内容正文:
第二章 不等式
第3讲 一元二次不等式
的解法
1.会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根的个数,了解函数的零点与方程根的关系.2.了解一元二次不等式的现实意义.3.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.借助一元二次函数的图象,了解一元二次不等式与相应函数、方程的联系.
基础知识整合
核心考向突破
课时作业
目录
基础知识整合
1.三个“二次”之间的关系
两相异
两相等
没有
基础知识整合
5
x<x1,或
x>x2
R
x1<x<x2
∅
∅
基础知识整合
6
f(x)g(x)>0(<0)
2.分式不等式与整式不等式的关系
基础知识整合
7
一元二次不等式恒成立的条件
(1)ax2+bx+c>0(a≠0)恒成立的充要条件是:a>0且b2-4ac<0(x∈R).
(2)ax2+bx+c<0(a≠0)恒成立的充要条件是:a<0且b2-4ac<0(x∈R).
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12
5.不等式mx2+mx+1>0对一切x∈R恒成立,则实数m的取值范围是_______.
[0,4)
基础知识整合
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核心考向突破
考向一 一元二次不等式的解法
角度1 不含参数的一元二次不等式
解下列不等式:
(1)2x2+5x-3<0;(2)-3x2+6x≤2;(3)9x2-6x+1>0;(4)x2<6x-10.
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核心考向突破
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解一元二次不等式的一般方法和步骤
核心考向突破
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解下列不等式:
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核心考向突破
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角度2 含参数的一元二次不等式
解关于x的不等式ax2-2≥2x-ax(a∈R).
核心考向突破
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核心考向突破
22
核心考向突破
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解含参数的一元二次不等式时分类讨论的方法
(1)当二次项系数中含有参数时,应讨论二次项系数是等于0,小于0,还是大于0,然后将不等式转化为一次不等式或二次项系数为正的形式.
(2)当不等式对应的一元二次方程的根的个数不确定时,讨论判别式Δ与0的关系.
(3)确定无根时可直接写出解集;确定方程有两个根时,要讨论两根的大小关系,从而确定解集形式.
核心考向突破
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解关于x的不等式:x2-(a2+a)x+a3>0.
核心考向突破
25
角度3 可化为一元二次不等式的分式不等式
核心考向突破
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核心考向突破
27
分式不等式的求解策略
核心考向突破
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核心考向突破
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考向二 三个“二次”之间的关系
核心考向突破
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核心考向突破
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(2)已知关于x的不等式(x+2)(x-4)+a<0(a<0)的解集是(x1,x2)(x1<x2),且x2-x1=10,则a=_______.
-16
核心考向突破
32
(1)一元二次方程的根就是对应一元二次函数的零点,也是对应一元二次不等式解集的端点值.
(2)给出一元二次不等式的解集,相当于知道了对应二次函数图象的开口方向及与x轴的交点,可以利用根或根与系数的关系求待定系数.
核心考向突破
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(2025·山西临汾模拟)已知二次函数y=
x2+bx+c的图象如图所示,则不等式bx2-cx+3≤0的解
集为_____________________.
解析:根据二次函数y=x2+bx+c的图象可知,-1,2为方程x2+bx+c=0的两根,故-1+2=-b,-1×2=c,即b=-1,c=-2,则bx2-cx+3≤0,即-x2+2x+3≤0,即x2-2x-3≥0,也即(x-3)(x+1)≥0,解得x≥3或x≤-1.故原不等式的解集为(-∞,-1]∪[3,+∞).
