内容正文:
第一章 集合与常用逻辑用语
第四节 一元二次不等式及其解法
第一章 集合与常用逻辑用语
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目录
contents
Part 01 知识要点
Part 02 双基检测
Part 05 课时作业
Part 03 典例精析
Part 04 高考再现
第一章 集合与常用逻辑用语
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知识要点
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双基检测
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典例精析
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高考再现
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1.一元二次不等式的解法
(1)将不等式的右端化为0,左端化为二次项系数大于0的不等式ax2+bx+c>0(a>0)或ax2+bx+c<0(a>0);
(2)求出相应的一元二次方程的根;
(3)利用二次函数的图象与x轴的交点情况确定一元二次不等式的解集.即:当a>0,若方程ax2+bx+c=0的两根为x1,x2,且x2>x1,则ax2+bx+c>0的解集为_____________________;ax2+bx+c<0的解集为___________________
{x|x<x1或x>x2}
{x|x1<x<x2}
2.二次函数的图象、一元二次方程的根与一元二次不等式的解集之间的关系
在二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)中,令y=0,得到一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0).若将符号“=”改为不等号“>”或“<”便得到一元二次不等式ax2+bx+c>0(或<0).因此,可以通过y=ax2+bx+c(a≠0)的图象与x轴的交点求得一元二次不等式的解,具体情况如下表:
二次函数
一元二次方程
一元二次不等式
一般式
y=ax2+bx+c(a>0)
Δ=b2-4ac
ax2+bx+c=0(a>0)
ax2+bx+c>0(a>0)
ax2+bx+c<0(a>0)
图象
与解
Δ>0
x=x1,x=x2
x<x1或x>x2
x1<x<x2
Δ=0
x=x0=-eq \f(b,2a)
______________
__
Δ<0
无解
___
__
x∈R且x≠x0
1.不等式(x-1)eq \r(x+2)≥0的解集为( )
A.[1,+∞)
B.[1,+∞)∪{-2}
C.[-2,1)
D.[-2,+∞)
答案:A
2.已知集合A=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(x2-2x-3≤0)))),B=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(y=\r(x))))),则A∩B=( )
A.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(x≥-3))))
B.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(0≤x≤3))))
C.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(x≥-1))))
D.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(0≤x≤1))))
解析:选B 化简集合A=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(-1≤x≤3)))),
B=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(x≥0)))),
根据交集的定义,A∩B=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(0≤x≤3)))).
3.不等式eq \f(x-1,x-22)≥2的解集是( )
A.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(3,2),3))
B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(3,2),3))
C.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4),2))∪(2,3]
D.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2),2))∪(2,3]
解析:选D 原不等式可化为eq \f(x-1-2x-22,x-22)
=eq \f(-2x+3x-3,x-22)≥0,
有(-2x+3)(x-3)≥0且x-2≠0,
解得eq \f(3,2)≤x≤3且x≠2.故选:D.
4.已知关于x的不等式ax+b<0的解集是(1,+∞),则关于x的不等式eq \f(ax-b,x-2)>0的解集为________.
答案:(-1,2)
解下列不等式:
(1)-3x2-2x+8≥0;
(2)0<x2-x-2≤4;
(3) eq \f(2x+1,x-5)≥-1;
(4)ax2-(a+1)x+1<0(a>0).
[精解详析] (1)原不等式可化为3x2+2x-8≤0,
即(3x-4)(x+2)≤0.解得-2≤x≤ eq \f(4,3),
所以原不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(-2≤x≤ \f(4,3))))).
(2)原不等式等价于eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x2-x-2>0,,x2-x-2≤4))⇔eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x2-x-2>0,,x2-x-6≤0))⇔
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x-2x+1>0,,x-3x+2≤0))⇔eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x>2或x<-1,,-2≤x≤3.))
借助于数轴,如图所示,
原不等式的解集为{x|-2≤x<-1或2<x≤3}.
(3)将原不等式移项通分得eq \f(3x-4,x-5)≥0,
等价于eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(3x-4x-5≥0,,x-5≠0,))
解得x>5或x≤eq \f(4,3).所以原不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\}(\a\vs4\al\co1(x≤\f(4,3)或x>5)))).
(4)原不等式变为(ax-1)(x-1)<0,
因为a>0,所以aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,a)))(x-1)<0.
所以当a>1,即eq \f(1,a)<1时,解为eq \f(1,a)<x<1;
当a=1时,解集为∅;
当0<a<1,即eq \f(1,a)>1时,解为1<x<eq \f(1,a).
综上,当0<a<1时,不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\}(\a\vs4\al\co1(1<x<\f(1,a)))));
当a=1时,不等式的解集为∅;
当a>1时,不等式的解集为eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(1,a)<x<1)).))
[解题心得]
1.解一元二次不等式的4个步骤
一化
把不等式变形为二次项系数大于零的标准形式
二判
计算对应方程的判别式
三求
求出对应的一元二次方程的根,或根据判别式说明方程有没有实根
四写
利用“大于取两边,小于取中间”写出不等式的解集
2.分式不等式的解法
求解分式不等式的关键是对原不等式进行恒等变形,转化为整式不等式(组)求解.
