内容正文:
第2课时 一元二次方程、不等式
【课标要求】 1.会结合一元二次函数的图象,判断一元二次方程实根的存在性及实根的个数,了解函数的零点与方程根的关系.
2.了解一元二次不等式的现实意义.能借助一元二次函数求解一元二次不等式,并能用集合表示一元二次不等式的解集.
3.借助一元二次函数的图象,了解一元二次不等式与相应函数、方程的联系.
1.一元二次不等式
一般地,形如ax2+bx+c>0的不等式称为一元二次不等式,其中a,b,c是常数,而且a≠0.
2.三个“二次”间的关系
判别式
Δ=b2-4ac
Δ>0
Δ=0
Δ<0
二次函数y=ax2+bx+c
(a>0)的图象
一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0)的根
有两个不相等的实
数根x1,x2(x1<x2)
有两个相等实数根x1=
x2=-
没有
实数根
ax2+bx+c>0(a>0)的解集
ax2+bx+c<0(a>0)的解集
3.分式不等式
(1)>0⇔f(x)·g(x)>0;
<0⇔f(x)·g(x)<0.
(2)≥0⇔
≤0⇔
常用结论
1.绝对值不等式|x|>a(a>0)的解集为(-∞,-a)∪(a,+∞),绝对值不等式|x|<a(a>0)的解集为(-a,a).
2.(1)对于不等式ax2+bx+c>0,求解时不要忘记讨论a=0时的情形;
(2)注意区分Δ<0时,ax2+bx+c>0(a≠0)的解集为R还是⌀.
题组一 常识题
1.[教材改编] 不等式13-4x2>0的解集为 .
2.[教材改编] 若不等式x2+ax+b>0的解集为(-∞,-2)∪(1,+∞),则a+b= .
3.[教材改编] 若一元二次不等式2kx2+kx-<0对一切实数x都成立,则实数k的取值范围是 .
题组二 常错题
4.[忽视口诀“大于取两边,小于取中间”的使用条件] 不等式(5-x)(2x-7)>0的解集是 .
5.[忽视分式不等式中分母不能为零] 不等式≤1的解集是 .
6.[忽视两根大小] 对于给定的实数a,关于x的一元二次不等式(x-a)(x-2)<0的解集可能为 .
①(-∞,2)∪(a,+∞);
②(-∞,a)∪(2,+∞);
③(a,2);
④⌀.
7.[忽视一元二次不等式中二次项系数是否能为零] 若关于x的不等式ax2+2x+1<0有实数解,则a的取值范围是 .
一元二次不等式的求解
角度1 不含参的不等式
例1 (多选题)下列说法中正确的是 ( )
A.不等式x2+x-2>0的解集为{x|x<-2或x>1}
B.不等式≤1的解集为{x|-3≤x<2}
C.不等式|x-2|≥1的解集为{x|1≤x≤3}
D.不等式0<x2-x-2≤4的解集为[-2,-1)∪(2,3]
总结反思
解一元二次不等式的一般步骤是:①化为标准形式(a>0);②确定判别式Δ的符号,若Δ≥0,则求出该不等式对应的一元二次方程的根,若Δ<0,则对应的一元二次方程无根;③结合二次函数的图象得出不等式的解集.特别地,若一元二次不等式的左边能因式分解,则可直接写出不等式的解集.
角度2 含参的不等式
例2 解关于x的不等式ax2-(a+2)x+2<0(a∈R).
总结反思
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的关系判断对应一元二次方程根的个数;
(3)对应的一元二次方程有两个根时,有时还需根据两根的大小进行讨论.
变式题 解关于x的不等式ax2+2x+1>0,a∈R.
角度3 二次复合含参不等式
例3 已知函数f(x)=2ae2x+(a-2)ex-1,求关于x的不等式f(x)<0的解集.
总结反思
对于复合指数(对数)不等式,可通过换元法,转化为一元二次不等式后求解.需要注意的是换元前后对未知数取值范围的影响.