(-∞,-1]∪[3,+∞)
核心考向突破
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考向三 一元二次不等式恒(能)成立问题
角度1 在R上的恒成立问题
1
已知关于x的不等式kx2-6kx+k+8≥0对任意x∈R恒成立,则k的取值范围是( )
A.[0,1] B.(0,1]
C.(-∞,0)∪(1,+∞) D.(-∞,0]∪[1,+∞)
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核心考向突破
36
一元二次不等式在R上恒成立的条件
不等式类型 恒成立条件
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
核心考向突破
37
若关于x的不等式(a-2)x2+2(a-2)x-4<0对一切实数x恒成立,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,2] B.(-∞,-2)
C.(-2,2) D.(-2,2]
核心考向突破
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角度2 在给定区间上的恒成立问题
(1)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,+∞)
核心考向突破
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(2)若对于x∈[1,3],mx2-mx+m-6<0(m≠0)恒成立,则m的取值范围是
__________________.
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核心考向突破
41
在给定区间上的恒成立问题的求解方法
(1)若f(x)>0在集合A中恒成立,即集合A是不等式f(x)>0的解集的子集,可以先求解集,再由子集的含义求解参数的值(或范围).
(2)转化为函数值域问题,即已知函数f(x)的值域为[m,n],则f(x)≥a恒成立⇒f(x)min≥a,即m≥a;f(x)≤a恒成立⇒f(x)max≤a,即n≤a.
(3)对于以下两种题型,可以利用二次函数在端点m,n处的取值特点确定不等式求范围.
①ax2+bx+c<0(a>0)对x∈[m,n]恒成立;
②ax2+bx+c>0(a<0)对x∈[m,n]恒成立.
核心考向突破
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提醒:一般地,知道谁的范围,就选谁当主元;求谁的范围,谁就是参数.如本例(1)中建立关于p的函数,x为参数,本例(2)中建立关于x的函数,m为参数.
核心考向突破
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核心考向突破
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2.已知函数f(x)=x2-4x-4.若f(x)<1在区间(m-1,-2m)上恒成立,则实数m的取值范围是________.
核心考向突破
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角度3 不等式能成立或有解问题
已知关于x的不等式ax2-2x+3a<0在(0,2]上有解,则实数a的取值范围是( )
核心考向突破
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核心考向突破
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解决不等式能成立问题的策略一般是转化为函数最值,即a>f(x)能成立⇒a>f(x)min;a≤f(x)能成立⇒a≤f(x)max.
核心考向突破
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若存在x∈[0,1],使x2+(1-a)x+3-a>0成立,则实数a的取值范围是__________.
(-∞,3)
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3.(2025·福建泉州模拟)设m+n>0,则关于x的不等式(m-x)(n+x)>0的解集是( )
A.{x|x<-n,或x>m} B.{x|-n<x<m}
C.{x|x<-m,或x>n} D.{x|-m<x<n}
解析:不等式(m-x)(n+x)>0可化为(x-m)·(x+n)<0,因为m+n>0,所以m>-n,所以原不等式的解集为{x|-n<x<m}.故选B.
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5.(2024·广东佛山模拟)已知a,b,c∈R且a≠0,则“ax2+bx+c>0的解集为{x|x≠1}”是“a+b+c=0”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
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7.(2024·广西南宁一模)若关于x的不等式x2-4x-a>0在区间(1,5)内有解,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,5) B.(5,+∞)
C.(-4,+∞) D.(-∞,4)
解析:设f(x)=x2-4x-a,则f(x)的图象开口向上,对称轴为直线x=2,所以要使不等式x2-4x-a>0在区间(1,5)内有解,只要f(5)>0即可,即25-20-a>0,得a<5,所以实数a的取值范围为(-∞,5).
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三、填空题
12.不等式2x2-3|x|-35>0的解集为_________________.
{x|x<-5,或x>5}
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13.(2025·四川绵阳模拟)若关于x的不等式x2-(m+2)x+2m<0的解集中恰有4个整数,则实数m的取值范围是___________________.
[-3,-2)∪(6,7]
解析:不等式x2-(m+2)x+2m<0,即(x-2)(x-m)<0,当m>2时,不等式的解集为(2,m),此时要使解集中恰有4个整数,这4个整数只能是3,4,5,6,故6<m≤7;当m=2时,不等式的解集为∅,此时不符合题意;当m<2时,不等式的解集为(m,2),此时要使解集中恰有4个整数,这4个整数只能是-2,-1,0,1,故-3≤m<-2,故实数m的取值范围是[-3,-2)∪(6,7].
