内容正文:
2.3 一元二次不等式
★[学习目标]
1.了解方程、不等式、函数的图像之间的联系;
2.掌握一元二次不等式的图像解法.
学校要在长为8,宽为6 的一块长方形地面上进行绿化,计划四周种花卉,花卉带的宽度相同,中间种植草坪(图中阴影部分)为了美观,现要求草坪的种植面积超过总面积的一半.
[问题] 此时花卉带的宽度的取值范围是多少?
提示:设花卉带的宽度为x,则(8-2x)(6-2x)>
×8×6,这就是一元二次不等式问题.
[知识点一] 一元二次不等式
1.定义:含有一个未知数,并且未知数的最高次数为2的不等式,称为一元二次不等式.
2.形式:一元二次不等式的一般形式为ax2+bx+c>0(其中a,b,c均为常数,a≠0).
上面不等式中的“>”也可以换成“<”“≥”或“≤”.
1.不等式x2+>0是一元二次不等式吗?
提示:不是,一元二次不等式一定为整式不等式.
2.一元二次不等式的一般形式中“a≠0”可以省略吗?
提示:不可以,若a=0,就不是二次不等式了.
[知识点二] 二次函数图像与一元二次方程的解和不等式的解集的对应关系
1.对应关系
Δ=b2-4ac
Δ>0
Δ=0
Δ<0
二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图像
一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0)的解
两个不相等的实数解x1,x2
两个相等的实数解x0
无实数解
一元二次不等式ax2+bx+c>0(a>0)的解集
(-∞,x1)∪(x2,+∞)
(-∞,x0)∪(x0,+∞)
R
一元二次不等式ax2+bx+c≥0(a>0)的解集
(-∞,x1]∪[x2,+∞)
R
R
一元二次不等式ax2+bx+c<0(a>0)的解集
(x1,x2)
∅
∅
一元二次不等式ax2+bx+c≤0(a>0)的解集
[x1,x2]
{x0}
∅
1.不等式(x-1)(x-2)<0的解集是( )
A.(1,2)
B.(-∞,1)∪(2,+∞)
C.(-2,-1)
D.(-∞,-2)∪(-1,+∞)
解析:A [方程(x-1)(x-2)=0的根为1、2,又函数y=(x-1)(x-2)的图像开口向上,∴(x-1)·
(x-2)<0的解集是(1,2).]
2.不等式-2x2+x+3<0的解集是( )
A.{x|x<-1} B.
C. D.
解析:D [不等式-2x2+x+3<0可化为2x2-x-3>0,因为Δ=(-1)2-4×2×(-3)=25>0,所以方程2x2-x-3=0的两根为x1=-1,x2=,又二次函数y=2x2-x-3的图像开口向上,所以不等式-2x2+x+3<0的解集是.]
3.二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图像如图所示,则y>0的解集为( )
A.{x|-2<x<1} B.{x|-1<x<2}
C.{x|1<x≤2} D.{x|x<0或x>3}
解析:B [由题图知y>0的解集为{x|-1<x<2}.]
4.不等式x2-10x+25<0的解集为____________.
解析:不等式x2-10x+25<0可化为(x-5)2<0,无解,所以不等式的解集为空集.
答案:空集
利用图像解一元二次不等式
观察图像求下列不等式解集.
(1)x2-2x-3<0 (2)0≥x2-x+4
(3)-x2+2x-1≥0
[解] (1)令x2-2x-3=0,解得x1=-1,x2=3,∴-1<x<3,所以原不等式的解集为x∈(-1,3).
(2)令x2-x+4=0,Δ=b2-4ac<0,
方程无解,与x轴无交点且a>0开口朝上,所以原不等式的解集为x∈∅.
(3)由-x2+2x-1≥0,得x2-2x+1≤0,
令x2-2x+1=0,
解得x=1,所以原不等式的解集为x∈{1}.
数形结合,牢牢掌握函数、不等式、方程之间关系.
[变式训练]
1.观察图像求下列不等式解集.
(1)x2-x-2<0 (2)x2-x≥0
(3)-x2+x+2<0
解:(1)x∈(-1,2);(2)x∈(-∞,0]∪[1,+∞);(3)x∈(-∞,-1)∪(2,+∞).
一元二次不等式的解法
解下列不等式:
(1)2x2+5x-3<0;
(2)-3x2+6x≤2;
(3)4x2+4x+1>0;
(4)-x2+6x-10>0.
