内容正文:
第一章 集合与常用逻辑用语、复数、不等式
第六节 一元二次方程、不等式
第一章 集合与常用逻辑用语、复数、不等式
高考总复习 数学
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contents
Part
01
夯实·必备知识
研磨·高考题型
Part
02
课时作业
Part
03
第一章 集合与常用逻辑用语、复数、不等式
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[课标要求] 1.会从实际情景中抽象出一元二次不等式.2.结合二次函数图象,会判断一元二次方程的根的个数以及解一元二次不等式.3.了解简单的分式、绝对值不等式的解法.
1.二次函数y=ax2+bx+c(a>0)与一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0),不等式ax2+bx+c>0(a>0)的解的对应关系
方程的判别式Δ=b2-4ac
Δ>0
Δ=0
Δ<0
二次函数的图象
方程的判别式Δ=b2-4ac
Δ>0
Δ=0
Δ<0
方程的根
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=- eq \f(b,2a)
没有实数根
不等式的解集
eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(x≠-\f(b,2a)))))
R
{x|x<x1或x>x2}
2.分式不等式与整式不等式
(1) eq \f(f(x),g(x))>0(<0) ⇔ ;
(2) eq \f(f(x),g(x))≥0(≤0) ⇔ .
3.简单的绝对值不等式
|x|>a(a>0)的解集为 ,|x|<a(a>0)的解集为(-a,a).
f(x)g(x)>0(<0)
f(x)g(x)≥0(≤0)且g(x)≠0
(-∞,-a)∪(a,+∞)
【常用结论】
1.一元二次不等式恒成立问题
(1)不等式ax2+bx+c>0(a≠0),x∈R恒成立⇔a>0且Δ<0;
(2)不等式ax2+bx+c<0(a≠0),x∈R恒成立⇔a<0且Δ<0;
(3)若a可以为0,需要分类讨论,一般优先考虑a=0的情形.
2.对于不等式ax2+bx+c>0,求解时不要忘记a=0时的情形.
1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)若方程ax2+bx+c=0无实数根,则不等式ax2+bx+c>0的解集为R.( )
(2)若不等式ax2+bx+c>0的解集为(x1,x2),则a<0.( )
(3)若ax2+bx+c>0恒成立,则a>0且Δ<0.( )
(4)不等式 eq \f(x-a,x-b)≥0等价于(x-a)(x-b)≥0.( )
2.已知A={x|x2-16<0},B={x|x2-4x+3>0},则A∪B=__________.
答案 R
解析 已知A={x|x2-16<0}={x|-4<x<4},B={x|x2-4x+3>0}={x|x<1或x>3},则A∪B=R.
3.若不等式2kx2+kx- eq \f(3,8)<0对一切实数x都成立,则k的取值范围为__________.
答案 (-3,0]
解析 当k=0时,满足题意;
当k≠0时, eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(k<0,,Δ=k2-4×2k×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,8)))<0,))
解得-3<k<0,
所以-3<k≤0.
4.已知不等式ax2+bx+1>0 的解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)<x<\f(1,3))))),则不等式bx2-5x-a≤0的解集为__________.
答案 eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(-∞,-6))∪ eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,+∞))
解析 由不等式ax2+bx+1>0的解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)<x<\f(1,3))))),
可知- eq \f(1,2), eq \f(1,3)是ax2+bx+1=0 的两根,且a<0,
故- eq \f(1,2)+ eq \f(1,3)=- eq \f(b,a),- eq \f(1,2)× eq \f(1,3)= eq \f(1,a),则a=-6,b=-1,
故bx2-5x-a≤0 即-x2-5x+6≤0,
即x2+5x-6≥0,解得x≤-6 或x≥1,
故不等式bx2-5x-a≤0 的解集为 eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(-∞,-6))∪ eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,+∞)).
题型一 求解一元二次不等式
命题点1 不含参的不等式
[例1] (多选)下列选项中,正确的是( )
答案 ABD
解析 因为方程x2+x-2=0的解为x1=1,x2=-2,所以不等式x2+x-2>0的解集为{x|x<-2或x>1},故A正确;
因为 eq \f(2x+1,x-2)-1≤0,即 eq \f(x+3,x-2)≤0,即(x+3)(x-2)≤0(x-2≠0),解得-3≤x<2,所以不等式的解集为{x|-3≤x<2},故B正确;
由|x-2|≥1,可得x-2≤-1或x-2≥1,解得x≤1或x≥3,所以不等式的解集为{x|x≤1或x≥3},故C错误;
由|x-1|<1,可得-1<x-1<1,解得0<x<2,由 eq \f(x+4,x-5)<0,可得-4<x<5,因此,“|x-1|<1”是“ eq \f(x+4,x-5)<0”的充分不必要条件,故D正确.
命题点2 含参数的不等式
[例2] (2025·呼和浩特质检)已知二次函数f(x)=x2-ax-2a2,a∈R.
(1)若f(1)<0,求实数a的取值范围;
(2)求关于x的不等式f(x)>0的解集.
解 (1)由已知得f(1)=1-a-2a2<0,
即(a+1)(2a-1)>0,
解得a<-1或a> eq \f(1,2).