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四、解答题
15.某企业用1960万元购得一块空地,计划在该空地上建造一栋x(x≥8)层,每层2800平方米的楼房,经测算,该楼房每平方米的平均建筑费用为565+70x(单位:元).
(1)若该楼房每平方米的平均综合费用不超过2000元,则该楼房最多建多少层?
(2)当该楼房建多少层时,每平方米的平均综合费用最少?最少为多少元?
注:综合费用=建筑费用+购地费用.
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R
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
一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0)的根
有 实根x1,x2(x1<x2)
有 实根x1=x2=-eq \f(b,2a)
实数根
ax2+bx+c>0(a>0)的解集
{x|
}
eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1( ,_______))))
ax2+bx+c<0(a>0)的解集
{x| }
x≠-eq \f(b,2a)
(1)eq \f(f(x),g(x))>0(<0)⇔ .
(2)eq \f(f(x),g(x))≥0(≤0)⇔ .
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(f(x)g(x)≥0(≤0),,g(x)≠0))
1.不等式4x2+4x+1≤0的解集为( )
A.∅
B.R
C.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x=\f(1,2)))))
D.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x=-\f(1,2)))))
解析:因为4x2+4x+1=(2x+1)2,所以4x2+4x+1≤0的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x=-\f(1,2))))).
2.(人教A必修第一册习题2.3 T3改编)已知集合A=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(\f(x-2,x+2)≤0)))),B={x|x2-3x<0},则A∪B=( )
A.{x|x≤2,或x≥3}
B.{x|-2<x<3}
C.{x|0<x≤2}
D.{x|x≤-2,或x≥3}
解析: eq \f(x-2,x+2)≤0,则(x-2)(x+2)≤0,且x+2≠0,解得-2<x≤2,则A={x|-2<x≤2},B={x|x(x-3)<0}={x|0<x<3},则A∪B={x|-2<x<3}.故选B.
3.若0<t<1,则关于x的不等式(t-x)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,t)))>0的解集为( )
A.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1,t)<x<t))))
B.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x>\f(1,t),或x<t))))
C.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x<\f(1,t),或x>t))))
D.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(t<x<\f(1,t)))))
解析:因为0<t<1,所以t<eq \f(1,t),所以(t-x)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,t)))>0⇔(x-t)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,t)))<0,解得t<x<eq \f(1,t).故选D.
4.(人教B必修第一册习题2-2B T7改编)不等式ax2+bx+2>0的解集是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2),\f(1,3))),则a+b的值是________.
解析:由题意知-eq \f(1,2),eq \f(1,3)是ax2+bx+2=0的两根,则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)+\f(1,3)=-\f(b,a),,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)))×\f(1,3)=\f(2,a),))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a=-12,,b=-2,))所以a+b=-14.
解析:当m=0时,显然成立;当m≠0时,由已知得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m>0,,Δ=m2-4m<0,))解得0<m<4.综上,实数m的取值范围是[0,4).
解:(1)∵Δ=49>0,∴方程2x2+5x-3=0有两个实数根,
解得x1=-3,x2=eq \f(1,2),画出函数y=2x2+5x-3的图象,如图①所示.
由图可得原不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(-3<x<\f(1,2))))).
(2)原不等式等价于3x2-6x+2≥0.
∵Δ=12>0,
∴方程3x2-6x+2=0有两个实数根,解得x1=eq \f(3-\r(3),3),x2=eq \f(3+\r(3),3),画出函数y=3x2-6x+2的图象,如图②所示,由图可得原不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x≤\f(3-\r(3),3),或x≥\f(3+\r(3),3))))).
(3)∵Δ=0,∴方程9x2-6x+1=0有两个相等的实数根,解得x1=x2=eq \f(1,3),画出函数y=9x2-6x+1的图象如图③所示.由图可得原不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x≠\f(1,3))))).
(4)原不等式等价于x2-6x+10<0,∵Δ=-4<0,∴方程x2-6x+10=0无实数根,画出函数y=x2-6x+10的图象如图④所示,由图象可得原不等式的解集为∅.
(1)-x2+2x-eq \f(2,3)>0;(2)-1<x2+2x-1≤2.