[解] (1)Δ=49>0,方程2x2+5x-3=0的两根为x1=-3,x2=,
作出函数y=2x2+5x-3的图像,如图①所示.
由图可得原不等式的解集为.
(2)原不等式等价于3x2-6x+2≥0.Δ=12>0,解方程3x2-6x+2=0,得x1=,x2=,
作出函数y=3x2-6x+2的图像,如图②所示,由图可得原不等式的解集为.
(3)∵Δ=0,∴方程4x2+4x+1=0有两个相等的实根x1=x2=-.作出函数y=4x2+4x+1的图像如图③所示.
由图可得原不等式的解集为
.
(4)原不等式可化为x2-6x+10<0,
∵Δ=-4<0,
∴方程x2-6x+10=0无实根,
∴原不等式的解集为∅.
一元二次不等式的两种解法
(1)图像法:一般地,当a>0时,解形如ax2+bx+c>0(或≥0)或ax2+bx+c<0(或≤0)的一元二次不等式,一般可分为三步:
①确定对应方程ax2+bx+c=0的解;
②画出对应函数y=ax2+bx+c的图像;
③由图像得出不等式的解集.
对于a<0的一元二次不等式,可以直接采取类似a>0时的解题步骤求解;也可以先把它化成二次项系数为正的一元二次不等式,再求解.
(2)代数法:将所给不等式化为一般式后借助分解因式或配方求解,当p<q时,若(x-p)(x-q)>0,则x>q或x<p;若(x-p)(x-q)<0,则p<x<q.有口诀如下“大于取两边,小于取中间”.
[变式训练]
2.解下列不等式:
(1)x2-x-6>0;
(2)25x2-10x+1>0;
(3)-2x2+x+1<0.
解:(1)方程x2-x-6=0的两根为x1=-2,
x2=3,结合二次函数y=x2-x-6的图像知x2-x-6>0的解集为{x|x>3或x<-2}.
(2)方程25x2-10x+1=0有两相等实根,x1=x2=.
结合二次函数y=25x2-10x+1的图像知25x2-10x+1>0的解集为.
(3)方法一:方程-2x2+2x+1=0的解为x1=-,x2=1,函数y=-2x2+x+1的图像是开口向下的抛物线,与x轴的交点为和(1,0),如图,
图1
观察图像知不等式的解集为.
方法二:在不等式两边同乘-1,可得2x2-x-1>0,方程2x2-x-1=0的解为x1=-,x2=1;画出函数y=2x2-x-1的图像如图2所示.
图2
观察图像,可得原不等式的解集为.
三个“二次”关系的应用
(1)关于x的不等式x2+ax+b<0的解集为{x|1<x<3},a=______b=______.
(2)已知不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|2<x<3},则不等式cx2-bx+a>0的解集为________.
[解析] (1)由于不等式x2+ax+b<0的解集为{x|1<x<3},所以x2+ax+b=0的根x1=1,x2=3,由韦达定理得x1+x2=4=-a,x1x2=b=3,解得a=-4,b=3.
(2)由题意知即
代入不等式cx2-bx+a>0,得6ax2+5ax+a>0(a<0).
即6x2+5x+1<0,解得-<x<-,所以所求不等式的解集为.
[答案] (1)-4 3 (2)
一元二次不等式解集逆向应用问题的解法及步骤
(1)求解方法:
由已知不等式的解可转化为一元二次方程的两根,从而由根与系数的关系,找出系数a,b,c之间的关系,写出不等式的解集.
(2)由给定不等式的解集形式→确定关于a,b,c的方程组→用a表示b,c→代入所求不等式→求解cx2+bx+a<0的解集.
[变式训练]
3.若关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|-3<x<4},求关于x的不等式bx2+2ax-c-3b<0的解集.
解:∵ax2+bx+c>0的解集为{x|-3<x<4},
∴a<0且-3和4是一元二次方程ax2+bx+c=0的两根,
∴,解得.
∴不等式bx2+2ax-c-3b<0
可化为-ax2+2ax+15a<0,
即x2-2x-15<0,
∴-3<x<5,
∴所求不等式的解集为{x|-3<x<5}.
含参数的一元二次不等式的解法
(1)若-1<a<0,则不等式(x-a)<0的解集是( )
A.
B.
C.
D.
