内容正文:
预备知识
§4 一元二次函数与一元二次不等式
4.3 一元二次不等式的应用
第一章
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高中数学 必修 第一册 (北)
学习目标 1.经历从实际情境中抽象出一元二次不等式的过程,了解一元二次不等式的现实意义;
2.能够构建一元二次函数模型,解决实际问题(重、难点).
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探究一 简单的分式不等式的解法
[例1] 解下列不等式:
(1)<0;(2)≥0;(3)>1.
(1)原不等式可化为(x+1)(2x-1)<0,
∴-1<x<,
故原不等式的解集为{x|-1<x<}.
(2)原不等式可化为≤0,
∴∴
即-<x≤1.
故原不等式的解集为{x|-<x≤1}.
(3)原不等式可化为-1>0,
∴>0,∴>0,则x<-2.
故原不等式的解集为{x|x<-2}.
拓展·提升
1.>0⇔ab>0;≤0⇔
2.分式不等式的解法
(1)对于比较简单的分式不等式,可直接转化为一元二次不等式或一元二次不等式组求解,但要注意等价变形,保证分母不为零.
(2)对于不等号右边不为零的较复杂的分式不等式,先移项再通分(不要去分母),使之转化为不等号右边为零的形式,然后再用上述方法求解.
[练1] (1)不等式≥1的解集是 ( )
A.{x|≤x≤2} B.{x|≤x<2}
C.{x|x>2,或x≤} D.{x|x≥}
(2)若关于x的不等式ax-b>0的解集为{x|x>1},则关于x的不等式>0的解集为 ( )
A.{x|x<-2,或x>1} B.{x|1<x<2}
C.{x|x<-1,或x>2} D.{x|-1<x<2}
(1)不等式≥1,移项得-1≥0,即≤0,可化为解得≤x<2,则原不等式的解集为{x|≤x<2}.故选B.
(2)∵x=1为ax-b=0的根,∴a-b=0,即a=b,
∵ax-b>0的解集为{x|x>1},
∴a>0,故=>0,
等价为(x+1)(x-2)>0.
∴x<-1或x>2.
∴原不等式的解集为{x|x<-1,或x>2}.故选C.
探究二 不等式恒成立问题
[例2] 若不等式ax2+2ax-4<2x2+4x对任意实数x均成立,则实数a的取值范围是 ( )
A.{a|-2<a≤2} B.{a|-2<a<2}
C.{a|a≠2} D.{a|a≤2}
不等式ax2+2ax-4<2x2+4x,可化为(a-2)x2+2(a-2)x-4<0.
当a-2=0,即a=2时,不等式恒成立,符合题意;
当a-2≠0时,要使不等式恒成立,需解得-2<a<2.综上所述,-2<a≤2.故选A.
拓展·提升
一元二次不等式在R上的恒成立问题的解题思路
(1)一元二次不等式ax2+bx+c>0,对任意实数x∈R恒成立的条件是
(2)一元二次不等式ax2+bx+c≥0,对任意实数x∈R恒成立的条件是
(3)一元二次不等式ax2+bx+c<0,对任意实数x∈R恒成立的条件是
(4)一元二次不等式ax2+bx+c≤0,对任意实数x∈R恒成立的条件是
[练2] 若关于x的不等式(a-1)x2-(a-1)x-1<0的解为一切实数,求实数a的取值范围.
当a-1=0,即a=1时,-1<0恒成立,符合题意;
当a-1≠0,即a≠1时,
则有
解得-3<a<1.
综上所述,实数a的取值范围是{a|-3<a≤1}.
探究三 一元二次不等式的实际应用
[例3] (2025·成都高一检测)某公司为了竞标配套活动的相关代言,决定对旗下的某商品进行一次评估.该商品原来每件售价为25元,年销售8万件.据市场调查,若价格每提高1元,销售量将相应减少2 000件,要使销售的总收入不低于原收入,该商品每件定价最多为多少元?
设每件商品的定价为t元,依题意得(8-×0.2)t≥25×8,整理得t2-65t+1 000≤0,解得25≤t≤40.
所以要使销售的总收入不低于原收入,每件商品的定价最多为40元.
拓展·提升
利用一元二次不等式解决实际问题的步骤
(1)选取合适的字母表示题中的未知数;
(2)由题中给出的不等关系,列出关于未知数的不等式(组);
(3)求解所列出的不等式(组);
(4)结合题目的实际意义确定答案.
[练3] (1)某小型服装厂生产一种风衣,日销售量x(件)与单价P(元)之间的关系为P=160-2x,生产x件所需成本为C(元),其中C=500+30x元,若要求每天获利不少于1 300元,则日销量x的取值范围是 ( )
A.{x|20≤x≤30} B.{x|20≤x≤45}
C.{x|15≤x≤30} D.{x|15≤x≤45}
(2)(2025·福建高一期末)某商店进了一批服装,每件进价为60元.当每件售价为90元时,每天可售出30件.在一定的范围内这批服装的售价每降低1元,每天就多售出1件.若使每天的利润最大,售价应为 ( )
A.60元 B.90元
C.80元 D.70元
(1)设该厂每天获得的利润为y元,
则y=(160-2x)x-(500+30x)=-2x2+130x-500(0<x<80).
由题意,知-2x2+130x-500≥1 300,即x2-65x+900≤0,
解得20≤x≤45,
所以日销量x的取值范围是{x|20≤x≤45}.故选B.
(2)设每件售价定为(90-x)元,则销售件数增加了x件.
∴每天所获利润为y=(90-x-60)(30+x)=-x2+900(x≥0),
故当x=0时,每天所获利润最大.
故售价定为每件90元时,可获最大利润.故选B.
特别提醒:不等式恒成立问题一定要注意其二次项的系数是否为零.
1.不等式≥0的解集为 ( )
A.{x|0≤x≤2} B.{x|0<x≤2}
C.{x|x<0,或x≥2} D.{x|x<0,或x>2}
由原式得x(x-2)≤0且x≠0,
解得0<x≤2.故选B.
2.某商品在最近30天内的价格m(单位:元)与时间t(单位:天)的函数关系是m=t+10(0<t≤30,t∈N);销售量y与时间t的函数关系是y=-t+35(0<t≤30,t∈N),则使这种商品日销售金额不小于500元的t的范围为 ( )
A.{t|15≤t≤20,t∈N} B.{t|10≤t≤15,t∈N}
C.{t|10<t<15,t∈N} D.{t|0<t≤10,t∈N}
由日销售金额为(t+10)(-t+35)≥500(0<t≤30,t∈N),即t2-25t+150≤0(0<t≤30,t∈N),
解得10≤t≤15(t∈N).故选B.
3.若不等式x2-px+9≥0的解为一切实数,则p的取值范围为________________.
答案:{p|-6≤p≤6}
由题意可知,Δ=p2-36≤0,解得-6≤p≤6.
4.某产品的总成本y(万元)与产量x(台)之间的函数关系是y=3 000+20x-0.1x2(0<x<240),若每台产品的售价为25万元,则生产者不亏本(销售收入不小于总成本)时的最低产量是________台.
答案:150
依题意得25x≥3 000+20x-0.1x2,整理得x2+50x-30 000≥0,
解得x≥150或x≤-200(舍去).
因为0<x<240,所以150≤x<240,即最低产量是150台.
$$