解:(1)两边都乘以-3,得3x2-6x+2<0,
因为3>0,且方程3x2-6x+2=0的解是x1=1-eq \f(\r(3),3),x2=1+eq \f(\r(3),3),
所以原不等式的解集是eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(1-\f(\r(3),3)<x<1+\f(\r(3),3))))).
(2)原不等式等价于eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x2+2x-1>-1,,x2+2x-1≤2,))即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x2+2x>0, ①,x2+2x-3≤0, ②))
由①得x(x+2)>0,所以x<-2或x>0;
由②得(x+3)(x-1)≤0,所以-3≤x≤1.
画出数轴,如图,
可得原不等式的解集为{x|-3≤x<-2,或0<x≤1}.
解:原不等式可化为ax2+(a-2)x-2≥0,
即(ax-2)(x+1)≥0.
①当a=0时,原不等式化为x+1≤0,解得x≤-1.
②当a>0时,原不等式化为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(2,a)))(x+1)≥0,解得x≥eq \f(2,a)或x≤-1.
③当a<0时,原不等式化为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(2,a)))(x+1)≤0.
当eq \f(2,a)>-1,即a<-2时,解得-1≤x≤eq \f(2,a);
当eq \f(2,a)=-1,即a=-2时,解得x=-1满足题意;
当eq \f(2,a)<-1,即-2<a<0时,解得eq \f(2,a)≤x≤-1.
综上所述,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eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x≥\f(2,a),或x≤-1))));
当-2<a<0时,原不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(\f(2,a)≤x≤-1))));
当a=-2时,原不等式的解集为{-1};
当a<-2时,原不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(-1≤x≤\f(2,a))))).
解:原不等式化为(x-a)(x-a2)>0.
①当a2-a>0,即a>1或a<0时,解不等式,得x>a2或x<a;
②当a2-a<0,即0<a<1时,解不等式,得x<a2或x>a;
③当a2-a=0,即a=0或a=1时,解不等式,得x≠a.
综上,当a>1或a<0时,原不等式的解集为{x|x>a2,或x<a};
当0<a<1时,原不等式的解集为{x|x<a2,或x>a};
当a=0或a=1时,原不等式的解集为{x|x≠a}.
解关于x的不等式eq \f(ax,x-1)<1(a>0).
解:eq \f(ax,x-1)<1⇔eq \f((a-1)x+1,x-1)<0⇔[(a-1)x+1](x-1)<0.
①当a=1时,容易解得x<1;
②当a>1时,原不等式可化为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(1,a-1)))(x-1)<0,解得eq \f(1,1-a)<x<1;
③当0<a<1时,eq \f(1,1-a)-1=eq \f(a,1-a)>0,所以eq \f(1,1-a)>1,
原不等式可化为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,1-a)))(x-1)>0,解得x<1或x>eq \f(1,1-a).
综上,当0<a<1时,原不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x<1,或x>\f(1,1-a)))));
当a=1时,原不等式的解集为{x|x<1};
当a>1时,原不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1,1-a)<x<1)))).
(1)分式不等式的求解思路是把分式不等式转化为整式不等式,对于形如eq \f(f(x),g(x))>m的分式不等式,一般应遵循“移项—通分—化乘积”的原则进行求解.
(2)解不等式eq \f(f(x),g(x))>m时,不要直接在不等式两边同乘以分母g(x),以达到去分母化为整式不等式f(x)>mg(x)的形式进行求解,因为g(x)的符号不确定,这种变形是不等价的.
eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2),2))∪(2,3]
(2025·陕西商洛模拟)不等式eq \f(x-1,(x-2)2)≥2的解集是____________.
解析:原不等式可化为eq \f((x-1)-2(x-2)2,(x-2)2)=eq \f((-2x+3)(x-3),(x-2)2)≥0,有(-2x+3)(x-3)≥0且x-2≠0,解得eq \f(3,2)≤x≤3且x≠2,故原不等式的解集为eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2),2))∪(2,3].