(2)关于x的不等式x2-mx+1>0的解集为R,则实数m的取值范围是( )
A.{m|0<m<4} B.{m|m<-2或m>2}
C.{m|-2≤m≤2} D.{m|-2<m<2}
[解析] (1)由-1<a<0,知0>a>-1>,
所以(x-a)<0的解集为.
(2)不等式x2-mx+1>0的解集为R,所以函数y=x2-mx+1的图像在x轴上方,所以方程x2-mx+1=0无实数解,所以Δ<0,即m2-4<0,解得-2<m<2,所以实数m的取值范围是{m|-2<m<2}.
[答案] (1)C (2)D
含参数的一元二次不等式的解法
[变式训练]
4.关于x不等式x2+ax+1>0恒成立,则实数a的取值范围是___________.
解析:由题设,要使x2+ax+1>0恒成立,∵函数y=x2+ax+1开口向上,∴只需Δ=a2-4<0即可,解得-2<a<2.
答案:(-2,2)
5.解不等式(x-1)(x-a)≥0.
解:当a>1时,原不等式解集是{x|x≥a,或x≤1};
当a=1时,原不等式解集是R;
当a<1时,原不等式解集是{x|x≤a或x≥1}.
1.不等式(x-2)(2x-3)>0的解集是( )
A.∪(2,+∞)
B.R
C.
D.∅
解析:A [由(x-2)(2x-3)>0,得x<或x>2.所以不等式(x-2)(2x-3)>0的解集为∪(2,+∞).]
2.已知集合M={x|-4<x<2},N={x|x2-5x-6<0},则M∪N=( )
A.{x|-1<x<2} B.{x|-4<x<2}
C.{x|-4<x<6} D.{x|2<x<6}
解析:C [N={x|x2-5x-6<0}={x|-1<x<6},所以M∪N={x|-4<x<6}.]
3.使式子有意义的实数x的取值范围是( )
A.{x|x>0,或x<-1} B.{x|x≥0,或x≤-1}
C.{x|-1<x<0} D.{x|-1≤x≤0}
解析:C [分析可知应使-x2-x>0,即x2+x<0,
所以-1<x<0.]
4.若二次函数y=ax2+bx+c(a<0)的图像与x轴的两个交点为(-1,0)和(3,0),则不等式ax2+bx+c<0的解集是________.
解析:根据二次函数的图像知所求不等式的解集为{x|x>3或x<-1},即解集为(-∞,-1)∪(3,+∞).
答案:(-∞,-1)∪(3,+∞)
5.已知关于x的不等式x2+ax+b<0的解集为{x|1<x<2},求关于x的不等式bx2+ax+1>0的解集.
解:依题意得方程x2+ax+b=0的解集为1,2,由根与系数的关系,得即∴不等式bx2+ax+1>0.
就是2x2-3x+1>0.
由于2x2-3x+1>0⇔(2x-1)(x-1)>0⇔x<或x>1.
∴bx2+ax+1>0的解集为∪(1,+∞).
[基础过关]
1.不等式-x2-3x+10≥0的解集为( )
A.{x|-5≤x≤2} B.{x|x≤-5或x≥2}
C.{x|-2≤x≤5} D.{x|x≤-2或x≥5}
解析:A [-x2-3x+10≥0⇔x2+3x-10≤0,即(x-2)(x+5)≤0,解得-5≤x≤2,即所求解集为{x|-5≤x≤2}.]
2.已知集合A={x|x2-25<0},B={x|x2-4x+3<0},则A∩B=( )
A.{x|3<x<5} B.{x|-5<x<5}
C.{x|1<x<3} D.{x|-5<x<1}
解析:C [∵集合A={x|x2-25<0}={x|-5<x<5},B={x|x2-4x+3<0}={x|1<x<3},∴A∩B={x|1<x<3}.]
3.当 有意义时,x的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.{x|x≥2}
解析:A [由题意可得-3x2+7x-2≥0,即3x2-7x+2≤0,所以(3x-1)(x-2)≤0,解得≤x≤2,所以x的取值范围是.]
4.不等式ax2+bx+2>0的解集为{x|-1<x<2},则a+b=( )
A.0 B.-1 C.1 D.-2
解析:A [由题意,可得不等式ax2+bx+2>0的解集为{x|-1<x<2},所以-1,2是方程ax2+bx+2=0的两个根,所以-1+2=-,-1×2=,解得a=-1,b=1,所以a+b=0.]
