内容正文:
第1章 集合、常用逻辑用语与不等式
第5讲 一元二次方程、不等式
2027届高考一轮复习
数学
1
【课标要求】
1.会从实际情境中抽象出一元二次不等式,了解一元二次不等式的现实意义.
2.通过函数图象了解一元二次不等式与相应的二次函数、一元二次方程的联系.
3.掌握一元二次不等式的解法,会求解简单的分式不等式和简单的绝对值不等式.
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【知识要点】
1.一元二次不等式的定义
只含____个未知数,并且未知数的最高次数是___的不等式叫做一元二次不等式.
一
2
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2.一元二次不等式
(1)一元二次不等式<m></m>或<m></m>的解集的各
种情况如下表:
判别式
二次函数
的图象 _________________________________________________ ______________________________________________
_____________________
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判别式
一元二次方程
的根 有两相异实根 ,
有两相等实根
无实根
的解集 __________________ ___
的解集 _______________ _ ______
或
续表
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(2)常用结论
或 型不等式的解法
不等式 解集
或 或
口诀:大于两边跑,小于中间找.
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3.分式不等式与整式不等式
(1) __________________;
(2) ____________________________.
4.简单的绝对值不等式
的解集为___________________, 的解集为________.
且
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【基础检测】
概念辨析
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)若方程ax2+bx+c=0无实数根,则不等式ax2+bx+c>0的解集为R.( )
(2)若不等式ax2+bx+c>0的解集为(x1,x2),则a<0.( )
(3)若ax2+bx+c>0恒成立,则a>0且Δ<0.( )
(4)不等式≥0等价于(x-a)(x-b)≥0.( )
(5)若二次函数y=ax2+bx+c的图象开口向下,则不等式ax2+bx+c<0的解集一定不是空集.( )
[解析] (3)可以是a=b=0,c>0.
×
√
×
×
√
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教材改编
2.[必修1p52例3]不等式(x+5)(3-2x)≥6的解集是( )
A.{Px|x≤-1或x≥}
B.{x|-1≤x≤}
C.{x|x≤-或x≥1}
D.{x|-≤x≤1}
D
[解析] 将不等式变形为:2x2+7x-9≤0,解得-≤x≤1.
所以解集为{x|-≤x≤1}.
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3.[必修1p57T4]不等式<0的解集为( )
A.⌀
B.(2,3)
C.(-∞,2)∪(3,+∞)
D.(-∞,+∞)
B
[解析] <0等价于(x-3)(x-2)<0,
解得2<x<3.
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4.[必修1p57T6]设一元二次不等式ax2+bx+1>0的解集为,则ab的值为( )
A.-12 B.-7 C.12 D.7
C
[解析] 由题设-1,是ax2+bx+1=0的两个根,且a<0,
所以⇒
故ab=12.
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5.[必修1p58T6]若关于x的不等式x2-2ax+18>0恒成立,则实数a的取值范围为 .
(-3,3)
[解析] 由题意有4a2-4×18<0,可得-3<a<3.
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考点1 一元二次不等式的解法
角度1.不含参数的一元二次不等式的解法
例1 (1)不等式6-x-2x2<0的解集是( )
A. B.
C. D.
D
[解析] 不等式变形为2x2+x-6>0,
又方程2x2+x-6=(x+2)(2x-3)=0的两根为x1=,x2=-2,
所以不等式的解集为,故选D.
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(2)已知集合M={x|x2-7x+12<0},N={x||x-1|<4},则M∩N=( )
A.(-∞,5) B.[-3,4]
C.(6,8) D.(3,4)
D
[解析] 不等式x2-7x+12<0解得3<x<4,不等式|x-1|<4,即-4<x-1<4,解得-3<x<5,可得M=(3,4),N=(-3,5),M∩N=(3,4).
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[小结]解不含参数的一元二次不等式的一般步骤
(1)通过对不等式变形,使二次项系数大于零;
(2)计算对应方程的判别式;
(3)求出相应的一元二次方程的根,或根据判别式说明方程没有实根;
(4)根据函数图象与x轴的相关位置写出不等式的解集.