(1)(多选)已知关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为(-∞,-2)∪(3,+∞),则下列说法中正确的是( )
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\co1(-∞,-\f(1,3)))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),+∞))
解析:∵关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为(-∞,-2)∪(3,+∞),∴a>0,A正确;易知-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\{(\a\vs4\al\co1(-2+3=-\f(b,a),,-2×3=\f(c,a),))则b=-a,c=-6a,则a+b+c=-6a<0,C错误;不等式bx+c>0即为-ax-6a>0,解得x<-6,B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正确.
解析:因为关于x的不等式(x+2)(x-4)+a<0(a<0)的解集是(x1,x2)(x1<x2),所以x1,x2是一元二次方程x2-2x-8+a=0的两个根,所以x1+x2=2,x1x2=a-8,所以x2-x1=eq \r((x2+x1)2-4x1x2)=2eq \r(9-a)=10,解得a=-16.
解析:当k=0时,不等式kx2-6kx+k+8≥0可化为8≥0,其恒成立;当k≠0时,要满足关于x的不等式kx2-6kx+k+8≥0对任意x∈R恒成立,只需eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(k>0,,Δ=36k2-4k(k+8)≤0,))解得0<k≤1.综上,k的取值范围是[0,1].
解析:当a=2时,不等式(a-2)x2+2(a-2)x-4<0可化为-4<0,恒成立;当a≠2时,要使关于x的不等式(a-2)x2+2(a-2)x-4<0恒成立,只需eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a<2,,4(a-2)2-4(a-2)×(-4)<0,))解得-2<a<2.综上,实数a的取值范围是(-2,2].故选D.
解析:不等式x2+px>4x+p-3可化为(x-1)p+x2-4x+3>0,令f(p)=(x-1)p+x2-4x+3(0≤p≤4),则
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(f(0)=x2-4x+3>0,,f(4)=4(x-1)+x2-4x+3>0,))解得x<-1或x>3.
解析:由已知得,meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,2)))eq \s\up12(2)+eq \f(3,4)m-6<0(m≠0)在x∈[1,3]上恒成立.
解法一:令g(x)=meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,2)))eq \s\up12(2)+eq \f(3,4)m-6(m≠0),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<eq \f(6,7),则0<m<eq \f(6,7).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eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(m\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(m<0,或0<m<\f(6,7))))).
eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(m\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(m<0,或0<m<\f(6,7)))))
解法二:因为x2-x+1=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,2)))eq \s\up12(2)+eq \f(3,4)>0,又因为m(x2-x+1)-6<0,所以m<eq \f(6,x2-x+1).因为函数y=eq \f(6,x2-x+1)=eq \f(6,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,2)))\s\up12(2)+\f(3,4))在[1,3]上的最小值为eq \f(6,7),所以只需m<eq \f(6,7)即可.因为m≠0,所以m的取值范围是eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(m\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(m<0,或0<m<\f(6,7))))).
1.(2025·湖北武汉模拟)若命题“∃a∈[1,3],ax2+(a-2)x-2>0”是假命题,则x不可能等于( )
A.-1
B.0
C.1
D.eq \f(2,3)
解析:根据题意,知原命题的否定“∀a∈[1,3],ax2+(a-2)x-2≤0”为真命题.令f(a)=(x2+x)a-2x-2,eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(f(1)=x2-x-2≤0,,f(3)=3x2+x-2≤0,))解得-1≤x≤eq \f(2,3).故选C.
解析:∵f(x)=x2-4x-4且f(x)<1,即x2-4x-5<0,解得-1<x<5,即x∈(-1,5).∵f(x)<1在区间(m-1,-2m)上恒成立,∴(m-1,-2m)⊆(-1,5),∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-1≤m-1,,m-1<-2m,,-2m≤5,))解得0≤m<eq \f(1,3),即实数m的取值范围是eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,3))).
eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,3)))
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,\f(\r(3),3)))
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,\f(4,7)))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),3),+∞))
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,7),+∞))
解析:解法一:当x∈(0,2]时,不等式可化为ax+eq \f(3a,x)<2.当a=0时,不等式为0<2,满足题意;当a>0时,不等式化为x+eq \f(3,x)<eq \f(2,a),要使x+eq \f(3,x)<eq \f(2,a)有解,只需eq \f(2,a)>eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(3,x)))eq \s\do7(min)即可,因为x+eq \f(3,x)≥2eq \r(x·\f(3,x))=2eq \r(3),当且仅当x=eq \r(3)时取等号,所以eq \f(2,a)>2eq \r(3),a<eq \f(\r(3),3),故0<a<eq \f(\r(3),3);当a<0时,x+eq \f(3,x)>eq \f(2,a)恒成立.综上所述,实数a的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,\f(\r(3),3))).故选A.