5.若关于x的不等式ax2-2ax+1<0的解集为∅,则实数a的取值范围是( )
A.a>1 B.a≥1
C.0<a≤1 D.0≤a≤1
解析:D [当a=0时,不等式化为1<0,此不等式无解;当a≠0时,要使原不等式无解,应满足,解得,即0≤a≤1.综上可知,实数a的取值范围是0≤a≤1.]
6.若关于x的不等式ax2+5x-2>0的解集是,则a=______.
解析:根据题意可知,a≠0且方程ax2+5x-2=0的两根为和2,由根与系数的关系可得+2=-, 解之得a=-2.
答案:-2
7.若关于x的不等式tx2-2tx+4>0的解集为R,则实数t的取值范围是____________.
解析:当t=0时,不等式为4>0,解集为R;当t≠0时,关于x的不等式tx2-2tx+4>0的解集为R,则,
解得0<t<4,综上可得实数t的取值范围是0≤t<4.
答案:0≤t<4
8.已知集合A={x|1<x<2},B={x|x2-2ax+a2-1<0},若A⊆B,则实数a的取值范围是________.
解析:方程x2-2ax+a2-1=0的两根为a+1和
a-1,∴B={x|a-1<x<a+1},
∵A⊆B,∴,解得1≤a≤2,即实数a的取值范围是{a|1≤a≤2}.
答案:{a|1≤a≤2}
9.在解方程x2+px+q=0时,甲同学看错了p,解得方程的根为x1=1,x2=-3;乙同学看错了q,解得方程的根为x1=4,x2=-2,则方程中的p=________,q=________.
解析:甲同学看错了p,但没有看错q,乙同学看错了q,但没有看错p,所以根据根与系数的关系,得q=(-3)×1=-3,p=-(-2+4)=-2.
答案:-2 -3
10.已知不等式(a+1)x2-4x-6<0的解集是{x|-1<x<3}.
(1)求常数a的值;
(2)若关于x的不等式ax2+mx+4≥0的解集为R,求m的取值范围.
解:(1)因为不等式(a+1)x2-4x-6<0的解集是{x|-1<x<3}.
所以-1和3是方程(a+1)x2-4x-6=0的解,把x=-1代入方程解得a=1.经验证满足题意.
(2)若关于x的不等式ax2+mx+4≥0的解集为R,即x2+mx+4≥0的解集为R,所以Δ=m2-16≤0,解得-4≤m≤4,所以m的取值范围是[-4,4].
[能力提升]
11.若0<t<1,则关于x的不等式(t-x)>0的解集是( )
A. B.
C. D.
解析:D [∵0<t<1,∴>1,∴>t.∴(t-x)>0⇔(x-t)<0⇔t<x<.]
12.若关于x的不等式x2-2x≤4-a在R上的解集为∅,则实数a的取值范围是________.
解析:因为关于x的不等式x2-2x≤4-a在R上的解集为∅,所以一元二次方程x2-2x-4+a=0的根的判别式小于零,即Δ=(-2)2-4(a-4)<0⇒a>5,即实数a的取值范围为a>5.
答案:a>5
13.若关于x的不等式ax2-6x+a2>0的解集为{x|1<x<m},则a=________,m=________.
解析:由题可知1,m是方程ax2-6x+a2=0的两个根,且a<0,
∴,解得或(舍去).
答案:-3 -3
14.解关于x的不等式x2-3ax-18a2>0.
解:将x2-3ax-18a2>0变形得(x-6a)(x+3a)>0,
方程(x-6a)(x+3a)=0的两根为6a,-3a.
所以当a>0时,6a>-3a,原不等式的解集为
{x|x<-3a,或x>6a};
当a=0时,6a=-3a=0,原不等式的解集为
{x|x≠0};
当a<0时,6a<-3a,原不等式的解集为{x|x<6a或x>-3a}.
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$$2.3 一元二次不等式
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★[学习目标]
1.了解方程、不等式、函数的图像之间的联系;
2.掌握一元二次不等式的图像解法.
学校要在长为8,宽为6 的一块长方形地面上进行绿化,计划四周种花卉,花卉带的宽度相同,中间种植草坪(图中阴影部分)为了美观,现要求草坪的种植面积超过总面积的一半.
[问题] 此时花卉带的宽度的取值范围是多少?
提示:设花卉带的宽度为x,则(8-2x)(6-2x)>
eq \f(1,2)×8×6,这就是一元二次不等式问题.
[知识点一] 一元二次不等式
1.定义:含有一个未知数,并且未知数的最高次数为2的不等式,称为一元二次不等式.