所以实数a的取值范围为(-∞,-1)∪ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),+∞)).
(2)f(x)=x2-ax-2a2=(x-2a)(x+a)>0,
令f(x)=0,得x1=2a,x2=-a,
当2a<-a,即a<0时,解得x<2a或x>-a;
当2a=-a,即a=0时,解得x≠0,
当2a>-a,即a>0时,解得x<-a或x>2a.
综上所述,当a<0时,
解集为(-∞,2a)∪(-a,+∞);
当a=0时,解集为(-∞,0)∪(0,+∞);
当a>0时,解集为(-∞,-a)∪(2a,+∞).
[即时训练]
(2025·江西新余质检)设f(x)=ax2+(1-a)x+a-2.
(1)若不等式f(x)≥-2 对一切实数x 恒成立,求实数a 的取值范围;
(2)解关于x 的不等式f(x)<a-1(a∈R).
解 (1) ∀
x∈R,f(x)≥-2 恒成立等价于∀
x∈R,ax2+(1-a)x+a≥0,
当a=0 时,x≥0,对一切实数x 不恒成立,则a≠0,
此时必有 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a>0,,Δ=(1-a)2-4a2≤0,))
即 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a>0,,3a2+2a-1≥0,))解得a≥ eq \f(1,3),
所以实数a 的取值范围是 eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3),+∞)).
(2)依题意, f(x)<a-1,可化为ax2+(1-a)x-1<0.
当a=0 时,可得x<1.
当a>0 时,可得 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(1,a)))(x-1)<0,又- eq \f(1,a)<1,
解得- eq \f(1,a)<x<1.
当a<0 时,不等式ax2+(1-a)x-1<0 可化为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(1,a)))(x-1)>0,
当a=-1 时,- eq \f(1,a)=1,解得x≠1.
当-1<a<0 时,- eq \f(1,a)>1,解得x<1 或x>- eq \f(1,a).
当a<-1 时,0<- eq \f(1,a)<1,解得x<- eq \f(1,a) 或x>1.
所以,当a>0 时,原不等式的解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|-\f(1,a)<x<1));
当a=0 时,原不等式的解集为{x|x<1};
当-1<a<0 时,原不等式的解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x<1 或x>-\f(1,a)));
当a=-1 时,原不等式的解集为{x∈R|x≠1};
当a<-1 时,原不等式的解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x<-\f(1,a) 或x>1)).
题型二 三个二次之间的关系
[例3] (1)(多选)已知关于x的不等式ax2+bx+c≥0 的解集为{x|x≤-3 或x≥4},则下列说法中正确的是( )
A.a>0
B.不等式bx+c>0 的解集为{x|x<-12}
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(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(x<-\f(1,4))))) 或 eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(x>\f(1,3)))
答案 ABD
解析 因为关于x的不等式ax2+bx+c≥0 的解集为{x|x≤-3 或x≥4},
所以a>0 且方程ax2+bx+c=0 的根为-3,4,故A正确;
则- eq \f(b,a)=1, eq \f(c,a)=-12,所以b=-a,c=-12a,
所以a+b+c=-12a<0,故C错误;
则不等式bx+c>0 即为不等式-ax-12a>0,解得x<-12,
所以不等式bx+c>0 的解集为{x|x<-12},故B正确;
不等式cx2-bx+a<0 即为不等式-12ax2+ax+a<0,
即为12x2-x-1>0,解得x> eq \f(1,3) 或x<- eq \f(1,4),
所以不等式cx2-bx+a<0 的解集为 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(x<-\f(1,4))))) 或 eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(x>\f(1,3))),故D正确.故选ACD.
(2)(2025·西安质检)已知关于x 的方程x2+kx+k2+k-2=0 有两个实数根,且一根大于2,一根小于2,则实数k 的取值范围为________.
答案 -2<x<-1
解析 关于x的方程x2+kx+k2+k-2=0 有两个实数根,
且一根大于2,一根小于2,
构造函数f(x)=x2+kx+k2+k-2,
∵一根大于2,一根小于2,∴f(2)<0,
∴4+2k+k2+k-2<0,解得-2<x<-1.
故k的取值范围是-2<x<-1.
eq \a\vs4\al([微拓展])
一元二次方程根的分布
解决由一个一元二次方程根的分布情况,确定方程中系数的取值范围问题,主要从以下三个方面建立关于系数的不等式(组)进行求解.
(1)判别式Δ的符号.
(2)对称轴x=- eq \f(b,2a)与所给区间的位置关系.
(3)区间端点处函数值的符号.
典例 已知关于x的一元二次方程x2+2mx+2m+1=0.
(1)若方程有两个不相等的实数根,其中一根在区间(-1,0)内,另一根在区间(1,2)内,求实数m的取值范围;
(2)若方程的两个不相等的实数根均在区间(0,1)内,求实数m的取值范围.