解法二:设g(x)=ax2-2x+3a,x∈(0,2].当a=0时,g(x)=-2x<0,满足题意;当a<0时,函数y=g(x)图象的对称轴为直线x=eq \f(1,a),又eq \f(1,a)<0,所以g(x)在(0,2]上为减函数,又g(0)=3a<0,所以g(x)<0,满足题意;当a>0时,应满足eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(1,a)<2,,g\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,a)))=\f(1,a)-\f(2,a)+3a<0))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(1,a)≥2,,g(2)=4a-4+3a<0))即可,解得eq \f(1,2)<a<eq \f(\r(3),3)或0<a≤eq \f(1,2).综上可得,实数a的取值范围为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,\f(\r(3),3))).故选A.
解析:将原不等式参数分离可得a<eq \f(x2+x+3,x+1),设f(x)=eq \f(x2+x+3,x+1),已知存在x∈[0,1],使x2+(1-a)x+3-a>0成立,则a<f(x)max,令t=x+1,则g(t)=eq \f((t-1)2+t-1+3,t)=eq \f(t2-t+3,t)=t+eq \f(3,t)-1,t∈[1,2],由对勾函数知g(t)在[1,eq \r(3))上单调递减,在(eq \r(3),2]上单调递增,g(1)=1+eq \f(3,1)-1=3,g(2)=2+eq \f(3,2)-1=eq \f(5,2),所以f(x)max=3,即a<3.
一、单项选择题
1.下列不等式中解集为R的是( )
A.-x2+2x+1≥0
B.x2-2eq \r(5)x+eq \r(5)>0
C.x2+6x+10>0
D.2x2-3x+4<0
解析:在C中,对于方程x2+6x+10=0,因为Δ=36-40=-4<0,所以不等式x2+6x+10>0的解集为R.
2.已知集合A=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(\f(x-6,6x-1)≤0)))),B=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(|6-x|>\f(1,6))))),则A∪B=( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6,\f(37,6)))
B.(-∞,6]∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(37,6),+∞))
C.(-∞,6)∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(37,6),+∞))
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,6),\f(35,6)))
解析:因为A=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(\f(x-6,6x-1)≤0))))=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1,6)<x≤6)))),B=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(|6-x|>\f(1,6)))))=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x<\f(35,6),或x>\f(37,6))))),所以A∪B=(-∞,6]∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(37,6),+∞)).故选B.
4.(2025·甘肃张掖模拟)不等式eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(x2-3x))<2-2x的解集是( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,\f(1,2)))
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2),\f(1,2)))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,\f(5-\r(17),2)))
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5-\r(17),2),\f(1,2)))
解析:当x2-3x≥0,即x≥3或x≤0时,不等式|x2-3x|<2-2x等价于x2-3x<2-2x,即x2-x-2<0,解得-1<x<2,所以-1<x≤0;当x2-3x<0,即0<x<3时,不等式|x2-3x|<2-2x等价于3x-x2<2-2x,即x2-5x+2>0,解得x>eq \f(5+\r(17),2)或x<eq \f(5-\r(17),2),所以0<x<eq \f(5-\r(17),2).综上,不等式|x2-3x|<2-2x的解集是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,\f(5-\r(17),2))).故选C.
解析:由题意,二次不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|x≠1},则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a>0,,-\f(b,2a)=1,,Δ=b2-4ac=0,))即a=c>0,b=-2a,即a+b+c=0;当a+b+c=0时,不能推出a=c>0,b=-2a,所以“ax2+bx+c>0的解集为{x|x≠1}”是“a+b+c=0”的充分不必要条件.故选A.