2.形式:一元二次不等式的一般形式为ax2+bx+c>0(其中a,b,c均为常数,a≠0).
上面不等式中的“>”也可以换成“<”“≥”或“≤”.
1.不等式x2+eq \f(2,x)>0是一元二次不等式吗?
提示:不是,一元二次不等式一定为整式不等式.
2.一元二次不等式的一般形式中“a≠0”可以省略吗?
提示:不可以,若a=0,就不是二次不等式了.
[知识点二] 二次函数图像与一元二次方程的解和不等式的解集的对应关系
1.对应关系
Δ=b2-4ac
Δ>0
Δ=0
Δ<0
二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图像
一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0)的解
两个不相等的实数解x1,x2
两个相等的实数解x0
无实数解
一元二次不等式ax2+bx+c>0(a>0)的解集
(-∞,x1)∪(x2,+∞)
(-∞,x0)∪(x0,+∞)
R
一元二次不等式ax2+bx+c≥0(a>0)的解集
(-∞,x1]∪[x2,+∞)
R
R
一元二次不等式ax2+bx+c<0(a>0)的解集
(x1,x2)
∅
∅
一元二次不等式ax2+bx+c≤0(a>0)的解集
[x1,x2]
{x0}
∅
1.不等式(x-1)(x-2)<0的解集是( )
A.(1,2)
B.(-∞,1)∪(2,+∞)
C.(-2,-1)
D.(-∞,-2)∪(-1,+∞)
解析:A [方程(x-1)(x-2)=0的根为1、2,又函数y=(x-1)(x-2)的图像开口向上,∴(x-1)·(x-2)<0的解集是(1,2).]
2.不等式-2x2+x+3<0的解集是( )
A.{x|x<-1} B.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x>\f(3,2)))
C.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|-1<x<\f(3,2)))
D.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x<-1,或x>\f(3,2)))
解析:D [不等式-2x2+x+3<0可化为2x2-x-3>0,因为Δ=(-1)2-4×2×(-3)=25>0,所以方程2x2-x-3=0的两根为x1=-1,x2=eq \f(3,2),又二次函数y=2x2-x-3的图像开口向上,所以不等式-2x2+x+3<0的解集是eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x<-1,或x>\f(3,2))).]
3.二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图像如图所示,则y>0的解集为( )
A.{x|-2<x<1}
B.{x|-1<x<2}
C.{x|1<x≤2}
D.{x|x<0或x>3}
解析:B [由题图知y>0的解集为{x|-1<x<2}.]
4.不等式x2-10x+25<0的解集为____________.
解析:不等式x2-10x+25<0可化为(x-5)2<0,无解,所以不等式的解集为空集.
答案:空集
利用图像解一元二次不等式
观察图像求下列不等式解集.
(1)x2-2x-3<0 (2)0≥x2-x+4
(3)-x2+2x-1≥0
[解] (1)令x2-2x-3=0,解得x1=-1,x2=3,∴-1<x<3,所以原不等式的解集为x∈(-1,3).
(2)令x2-x+4=0,Δ=b2-4ac<0,
方程无解,与x轴无交点且a>0开口朝上,所以原不等式的解集为x∈∅.(3)由-x2+2x-1≥0,得x2-2x+1≤0,令x2-2x+1=0,
解得x=1,所以原不等式的解集为x∈{1}.
数形结合,牢牢掌握函数、不等式、方程之间关系.
[变式训练]
1.观察图像求下列不等式解集.
INCLUDEPICTURE"SC35.TIF"
(1)x2-x-2<0 (2)x2-x≥0
(3)-x2+x+2<0
解:(1)x∈(-1,2);(2)x∈(-∞,0]∪[1,+∞);(3)x∈(-∞,-1)∪(2,+∞).
一元二次不等式的解法
解下列不等式:
(1)2x2+5x-3<0;
(2)-3x2+6x≤2;
(3)4x2+4x+1>0;
(4)-x2+6x-10>0.
[解] (1)Δ=49>0,方程2x2+5x-3=0的两根为x1=-3,x2=eq \f(1,2),
作出函数y=2x2+5x-3的图像,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|-3<x<\f(1,2))).
(2)原不等式等价于3x2-6x+2≥0.Δ=12>0,解方程3x2-6x+2=0,得x1=eq \f(3-\r(3),3),x2=eq \f(3+\r(3),3),
作出函数y=3x2-6x+2的图像,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|x≤\f(3-\r(3),3)或x≥\f(3+\r(3),3))).