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角度2.含参数的一元二次不等式的解法
例2 解关于x的不等式:ax2-(a+2)x+2≥0(a∈R).
[解析] 当a=0时,原不等式可化为-2x+2≥0⇒x≤1.
当a>0时,ax2-(a+2)x+2≥0⇒(ax-2)(x-1)≥0⇒(x-1)≥0.
若>1,即0<a<2时,原不等式的解为x≤1或x≥;
若=1,即a=2时,原不等式的解为x∈R;
若<1,即a>2时,原不等式的解为x≤或x≥1.
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当a<0时,ax2-(a+2)x+2≥0⇒(ax-2)(x-1)≥0⇒(x-1)≤0.
因为<0<1,所以≤x≤1.
综上可知:当a<0时,原不等式的解集为;
当a=0时,原不等式的解集为(-∞,1];
当0<a<2时,原不等式的解集为(-∞,1]∪;
当a=2时,原不等式的解集为R;
当a>2时,原不等式的解集为∪[1,+∞).
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[小结]对含参的不等式,应对参数进行分类讨论,常见的分类有:
(1)根据二次项系数为正、负及零进行分类.
(2)根据判别式Δ与0的关系判断根的个数.
(3)有两个根时,有时还需对两根的大小进行讨论.
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1.若集合A={x|x>3},B=,则A∩B=( )
A.{x|x>3} B.{x|x<-2}
C.{x|x>3或x<-2} D.{x|x>4}
D
[解析] 因为集合B=={x|(x-4)·(x+2)>0},解得B={x|x>4或x<-2},所以A∩B={x|x>4}.故选D.
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2.已知集合A={x|2x2-3x-5≥0},B=,则(∁RA)∩B=( )
A. B.{x|-2≤x≤4}
C.{0,1,2} D.{1,2}
C
[解析] 由2x2-3x-5≥0,得(2x-5)(x+1)≥0,解得x≥或x≤-1,则A=,所以∁RA=.由x2-2x-8≤0,得(x-4)(x+2)≤0,解得-2≤x≤4,
则B=={0,1,2,3,4}.
所以(∁RA)∩B={0,1,2}.
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考点2 一元二次不等式的实际应用
例3 某地区上年度电价为0.8元/(kW·h),年用电量为a kW·h,本年度计划将电价下降到0.55元/(kW·h)至0.7元/(kW·h)之间,而用户期望电价为0.4元/(kW·h).经测算,下调电价后新增用电量和实际电价与用户的期望电价的差成反比(比例系数为k).该地区的电力成本价为0.3元/(kW·h).
(1)写出本年度电价下调后电力部门的收益y(单价:元)关于实际电价x(单位:元/(kW·h))的函数解析式;(收益=实际电量×(实际电价-成本价))
(2)设k=0.2a,当电价最低定为多少时,仍可保证电力部门的收益比上年至少增长20%?
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[解析] (1)设下调电价后新增用电量为u kW·h,
因为下调电价后新增用电量和实际电价与用户期望电价的差成反比(比例系数为k),
则u=,所以本年度的用电量为+a,
所以本年度电力部门的收益y关于实际电价x的函数解析式为:
y=(x-0.3),0.55≤x≤0.7.
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(2)依题意有:
整理得:解得:0.6≤x≤0.7,
所以当电价最低定为0.6元/(kW·h)时,可保证电力部门的收益比上年至少增长20%.
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[小结]解不等式应用题的步骤
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3.数字经济是以数据资源为关键要素,以现代信息网络为主要载体,通过信息通信技术的融合应用推动全要素数字化转型的新经济形态,在技术层面,包括大数据、云计算、物联网、区块链、人工智能、5G通信等新兴技术;在应用层面,包括“新零售”、“新制造”、工业互联网、元宇宙、无人驾驶等.现有一人工智能企业生产制造人形机器人,每月的成本t(单位:万元)由两部分构成:①固定成本:1000万元;②材料成本:万元,x为每月生产人形机器人的个数.