6.(2025·安徽芜湖模拟)已知关于x的不等式(m2-4)x2-(m-2)x+eq \f(1,m+2)>0对任意x∈R恒成立,则实数m的取值范围是( )
A.[2,6]
B.[2,6)∪{-2}
C.{2}
D.[2,6)
解析:若m2-4=0,则m=±2,若m=2,原不等式可化为eq \f(1,4)>0,恒成立,若m=-2,无意义,舍去;当m2-4≠0时,要使得原不等式恒成立,只需eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m2-4>0,,Δ=[-(m-2)]2-4×(m2-4)×\f(1,m+2)<0,))解得2<m<6.综上,实数m的取值范围是[2,6).故选D.
8.对于问题:“已知关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为(-1,2),解关于x的不等式ax2-bx+c>0”,给出如下一种解法:
解:由ax2+bx+c>0的解集为(-1,2),得a(-x)2+b(-x)+c>0的解集为
(-2,1),即关于x的不等式ax2-bx+c>0的解集为(-2,1).
参考上述解法,若关于x的不等式eq \f(k,x+a)+eq \f(x+b,x+c)<0的解集为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,-\f(1,3)))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1)),则关于x的不等式eq \f(kx,ax+1)+eq \f(bx+1,cx+1)<0的解集为( )
A.(-2,-1)∪(1,3)
B.(-3,-1)∪(1,2)
C.(-3,-2)∪(-1,1)
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,-\f(1,2)))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3),1))
解析:若关于x的不等式eq \f(k,x+a)+eq \f(x+b,x+c)<0的解集为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,-\f(1,3)))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1)),则关于x的不等式eq \f(kx,ax+1)+eq \f(bx+1,cx+1)<0可看成前者不等式中的x用eq \f(1,x)代替所得,则eq \f(1,x)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,-\f(1,3)))∪eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1)),则x∈(-3,-1)∪(1,2).故选B.
二、多项选择题
9.已知关于x的一元二次不等式ax2-(2a-1)x-2>0,其中a<0,则该不等式的解集可能是( )
A.∅
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2,-\f(1,a)))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,-\f(1,a)))∪(2,+∞)
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,a),2))
解析:不等式变形为(x-2)(ax+1)>0,又a<0,所以(x-2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(1,a)))<0.当a=-eq \f(1,2)时,该不等式的解集为∅;当a<-eq \f(1,2)时,该不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(-\f(1,a)<x<2))));当-eq \f(1,2)<a<0时,该不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(2<x<-\f(1,a))))).故选ABD.
10.(2025·广东深圳模拟)下列说法正确的是( )
A.不等式4x2-5x+1>0的解集是eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x>\f(1,4),或x<1))))
B.不等式2x2-x-6≤0的解集是eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x≤-\f(3,2),或x≥2))))
C.若关于x的不等式ax2+8ax+21<0在R上恒成立,则a的取值范围是∅
D.若关于x的不等式2x2+px-3<0的解集是(q,1),则p+q的值为-eq \f(1,2)
解析:对于A,4x2-5x+1>0⇔(x-1)(4x-1)>0⇔x<eq \f(1,4)或x>1,故A错误;对于B,2x2-x-6≤0⇔(x-2)(2x+3)≤0⇔-eq \f(3,2)≤x≤2,故B错误;对于C,若关于x的不等式ax2+8ax+21<0恒成立,当a=0时,21<0是不可能成立的,所以只能eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a<0,,Δ=64a2-84a<0,))该不等式组无解,故C正确;对于D,由题意得q,1是一元二次方程2x2+px-3=0的两根,从而eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(q×1=\f(-3,2),,2+p-3=0,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(p=1,,q=-\f(3,2),))所以p+q的值为-eq \f(1,2),故D正确.故选CD.