(3)∵Δ=0,∴方程4x2+4x+1=0有两个相等的实根x1=x2=-eq \f(1,2).作出函数y=4x2+4x+1的图像如图③所示.
由图可得原不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x≠-\f(1,2),x∈R)).
(4)原不等式可化为x2-6x+10<0,
∵Δ=-4<0,
∴方程x2-6x+10=0无实根,
∴原不等式的解集为∅.
一元二次不等式的两种解法
(1)图像法:一般地,当a>0时,解形如ax2+bx+c>0(或≥0)或ax2+bx+c<0(或≤0)的一元二次不等式,一般可分为三步:
①确定对应方程ax2+bx+c=0的解;
②画出对应函数y=ax2+bx+c的图像;
③由图像得出不等式的解集.
对于a<0的一元二次不等式,可以直接采取类似a>0时的解题步骤求解;也可以先把它化成二次项系数为正的一元二次不等式,再求解.
(2)代数法:将所给不等式化为一般式后借助分解因式或配方求解,当p<q时,若(x-p)(x-q)>0,则x>q或x<p;若(x-p)(x-q)<0,则p<x<q.有口诀如下“大于取两边,小于取中间”.
[变式训练]
2.解下列不等式:
(1)x2-x-6>0;
(2)25x2-10x+1>0;
(3)-2x2+x+1<0.
解:(1)方程x2-x-6=0的两根为x1=-2,
x2=3,结合二次函数y=x2-x-6的图像知x2-x-6>0的解集为{x|x>3或x<-2}.
(2)方程25x2-10x+1=0有两相等实根,x1=x2=eq \f(1,5).
结合二次函数y=25x2-10x+1的图像知25x2-10x+1>0的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x≠\f(1,5))).
(3)方法一:方程-2x2+2x+1=0的解为x1=-eq \f(1,2),x2=1,函数y=-2x2+x+1的图像是开口向下的抛物线,与x轴的交点为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2),0))和(1,0),如图,
图1
观察图像知不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x<-\f(1,2)或x>1)).
方法二:在不等式两边同乘-1,可得2x2-x-1>0,方程2x2-x-1=0的解为x1=-eq \f(1,2),x2=1;画出函数y=2x2-x-1的图像如图2所示.
图2
观察图像,可得原不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x<-\f(1,2)或x>1)).
三个“二次”关系的应用
(1)关于x的不等式x2+ax+b<0的解集为{x|1<x<3},a=______b=______.
(2)已知不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|2<x<3},则不等式cx2-bx+a>0的解集为________.
[解析] (1)由于不等式x2+ax+b<0的解集为{x|1<x<3},所以x2+ax+b=0的根x1=1,x2=3,由韦达定理得x1+x2=4=-a,x1x2=b=3,解得a=-4,b=3.
(2)由题意知eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2+3=-\f(b,a),,2×3=\f(c,a),,a<0,))即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(b=-5a,,c=6a,,a<0.))代入不等式cx2-bx+a>0,得6ax2+5ax+a>0(a<0).即6x2+5x+1<0,解得-eq \f(1,2)<x<-eq \f(1,3),所以所求不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|-\f(1,2)<x<-\f(1,3))).
[答案] (1)-4 3 (2)eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|-\f(1,2)<x<-\f(1,3)))
一元二次不等式解集逆向应用问题的解法及步骤
(1)求解方法:
由已知不等式的解可转化为一元二次方程的两根,从而由根与系数的关系,找出系数a,b,c之间的关系,写出不等式的解集.
(2)由给定不等式的解集形式→确定关于a,b,c的方程组→用a表示b,c→代入所求不等式→求解cx2+bx+a<0的解集.
[变式训练]
3.若关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|-3<x<4},求关于x的不等式bx2+2ax-c-3b<0的解集.
解:∵ax2+bx+c>0的解集为{x|-3<x<4},
∴a<0且-3和4是一元二次方程ax2+bx+c=0的两根,
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(-3+4=-\f(b,a),-3×4=\f(c,a))),解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(b=-a,c=-12a)).
∴不等式bx2+2ax-c-3b<0,可化为-ax2+2ax+15a<0,
即x2-2x-15<0,∴-3<x<5,∴所求不等式的解集为{x|-3<x<5}.