(1)该企业每月的产量为多少时,平均每个人形机器人的成本最低,最低为多少万元?
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(2)若每个人形机器人的售价为万元,假设生产出来的每个人形机器人都能够售出,则该企业应如何制订生产计划,才能确保每月的利润不低于400万元?附:利润=售价×销量-成本.
[解析] (1)设平均每个人形机器人的成本为y万元,根据题意有
y==++10≥2+10=30,
当且仅当=,即x=100时取等号.
所以该企业每月的产量为100个时,平均每个人形机器人的成本最低,最低为30万元.
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(2)设月利润为W万元,则有W=x-1000-10x-=+13x-1000,
由题知+13x-1000≥400,整理得x2+130x-14000≥0,解得x≥70.
所以该企业每月生产不小于70个人形机器人,才能确保每月的利润不低于400万元.
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考点3 一元二次不等式恒成立、能成立问题
角度1.在实数集R上恒成立
例4 已知二次函数y=ax2+(b-8)x-a-ab,若y>0的解集为{x|-3<x<2}.且关于x的不等式ax2+bx+c≤0的解集为R时,则c的取值范围为 .
c≤-
[解析] 因为y>0的解集为{x|-3<x<2},所以-3,2是方程ax2+(b-8)x-a-ab=0的两根,所以解得
所以y=-3x2-3x+18.
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因为a=-3<0,所以二次函数y=-3x2+5x+c的图象开口向下,
要使-3x2+5x+c≤0的解集为R,只需Δ≤0,即25+12c≤0,所以c≤-.
所以当c≤-时,-3x2+5x+c≤0的解集为R.
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[小结]一元二次不等式在R上恒成立问题一般要结合二次函数图象,用判别式解决.
(1)一元二次不等式ax2+bx+c>0对任意实数x恒成立⇒
(2)一元二次不等式ax2+bx+c<0对任意实数x恒成立⇒
注意:题目中是否有“一元二次”几个字,也就是判断是否要考虑二次项系数为0的情况.
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角度2.在给定区间上恒成立
例5 (2025·高三·河南许昌·期中)∀x∈(-2,+∞),x2+(4-a)x+7-2a≥0恒成立,则实数a的最大值为( )
A. B.3 C.2 D.6
C
[解析] ∀x∈(-2,+∞),x2+(4-a)x+7-2a≥0恒成立,
即x2+4x+7≥a(x+2)在(-2,+∞)上恒成立,
所以a≤==(x+2)+在(-2,+∞)上恒成立,
又(x+2)+≥2=2,当且仅当x+2=,即x=-2时取等号,
所以a≤2,则实数a的最大值为2.故选C.
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[小结]一元二次不等式在给定区间上恒成立问题的求解方法
(1)若f(x)>0在集合A中恒成立,则集合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(或取值范围).
(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.
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角度3.给定参数范围的恒成立问题
例6 若不等式x2+px>4x+p-3,当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,+∞)
D
[解析] 不等式x2+px>4x+p-3可化为(x-1)·p+x2-4x+3>0,
则[(x-1)p+x2-4x+3]min>0(0≤p≤4),令f(p)=(x-1)p+x2-4x+3(0≤p≤4),
则解得x<-1或x>3.
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[小结]解给定参数范围的不等式恒成立问题,可考虑变换思维角度,即把变量与参数交换位置(变换主元),构造以参数为变量的函数,再根据原参数的范围求解.
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角度4.不等式能成立或有解问题
例7 若关于x的不等式2x2-5x-1-m>0在上有解,则实数m的取值范围为 .
(-∞,2)
[解析] 由题意,2x2-5x-1-m>0在[1,3]上有解,∴m<2x2-5x-1在[1,3]上有解,
即m<(2x2-5x-1)max,其中x∈[1,3],
在y=2x2-5x-1中,x∈[1,3],对称轴为直线x=-=,
∵2>0,二次函数开口向上,
∴函数在上单调递减,在上单调递增,
∴函数在x=3上取最大值,ymax=2×32-5×3-1=2,∴m<2.
