内容正文:
高考总复习 数学
第一章 集合、常用逻辑用语与不等式
第6节 一元二次不等式恒(能)成立问题
B
C
D
D
D
D
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考点一 在R上的恒成立问题
[例1] (2024·济南模拟)不等式(a-2)x2+4(a-2)x-12<0的解集为R,则实数a的取值范围是( )
A.{a|-1≤a<2} B.{a|-1<a≤2}
C.{a|-1<a<2} D.{a|-1≤a≤2}
解析:当a=2时,原不等式为-12<0,满足解集为R;当a≠2时,根据题意得a-2<0,且Δ=16(a-2)2-4(a-2)×(-12)<0,解得-1<a<2.综上所述,实数a的取值范围为{a|-1<a≤2}.
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
训练1 (1)若关于x的一元二次不等式2x2-kx+>0对于一切实数x都成立,则实数k满足( )
A.{k|k<} B.{k|k<-}
C.{k|-<k<} D.{k|k>-}
解析:由题意得Δ=(-k)2-4×2×<0,整理可得k2-3<0,解得-<k<.
(2)(2025·常州模拟)已知不等式>2对任意的x∈R恒成立,则实数k的取值范围是________.
答案:[2,10)
解析:因为x2+x+2=(x+)2+>0,所以原不等式等价于kx2+kx+6>2x2+2x+4,即(k-2)x2+(k-2)x+2>0恒成立.当k=2时,2>0,显然成立;当k≠2时,k满足不等式组解得2<k<10.综上所述,实数k的取值范围是[2,10).
考点二 在给定区间上的恒成立问题
[例2] 已知函数f(x)=mx2-mx-1.若对于x∈[1,3],f(x)<5-m恒成立,则实数m的取值范围为________.
答案:(-∞,)
解析:要使f(x)<5-m在x∈[1,3]上恒成立,即m(x2-x+1)-6<0在x∈[1,3]上恒成立.因为x2-x+1=(x-)2+>0,又m(x2-x+1)-6<0在x∈[1,3]上恒成立,所以m<在x∈[1,3]上恒成立.令y=,因为函数y==在[1,3]上的最小值为,所以只需m<即可.所以m的取值范围是(-∞,).
一元二次不等式在给定区间上的恒成立问题的两种解法
(1)讨论参数的范围或分离参数转化为最值问题.
(2)结合图象进行分类讨论,转化为根的分布问题.
训练2 (1)若不等式x2+ax-1≤0对于一切x∈[1,4]恒成立,则实数a的取值范围是( )
A.{a|a>-} B.{a|-≤a≤0} C.{a|a>0} D.{a|a≤-}
解析:x2+ax-1≤0,x∈[1,4],则a≤-x+,y1=-x和y2=在[1,4]上单调递减,故f(x)=-x+在[1,4]上单调递减,f(x)min=f(4)=-4+=-,即a≤-.
(2)(2025·荆宜三校联考)设函数f(x)=mx2-mx-1,命题“∃x∈[1,3],f(x)≤-m+2”是假命题,则实数m的取值范围为( )
A.(-∞,] B.(-∞,3]
C.(,+∞) D.(3,+∞)
解析:方法一 因为命题“∃x∈[1,3],f(x)≤-m+2”是假命题,所以∀x∈[1,3],f(x)>-m+2为真命题,又f(x)>-m+2,即mx2-mx-1>-m+2,即m(x2-x+1)>3.当x∈[1,3]时,x2-x+1∈[1,7],所以m>在x∈[1,3]上恒成立,所以m>()max,因为x∈[1,3],当x=1时,x2-x+1有最小值1,此时有最大值3,所以m>3,故实数m的取值范围是(3,+∞).
方法二 因为命题“∃x∈[1,3],f(x)≤-m+2”是假命题,所以∀x∈[1,3],f(x)>-m+2为真命题,即mx2-mx+m-3>0在x∈[1,3]上恒成立.当m=0时,-3>0,不符合题意;当m≠0时,设g(x)=mx2-mx+m-3,因为g(x)图象的对称轴方程为x=,所以只需或即或解得m>3,故实数m的取值范围是(3,+∞).
考点三 给定参数范围的恒成立问题
[例3] (2025·宿迁模拟)若不等式x2+px>4x+p-3在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,+∞)
解析:不等式x2+px>4x+p-3,可化为(x-1)p+x2-4x+3>0,由已知可得[(x-1)p+x2-4x+3]min>0,0≤p≤4,令f(p)=(x-1)p+x2-4x+3,0≤p≤4,可得∴x<-1或x>3.
含参不等式恒成立问题的思路
(1)解决恒成立问题一定要搞清谁是自变量,谁是参数;
(2)对于给定参数范围的恒成立问题,一般是把参数看作变量,把自变量看作参数,把不等式看作关于参数的函数解决问题.
训练3 已知a∈[-1,2],不等式x2+(a-4)x+4-2a>0恒成立,则x的取值范围为____________.
答案:(-∞,0)∪(3,+∞)
解析:设f(a)=(x-2)·a+x2-4x+4,则即解得x<0或x>3.
考点四 不等式能成立或有解问题
[例4] (2025·武汉模拟)若∃x∈[,2],使2x2-λx+1<0成立,则实数λ的取值范围为________.
答案:(2,+∞)
解析:由2x2-λx+1<0,可得λx>2x2+1,因为x∈[,2],所以λ>2x+,根据题意,λ>(2x+)min即可,设f(x)=2x+,易知f(x)在(,)上单调递减,在(,2)上单调递增,所以f(x)min=f()=2,所以λ>2.
不等式能成立问题的策略
解决不等式能成立问题的策略一般是转化为函数的最值问题:
(1)若a>f(x)能成立,则a>f(x)min.
(2)若a≤f(x)能成立,则a≤f(x)max.
训练4 设a∈R,若关于x的不等式x2-ax+1≥0在区间[1,2]上有解,则a的取值范围是( )
A.(-∞,2] B.[2,+∞)
C.[,+∞) D.(-∞,]
解析:因为关于x的不等式x2-ax+1≥0在区间[1,2]上有解,所以a≤x+在x∈[1,2]上有解,即a≤(x+)max,x∈[1,2],因为函数f(x)=x+在[1,2]上单调递增,所以f(x)max=f(2)=,故a≤.
$$