式与函数的综合问题
(21)(经典题,5分)已知x)是定义域为R的偶函数,当x≥0时,x)=x2一4r,
那么不等式x十2)5的解集是
解析令x0,则->0,x≥0时,fx)=x2-4x,一x)=(-x-4(一x)=x2+
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