11.(2025·福建福州模拟)已知关于x的不等式ax2+bx+c-1<0的解集为{x|α<x<β},且β-α<1,若x1,x2是方程ax2+bx+c=0的两个不等实根,则下列关系式正确的是( )
A.a<0
B.β-x1=x2-α
C.|x1-x2|<1
D.|β2-xeq \o\al(2,2)|>|α2-xeq \o\al(2,1)|
解析:由题意得a>0,A错误;因为将二次函数y=ax2+bx+c-1的图象上的所有点向上平移1个单位长度,得到二次函数y=ax2+bx+c的图象,所以α+β=x1+x2=-eq \f(b,a),即β-x1=x2-α,B正确;如图,因为0<β-α<1,所以|x1-x2|<|β-α|<1,C正确;当α<β<0,x1<x2<0时,|β-x2|=|α-x1|,
|β+x2|<|α+x1|,所以|β2-xeq \o\al(2,2)|=|(β-x2)·(β+x2)|<|(α-x1)(α+
x1)|=|α2-xeq \o\al(2,1)|,D错误.故选BC.
解析:2x2-3|x|-35>0⇔2|x|2-3|x|-35>0⇔(|x|-5) (2|x|+7)>0⇔|x|>5或|x|<-eq \f(7,2)(舍去)⇔x<-5或x>5.
14.某辆汽车以x km/h的速度在高速公路上匀速行驶(考虑到高速公路行车安全,要求60≤x≤120)时,每小时的油耗(所需要的汽油量)为eq \f(1,5)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-k+\f(4500,x))) L,其中k为常数.若汽车以120 km/h的速度行驶时,每小时的油耗为11.5 L,则k=_____,欲使每小时的油耗不超过9 L,则x的取值范围为__________.
解析:记每小时的油耗为y,则根据题意,得y=eq \f(1,5)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-k+\f(4500,x))),则当x=120时,y=eq \f(1,5)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(120-k+\f(4500,120)))=11.5,解得k=100,所以y=eq \f(1,5)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-100+\f(4500,x))),当y≤9时,即eq \f(1,5)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-100+\f(4500,x)))≤9,解得45≤x≤100,又因为60≤x≤120,所以x的取值范围为[60,100].
解:(1)设该楼房每平方米的平均综合费用为y元,
则y=eq \f(1960×104,2800x)+565+70x=eq \f(7000,x)+70x+565.
因为eq \f(7000,x)+70x+565≤2000,结合x≥8,得2x2-41x+200≤0,即(2x-25)(x-8)≤0,解得8≤x≤12.5.
因为x∈Z,所以该楼房最多建12层.
(2)由(1)可知,该楼房每平方米的平均综合费用y=eq \f(7000,x)+70x+565,
因为eq \f(7000,x)+70x≥2×700=1400,当且仅当eq \f(7000,x)=70x,即x=10时,等号成立,所以当该楼房建10层时,每平方米的平均综合费用最少,为1400+565=1965元.
16.(2025·河北石家庄模拟)已知函数f(x)=ax2+x+2-4a(a≠0),且对任意的x∈R,f(x)≥2x恒成立.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)若对任意的x∈[-1,1],不等式f(x+t)<feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,2)))恒成立,求实数t的取值范围.
解:(1)由题意,得ax2-x+2-4a≥0(a≠0)对任意x∈R恒成立,
所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a>0,,Δ=1-4a(2-4a)≤0,))即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a>0,,(4a-1)2≤0,))
解得a=eq \f(1,4),所以f(x)=eq \f(1,4)x2+x+1.
(2)由f(x+t)<feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,2))),得eq \f(1,4)(x+t)2+(x+t)+1<eq \f(1,4)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,2)))eq \s\up12(2)+eq \f(x,2)+1,即3x2+(8t+8)x+4t2+16t<0,
所以对任意的x∈[-1,1],不等式3x2+(8t+8)x+4t2+16t<0恒成立.
令m(x)=3x2+(8t+8)x+4t2+16t,x∈[-1,1],
则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m(-1)=4t2+8t-5<0,,m(1)=4t2+24t+11<0,))解得-eq \f(5,2)<t<-eq \f(1,2),
所以实数t的取值范围为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(5,2),-\f(1,2))).
$$