(1) eq \f(fx,gx)>0(<0)⇔f(x)·g(x)>0(<0);
(2)eq \f(fx,gx)≥0(≤0)⇔f(x)·g(x)≥0(≤0),且g(x)≠0.
3.解含参数的一元二次不等式时分类讨论的依据
(1)二次项中若含有参数应讨论是等于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.
已知函数f(x)=ax2+(b-8)x-a-ab,当x∈(-3,2)时,f(x) >0;当x∈(-∞,-3)∪(2,+∞)时,f(x)<0.
(1)求f(x)在[0,1]内的值域;
(2)c为何值,ax2+bx+c≤0的解集为R.
[思路点拨] 由题意-3和2是f(x)=0的两根,从而确定a与b的值,再进行求解.
[精解详析] 由题意知f(x)的图象是开口向下,交x轴于两点A(-3,0)和B(2,0)的抛物线,对称轴为x=-eq \f(1,2)(如图).
那么x=-3或x=2时,y=0.
代入原式
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(0=a-32+b-8×-3-a-ab,,0=a×22+b-8×2-a-ab,))
解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=0,,b=8))(舍)或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=-3,,b=5,))
∴f(x)=-3x2-3x+18.
(1)由图可知f(x)在[0,1]内单调递减,
∴ymin=f(1)=12,ymax=f(0)=18,值域为[12,18].
(2)令g(x)=-3x2+5x+c≤0的解集为R,
则Δ≤0,∴c≤-eq \f(25,12).
[解题心得]
一元二次不等式解集的端点值就是相应的一元二次方程的根,也是相应的二次函数的图象与x轴交点的横坐标,本题要注意不等式的解集的结构形式与二次项系数符号的关系.
(1)若不等式(a-2)x2+2(a-2)x-4<0对一切x∈R恒成立,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,2]
B.[-2,2]
C.(-2,2]
D.(-∞,-2)
(2)若不等式x2+mx-1<0对于任意x∈[m,m+1]都成立,则实数m的取值范围是________.
[思路点拨] (1)注意a-2是否为零;
(2)分析题意设f(x)=x2+mx-1,则只需满足eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(fm<0,,fm+1<0))即可.
[精解详析] (1)当a-2=0,即a=2时,不等式为-4<0,对一切x∈R恒成立.
当a≠2时,
则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(Δ=4a-22+16a-2<0,,a-2<0,))
即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a2<4,,a-2<0,))解得-2<a<2.
∴实数a的取值范围是(-2,2].
(2)由题意,得函数f(x)=x2+mx-1在[m,m+1]上的最大值小于0,又抛物线f(x)=x2+mx-1开口向上,所以只需eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(fm=m2+m2-1<0,,fm+1=m+12+mm+1-1<0,))
即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2m2-1<0,,2m2+3m<0,))解得-eq \f(\r(2),2)<m<0.
[答案] (1) C (2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(\r(2),2),0))
[解题心得]
1.一元二次不等式在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
2.一元二次不等式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.
1.(2025·全国二卷)不等式 eq \f(x-4,x-1)≥2的解集是( )
A.{x|-2≤x≤1} B.{x|x≤-2}
C.{x|-2≤x<1} D.{x|x>1}
解析:选C eq \f(x-4,x-1)≥2,即为 eq \f(x+2,x-1)≤0,
即 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1((x+2)(x-1)≤0,,x-1≠0,))故-2≤x<1,
故解集为{x|-2≤x<1}.故选:C.
2.已知集合P={x|x2-2x≥3},Q={x|2<x<4},则P∩Q=( )
A.[3,4) B.(2,3]
C.(-1,2] D.(-1,3]
解析:选A 因为P={x|x≥3或x≤-1},所以P∩Q=[3,4).
3.已知集合A={x|x2-4x+3<0},B={x|2<x<4},则A∩B=( )
A.(1,3) B.(1,4)
C.(2,3) D.(2,4)
解析:选C 因为A={x|x2-4x+3<0}={x|1<x<3},所以A∩B=(2,3).
4.(2020·山东高考)已知二次函数y=ax2+bx+c的图象如图所示,则不等式ax2+bx+c>0的解集是( )
A.(-2,1)
B.(-∞,-2)∪(1,+∞)
C.[-2,1]
D.(-∞,-2]∪[1,+∞)
解析:选A 结合图象易知,不等式ax2+bx+c>0的解集(-2,1),故选:A.
5.(2025·上海高考)不等式 eq \f(x-3,x-1)<0的解集为________.
解析:原不等式转化为(x-1)(x-3)<0,解得1<x<3,则其解集为(1,3).
答案:(1,3)
6.函数y=eq \r(3-2x-x2)的定义域是________.
解析:要使函数有意义,需3-2x-x2≥0,即x2+2x-3≤0,得(x-1)(x+3)≤0,即-3≤x≤1,故所求函数的定义域为[-3,1].
答案:[-3,1]
$