含参数的一元二次不等式的解法
(1)若-1<a<0,则不等式(x-a)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,a)))<0的解集是( )
A.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|a<x<\f(1,a))) B.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x>\f(1,a)或x<a))
C.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|\f(1,a)<x<a)) D.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x<\f(1,a)或x>a))
(2)关于x的不等式x2-mx+1>0的解集为R,则实数m的取值范围是( )
A.{m|0<m<4}
B.{m|m<-2或m>2}
C.{m|-2≤m≤2}
D.{m|-2<m<2}
[解析] (1)由-1<a<0,知0>a>-1>eq \f(1,a),
所以(x-a)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,a)))<0的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|\f(1,a)<x<a)).
(2)不等式x2-mx+1>0的解集为R,所以函数y=x2-mx+1的图像在x轴上方,所以方程x2-mx+1=0无实数解,所以Δ<0,即m2-4<0,解得-2<m<2,所以实数m的取值范围是{m|-2<m<2}.
[答案] (1)C (2)D
含参数的一元二次不等式的解法
[变式训练]
4.关于x不等式x2+ax+1>0恒成立,则实数a的取值范围是___________.
解析:由题设,要使x2+ax+1>0恒成立,∵函数y=x2+ax+1开口向上,∴只需Δ=a2-4<0即可,解得-2<a<2.
答案:(-2,2)
5.解不等式(x-1)(x-a)≥0.
解:当a>1时,原不等式解集是{x|x≥a,或x≤1};
当a=1时,原不等式解集是R;
当a<1时,原不等式解集是{x|x≤a或x≥1}.
1.不等式(x-2)(2x-3)>0的解集是( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,\f(3,2)))∪(2,+∞)
B.R
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2),2))
D.∅
解析:A [由(x-2)(2x-3)>0,得x<eq \f(3,2)或x>2.所以不等式(x-2)(2x-3)>0的解集为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,\f(3,2)))∪(2,+∞).]
2.已知集合M={x|-4<x<2},N={x|x2-5x-6<0},则M∪N=( )
A.{x|-1<x<2}
B.{x|-4<x<2}
C.{x|-4<x<6}
D.{x|2<x<6}
解析:C [N={x|x2-5x-6<0}={x|-1<x<6},所以M∪N={x|-4<x<6}.]
3.使式子eq \f(1,\r(-x2-x))有意义的实数x的取值范围是( )
A.{x|x>0,或x<-1}
B.{x|x≥0,或x≤-1}
C.{x|-1<x<0}
D.{x|-1≤x≤0}
解析:C [分析可知应使-x2-x>0,即x2+x<0,
所以-1<x<0.]
4.若二次函数y=ax2+bx+c(a<0)的图像与x轴的两个交点为(-1,0)和(3,0),则不等式ax2+bx+c<0的解集是________.
解析:根据二次函数的图像知所求不等式的解集为{x|x>3或x<-1},即解集为(-∞,-1)∪(3,+∞).
答案:(-∞,-1)∪(3,+∞)
5.已知关于x的不等式x2+ax+b<0的解集为{x|1<x<2},求关于x的不等式bx2+ax+1>0的解集.
解:依题意得方程x2+ax+b=0的解集为1,2,由根与系数的关系,得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(-a=1+2,,b=1×2,))即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=-3,,b=2,))∴不等式bx2+ax+1>0.
就是2x2-3x+1>0.
由于2x2-3x+1>0⇔(2x-1)(x-1)>0⇔x<eq \f(1,2)或x>1.
∴bx2+ax+1>0的解集为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,\f(1,2)))∪(1,+∞).
$$
[基础过关]
1.不等式-x2-3x+10≥0的解集为( )
A.{x|-5≤x≤2} B.{x|x≤-5或x≥2}
C.{x|-2≤x≤5} D.{x|x≤-2或x≥5}
解析:A [-x2-3x+10≥0⇔x2+3x-10≤0,即(x-2)(x+5)≤0,解得-5≤x≤2,即所求解集为{x|-5≤x≤2}.]
2.已知集合A={x|x2-25<0},B={x|x2-4x+3<0},则A∩B=( )
A.{x|3<x<5} B.{x|-5<x<5}
C.{x|1<x<3} D.{x|-5<x<1}
解析:C [∵集合A={x|x2-25<0}={x|-5<x<5},B={x|x2-4x+3<0}={x|1<x<3},∴A∩B={x|1<x<3}.]
