内容正文:
数学·必修·第一册(苏教)
第3章
不等式
3.3.2 从函数观点看一元二次不等式
第二课时 一元二次不等式的应用
课下培优巩固练(十六)
[思路点拨]
eq \x(\a\al(由给定不等式,的解集形式)) → eq \x(\a\al(确定a<0及关于,a、b、c的方程组)) → eq \x(用a表示b,c) → eq \x(\a\al(代入所求,不等式)) → eq \x(\a\al(求解cx2+bx+,a<0的解集))
解:法一 由不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|2<x<3}可知a<0,且2和3是方程ax2+bx+c=0的两根.
由根与系数的关系可知 eq \f(b,a) =-5, eq \f(c,a) =6.由a<0知c<0, eq \f(b,c) = eq \f(-5,6) ,故不等式cx2+bx+a<0,即x2+ eq \f(b,c) x+ eq \f(a,c) >0,
即x2- eq \f(5,6) x+ eq \f(1,6) >0,解得x< eq \f(1,3) 或x> eq \f(1,2) ,所以不等式cx2+bx+a<0的解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x<\f(1,3)或x>\f(1,2))))) .
法二 由不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|2<x<3}可知a<0,且2和3是方程ax2+bx+c=0的两根,所以ax2+bx+c=a(x-2)(x-3)=ax2-5ax+6a⇒b=-5a,c=6a,故不等式cx2+bx+a<0,即6ax2-5ax+a<0⇒6a eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,3)))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,2))) <0,故原不等式的解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(x<\f(1,3)或x>\f(1,2))))) .
【母题探究】 (1)(变结论)本例中的条件不变,求关于x的不等式cx2-bx+a>0的解集.
解:由根与系数的关系知 eq \f(b,a) =-5, eq \f(c,a) =6且a<0.
∴c<0, eq \f(b,c) =- eq \f(5,6) ,故不等式cx2-bx+a>0,即x2- eq \f(b,c) x+ eq \f(a,c) <0,即x2+ eq \f(5,6) x+ eq \f(1,6) <0.
解得 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)<x<-\f(1,3))))) .
(2)(变条件)若将本例中的条件“关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|2<x<3}”变为“关于x的不等式ax2+bx+c≥0的解集是 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(-\f(1,3)≤x≤2)))) ”.求不等式cx2+bx+a<0的解集.
解:由ax2+bx+c≥0的解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|-\f(1,3)≤x≤2)) 知a<0.由- eq \f(2,3) = eq \f(a,c) <0知c>0,∵- eq \f(b,a) = eq \f(5,3) , eq \f(c,a) =- eq \f(2,3) ,
∴- eq \f(b,c) =- eq \f(5,2) , eq \f(a,c) =- eq \f(3,2) ,∴不等式cx2+bx+a<0,
即x2+ eq \f(5,2) x- eq \f(3,2) <0,
解得-3<x< eq \f(1,2) ,
所以解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(-3<x<\f(1,2))))) .
[总结] 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)求解步骤:
第一步:审结论——明确解题方向
如要解cx2+bx+a<0,首先确定c的符号,最好能确定a,b,c的值
第二步:审条件——挖掘题目信息
利用一元二次方程的根与一元二次不等式的解集的关系列出关于a,b,c的方程组,用a表示b,c.
第三步:建联系——找解题突破口
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.
【练一练】
1.不等式ax2-bx+c<0的解集为{x|x>1或x<-2},则函数y=ax2+bx+c的图象大致为( )
解析:不等式ax2+bx+c<0的解集为{x|x>1或x<-2},
∴a<0,∴ eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(c,a)=-2,,\f(b,a)=-1,)) ⇒ eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(c=-2a,,b=-a,)) ∴y=ax2+bx+c=ax2-ax-2a=a(x2-x-2),
函数y=ax2+bx+c的图象开口向下,两个零点为x1=2,x2=-1.
答案:C
2.(多选)已知关于x的不等式ax2+bx+c≤0的解集为{x|x≤-2或x≥3},则下列说法正确的是( )
A.a<0
B.ax+c>0的解集为{x|x>6}
C.8a+4b+3c<0
D.cx2+bx+a<0的解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)<x<\f(1,3)))))
答案:AD
解析:因为关于x的不等式ax2+bx+c≤0的解集为{x|x≤-2或x≥3},
所以a<0且方程ax2+bx+c=0的两个根为-2,3,
即3×(-2)= eq \f(c,a) =-6,3+(-2)=- eq \f(b,a) =1⇒c=-6a,b=-a.因此选项A正确;
因为c=-6a,a<0所以由ax+c>0⇒ax-6a>0⇒x<6,因此选项B不正确;
由c=-6a,b=-a可知:8a+4b+3c=8a-4a-18a=-14a>0,因此选项C不正确;
因为c=-6a,b=-a,所以由cx2+bx+a<0⇒-6ax2-ax+a<0⇒6x2+x-1<0,
解得- eq \f(1,2) <x< eq \f(1,3) ,因此选项D正确.
题型二 一元二次不等式的实际应用
例2.某摩托车生产企业,上年度生产摩托车的投入成本为1万元/辆,出厂价为1.2万元/辆,年销售量为1 000辆.本年度为适应市场需求,计划提高产品档次,适度增加投入成本.若每辆车投入成本增加的比例为x(0<x<1),则出厂价相应的提高比例为0.75x,同时预计年销售量增加的比例为0.6x.已知年利润=(出厂价-投入成本)×年销售量.
(1)写出本年度预计的年利润y与投入成本增加的比例x的关系式;
(2)为使本年度的年利润比上年度有所增加,问投入成本增加的比例x应在什么范围内?
解:(1)由题意,得y=[1.2×(1+0.75x)-1×(1+x)]×1 000×(1+0.6x)(0<x<1),整理得y=-60x2+20x+200(0<x<1).
(2)要保证本年度的利润比上年度有所增加,当且仅当 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y-(1.2-1)×1 000>0,,0<x<1,))
即 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-60x2+20x>0,,0<x<1,)) 解不等式组,得0<x< eq \f(1,3) ,所以为保证本年度的年利润比上年度有所增加,投入成本增加的比例x的范围为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(0<x<\f(1,3))))) .
[总结] 解不等式应用题的步骤
【练一练】
3.为鼓励大学毕业生自主创业,某市出台了相关政策:由政府协调,企业按成本价提供产品给大学毕业生自主销售,成本价与出厂价之间的差价由政府承担.某大学毕业生按照相关政策投资销售一种新型节能灯.已知这种节能灯的成本价为每件10元,出厂价为每件12元,每月的销售量y(单位:件)与销售单价x(单位:元)之间的关系近似满足一次函数y=-10x+500.
(1)设他每月获得的利润为w(单位:元),写出他每月获得的利润w与销售单价x的函数关系.
(2)相关部门规定,这种节能灯的销售单价不得高于25元.如果他想要每月获得的利润不少于3 000元,那么政府每个月为他承担的总差价的取值范围是多少?
解:(1)依题意可知每件的销售利润为(x-10)元,每月的销售量为(-10x+500)件,
所以每月获得的利润w与销售单价x的函数关系为w=(x-10)(-10x+500).
(2)由每月获得的利润不小于3 000元,得(x-10)(-10x+500)≥3 000.
化简,得x2-60x+800≤0.解得20≤x≤40.又因为这种节能灯的销售单价不得高于25元,所以20≤x≤25.
设政府每个月为他承担的总差价为p元,则p=(12-10)(-10x+500)=-20x+
1 000.
由20≤x≤25,得500≤-20x+1 000≤600.故政府每个月为他承担的总差价的取值范围为[500,600]元.
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