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[小结]能成立或有解问题与恒成立问题处理方法类似,一般也是转化为函数的最值问题,一是直接研究原函数的最值;二是参数分离后研究最值,常用到以下两个结论:
(1)a≥f(x)能成立⇒a≥f(x)min;
(2)a≤f(x)能成立⇒a≤f(x)max.
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4.若关于x的不等式x2-(m+1)x+9≤0在区间[1,4]上有解,则实数m的最小值为( )
A.9 B.6 C. D.5
D
[解析] 关于x的不等式x2-(m+1)x+9≤0在区间[1,4]上有解,
等价于(m+1)x≥x2+9在区间[1,4]上有解,
即m+1≥x+在区间[1,4]上有解,
又x+≥6,当且仅当x=3时,x+取最小值6.故m+1≥6,可得m≥5.故选D.
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5.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)
C
[解析] 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,需满足
即解得-2<a<2.
综上可知,实数a的取值范围是(-2,2].
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6.∀x∈(-2,5),x2-(5+2k)x+10k<0恒成立,则实数k的取值范围为 .
k≤-1
[解析] 不等式x2-x+10k<0,即<0,
因为x∈(-2,5),所以x-5<0,故x-2k>0在(-2,5)上恒成立,
所以2k≤-2,k≤-1.
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7.若不等式2x-1>m(x2-1)对任意m∈[-1,1]恒成立,则实数x的取值范围是 .
[解析] 2x-1>m(x2-1)可转化为m(x2-1)-2x+1<0.
设f(m)=m(x2-1)-2x+1,则f(m)是关于m的一次型函数.
要使f(m)<0恒成立,只需
解得-1<x<2.
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考点4 “三个二次”之间的关系
例8 (多选)已知关于x的不等式(x+2)(x-4)+a<0(a<0)的解集是(x1,x2)(x1<x2),则( )
A.x1+x2=2 B.x1x2<-8 C.-2<x1<x2<4 D.x2-x1>6
ABD
[解析] 因为关于x的不等式(x+2)·(x-4)+a<0(a<0)的解集是(x1,x2)(x1<x2),
所以x1,x2是一元二次方程x2-2x-8+a=0的两个根,所以x1+x2=2,故A正确;
x1x2=a-8<-8,故B正确;
x2-x1==2>6,故D正确;
由x2-x1>6,x1+x2=2,可得x1<-2,x2>4,
故-2<x1<x2<4是错误的,故C错误.
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[小结]1.一元二次方程的根就是相应一元二次函数的零点,也是相应一元二次不等式解集的端点值.
2.给出一元二次不等式的解集,相当于知道了相应二次函数的开口方向及与x轴的交点,可以利用代入根或根与系数的关系求待定系数.
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8.(多选)已知关于x的不等式ax2+bx+c<0的解集为(-∞,1)∪(5,+∞),则( )
A.a<0
B.a+b+c>0
C.bx+c>0的解集是
D.cx2-bx+a<0的解集是{x|x>-或x<-1}
ACD
[解析] 由题意可得1和5是方程ax2+bx+c=0的两根,且a<0,
由根与系数的关系可得1+5=-,1×5=,得b=-6a,c=5a,
对于A,由上述分析知a<0,故A正确;
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43
对于B,a+b+c=a-6a+5a=0,故B错误;
对于C,不等式bx+c>0,即-6ax+5a>0,即6x-5>0,得x>,
∴不等式bx+c>0的解集是,故C正确;
对于D,由不等式cx2-bx+a<0,得a(5x2+6x+1)<0,即5x2+6x+1>0,
则(5x+1)(x+1)>0,得x>-或x<-1,即解集为,故D正确.
故选ACD.
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走进高考
1.(2025·全国二卷)不等式≥2的解集是( )
A.{x|-2≤x≤1} B.{x|x≤-2}
C.{x|-2≤x<1} D.{x|x>1}
C
[解析] ≥2,即为≤0,即故-2≤x<1,
故解集为[-2,1),故选C.
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