3.当 有意义时,x的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.{x|x≥2}
解析:A [由题意可得-3x2+7x-2≥0,即3x2-7x+2≤0,所以(3x-1)(x-2)≤0,解得≤x≤2,所以x的取值范围是.]
4.不等式ax2+bx+2>0的解集为{x|-1<x<2},则a+b=( )
A.0 B.-1 C.1 D.-2
解析:A [由题意,可得不等式ax2+bx+2>0的解集为{x|-1<x<2},所以-1,2是方程ax2+bx+2=0的两个根,所以-1+2=-,-1×2=,解得a=-1,b=1,所以a+b=0.]
5.若关于x的不等式ax2-2ax+1<0的解集为∅,则实数a的取值范围是( )
A.a>1 B.a≥1
C.0<a≤1 D.0≤a≤1
解析:D [当a=0时,不等式化为1<0,此不等式无解;当a≠0时,要使原不等式无解,应满足,解得,即0≤a≤1.综上可知,实数a的取值范围是0≤a≤1.]
6.若关于x的不等式ax2+5x-2>0的解集是,则a=______.
解析:根据题意可知,a≠0且方程ax2+5x-2=0的两根为和2,由根与系数的关系可得+2=-, 解之得a=-2.
答案:-2
7.若关于x的不等式tx2-2tx+4>0的解集为R,则实数t的取值范围是____________.
解析:当t=0时,不等式为4>0,解集为R;当t≠0时,关于x的不等式tx2-2tx+4>0的解集为R,则,
解得0<t<4,综上可得实数t的取值范围是0≤t<4.
答案:0≤t<4
8.已知集合A={x|1<x<2},B={x|x2-2ax+a2-1<0},若A⊆B,则实数a的取值范围是________.
解析:方程x2-2ax+a2-1=0的两根为a+1和
a-1,∴B={x|a-1<x<a+1},
∵A⊆B,∴,解得1≤a≤2,即实数a的取值范围是{a|1≤a≤2}.
答案:{a|1≤a≤2}
9.在解方程x2+px+q=0时,甲同学看错了p,解得方程的根为x1=1,x2=-3;乙同学看错了q,解得方程的根为x1=4,x2=-2,则方程中的p=________,q=________.
解析:甲同学看错了p,但没有看错q,乙同学看错了q,但没有看错p,所以根据根与系数的关系,得q=(-3)×1=-3,p=-(-2+4)=-2.
答案:-2 -3
10.已知不等式(a+1)x2-4x-6<0的解集是{x|-1<x<3}.
(1)求常数a的值;
(2)若关于x的不等式ax2+mx+4≥0的解集为R,求m的取值范围.
解:(1)因为不等式(a+1)x2-4x-6<0的解集是{x|-1<x<3}.
所以-1和3是方程(a+1)x2-4x-6=0的解,把x=-1代入方程解得a=1.经验证满足题意.
(2)若关于x的不等式ax2+mx+4≥0的解集为R,即x2+mx+4≥0的解集为R,所以Δ=m2-16≤0,解得-4≤m≤4,所以m的取值范围是[-4,4].
[能力提升]
11.若0<t<1,则关于x的不等式(t-x)>0的解集是( )
A. B.
C. D.
解析:D [∵0<t<1,∴>1,∴>t.∴(t-x)>0⇔(x-t)<0⇔t<x<.]
12.若关于x的不等式x2-2x≤4-a在R上的解集为∅,则实数a的取值范围是________.
解析:因为关于x的不等式x2-2x≤4-a在R上的解集为∅,所以一元二次方程x2-2x-4+a=0的根的判别式小于零,即Δ=(-2)2-4(a-4)<0⇒a>5,即实数a的取值范围为a>5.
答案:a>5
13.若关于x的不等式ax2-6x+a2>0的解集为{x|1<x<m},则a=________,m=________.
解析:由题可知1,m是方程ax2-6x+a2=0的两个根,且a<0,
∴,解得或(舍去).
答案:-3 -3
14.解关于x的不等式x2-3ax-18a2>0.
解:将x2-3ax-18a2>0变形得(x-6a)(x+3a)>0,
方程(x-6a)(x+3a)=0的两根为6a,-3a.
所以当a>0时,6a>-3a,原不等式的解集为
{x|x<-3a,或x>6a};
当a=0时,6a=-3a=0,原不等式的解集为
{x|x≠0};
当a<0时,6a<-3a,原不等式的解集为{x|x<6a或x>-3a}.
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