解 (1)依题意知,函数f(x)=x2+2mx+2m+1的图象与x轴的交点分别在区间(-1,0)和(1,2)内,画出示意图,
得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(f(0)=2m+1<0,,f(-1)=2>0,,f(1)=4m+2<0,,f(2)=6m+5>0,))
即 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(m<-\f(1,2),,m∈R,,m<-\f(1,2),,m>-\f(5,6),))
解得- eq \f(5,6)<m<- eq \f(1,2).
故实数m的取值范围为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(5,6),-\f(1,2))).
(2)依题意知,函数f(x)=x2+2mx+2m+1的图象与x轴的交点落在区间(0,1)内,画出示意图,
得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(f(0)>0,,f(1)>0,,Δ>0,,0<-m<1,))即 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(m>-\f(1,2),,m>-\f(1,2),,m>1+\r(2)或m<1-\r(2),,-1<m<0,))
得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(f(0)>0,,f(1)>0,,Δ>0,,0<-m<1,))即 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(m>-\f(1,2),,m>-\f(1,2),,m>1+\r(2)或m<1-\r(2),,-1<m<0,))
解得- eq \f(1,2)<m<1- eq \r(2).
故实数m的取值范围为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2),1-\r(2))).
eq \a\vs4\al([思维升华])
已知一元二次不等式的解集,就能够得到相应的一元二次方程的两根,由根与系数的关系,可以求出相应的系数.注意结合不等式解集的形式判断二次项系数的正负.
[即时训练]
(1)(2025·西安质检)若一元二次方程kx2+3kx+k-3=0 的两不等实根都是负数,则实数k 的取值范围为__________.
答案 k<- eq \f(12,5) 或k>3
解析 首先k≠0,设方程kx2+3kx+k-3=0 的两根为x1,x2,则x1<0,x2<0⇔ eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x1+x2<0,,x1x2>0,))所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(Δ=9k2-4k(k-3)>0,,-\f(3k,k)<0,,\f(k-3,k)>0,))即 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(k(5k+12)>0,,-3<0,,k>3或k<0,))
又k≠0,解得k<- eq \f(12,5) 或k>3.
(2)已知方程x2-(2a+1)x+a(a+1)=0 的两根分别在区间(0,1),(1,3)之内,则实数a 的取值范围为______.
答案 (0,1)
解析 ∵方程x2-(2a+1)x+a(a+1)=0⇒(x-a)[x-(a+1)]=0,
∴方程两根为x1=a,x2=a+1,
若要满足题意,则 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(0<a<1,,1<a+1<3,))解得0<a<1.
题型三 一元二次不等式恒成立问题
[例4] 设函数f(x)=mx2-mx-1.
(1)若对一切实数x,f(x)<0恒成立,求实数m的取值范围;
(2)若对一切x∈[1,3],f(x)<-m+5恒成立,求实数m的取值范围.
解 (1)由已知得,mx2-mx-1<0对一切实数x恒成立,
当m=0时,-1<0恒成立,符合题意;
当m≠0时,只需 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(m<0,,Δ=m2+4m<0,))
解得-4<m<0,
综上所述,-4<m≤0,即m的取值范围是(-4,0].
(2)由已知得,mx2-mx-1<-m+5对一切x∈[1,3]恒成立,
即m(x2-x+1)<6对一切x∈[1,3]恒成立,
∵x2-x+1= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,2)))
eq \s\up12(2)+ eq \f(3,4)>0,
∴m< eq \f(6,x2-x+1)对一切x∈[1,3]恒成立,
令g(x)=x2-x+1,则只需m< eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(6,g(x))))
eq \s\do7(min)即可,
而g(x)在x∈[1,3]上单调递增,
∴g(x)∈[1,7],
∴ eq \f(6,g(x))∈ eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(6,7),6)),
∴m< eq \f(6,7),
∴实数m的取值范围是 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,\f(6,7))).
eq \a\vs4\al([思维升华])
恒成立问题求参数的范围的解题策略
(1)弄清楚自变量、参数.一般情况下,求谁的范围,谁就是参数.
(2)一元二次不等式在R上恒成立,可用判别式Δ;一元二次不等式在给定区间上恒成立,不能用判别式Δ,一般分离参数求最值或分类讨论.
[即时训练]
已知函数f(x)=x2-3x+a.
(1)若f(x)>0在x∈R上恒成立,求实数a的取值范围;
(2)若f(x)<0在x∈(-1,2)上恒成立,求实数a的取值范围.
解 (1)f(x)=x2-3x+a= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(3,2)))
eq \s\up12(2)+a- eq \f(9,4),
则f(x)min=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)))=a- eq \f(9,4),
f(x)>0在x∈R上恒成立,
即f(x)min=a- eq \f(9,4)>0,故a> eq \f(9,4).
故实数a的取值范围是 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(9,4),+∞)).
(2)f(x)=x2-3x+a= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(3,2)))
eq \s\up12(2)+a- eq \f(9,4),
f(x)在[-1,2]上的最大值为f(x)max=f(-1)= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1-\f(3,2)))
eq \s\up12(2)+a- eq \f(9,4)=4+a,
故f(x)在x∈(-1,2)上满足f(x)<4+a,
故4+a≤0,解得a≤-4.
故实数a的取值范围是(-∞,-4].
$$