三个二次之间的关系
例4 (1)(多选题)已知关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为(-∞,-2)∪(3,+∞),则 ( )
A.a>0
B.a+b+c>0
C.不等式bx+c>0的解集是{x|x<-6}
D.不等式cx2-bx+a<0的解集为∪
(2)[2026·江苏南京期中] 关于x的方程x2-2mx+m2-1=0的一根在(1,2)内,另一根在(3,4)内,则实数m的取值范围是 .
总结反思
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.
变式题 (多选题)已知关于x的不等式a(x-2)(x+1)+1>0的解集是(x1,x2),其中x1<x2,则下列结论中正确的是 ( )
A.x1+x2=1
B.x1x2+2<0
C.x1<-1<x2<2
D.|x1-x2|>3
一元二次不等式恒(能)成立
问题
微点1 在R上恒成立问题
例5 (1)[2026·江西临川联考] 当x∈R时,一元二次不等式kx2-kx+1>0恒成立,则k的取值范围是 ( )
A.0<k<4
B.k<4
C.0≤k<4
D.k<0或k>4
(2)[2026·辽宁辽阳期末] 函数f(x)=log2(ax2-ax+2)的定义域为R,则实数a的取值范围是 ( )
A.(0,8)
B.(-∞,0]∪(8,+∞)
C.[0,8)
D.(8,+∞)
微点2 在给定区间上的恒成立问题
例6 (1)[2025·福建三明期末] 已知f(x)=log3·log3,当x∈时,f(x)≥mlog3x恒成立,则m的取值范围是 ( )
A.
B.[-6,-3+2]
C.[-3-2,-3+2]
D.(-∞,-3+2]
(2)已知函数f(x)=x2+ax+b(a,b∈R),且f(x)<0的解集为(1,3),求函数f(x)在区间[t,t+2](t∈R)上的最小值g(t).
微点3 给定参数范围的恒成立问题
例7 [2026·湖北武汉武钢三中检测] 已知对任意m∈[1,3],mx2-mx-1<-m+5恒成立,则实数x的取值范围是 ( )
A.
B.∪
C.
D.
微点4 不等式能成立问题
例8 若存在x∈R,mx2+2(m-3)x+4≤0,则实数m的取值范围为 ( )
A.(1,9)
B.(-∞,0)
C.(-∞,1)∪(9,+∞)
D.(-∞,1]∪[9,+∞)
总结反思
1.一元二次不等式在R上恒成立的情况:
ax2+bx+c>0(a≠0)恒成立⇔
ax2+bx+c≤0(a≠0)恒成立⇔
2.(1)一元二次不等式在给定区间上的恒成立问题,其本质是将不等式恒成立转化为最大(小)值问题,即若f(x)的图象连续不断,则f(x)≥0(x∈[a,b])恒成立等价于f(x)min≥0(x∈[a,b]),f(x)≤0(x∈[a,b])恒成立等价于f(x)max≤0(x∈[a,b]).
(2)用分离参数法可避免分类讨论,直接求出参数的取值范围.
1.[2026·重庆期末] 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的取值范围为 ( )
A.(-∞,-2)∪(2,+∞)
B.(-∞,-2)∪[2,+∞)
C.(-2,2)
D.(-2,2]
2.对任意x∈[-1,1],不等式x2-x+≥m恒成立,则实数m的取值范围是 ( )
A.m≥ B.m≤
C.m≤ D.m≤
3.“m<2”是“x2-mx+1≥0在[2,+∞)上恒成立”的 ( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
4.[2026·河北廊坊期末] 函数f(x)=-x2+ax,则f(x)≥1在(0,1]上有解的一个充分不必要条件是 ( )
A.a≥2 B.a≥3
C.a≤-1 D.a≤-2
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第2课时 一元二次方程、不等式
● 课前基础巩固
【知识聚焦】
2.{x|x<x1或x>x2}
R {x|x1<x<x2}
⌀ ⌀
【对点演练】
1. [解析] 原不等式等价于x2<,即<0,解得-<x<,所以原不等式的解集是.
2.-1 [解析] 由题意可得-a=-2+1,b=(-2)×1,可得a=1,b=-2,故a+b=-1.
3.(-3,0) [解析] 由题意知解得-3<k<0.
4. [解析] 由(5-x)(2x-7)>0,得(x-5)(2x-7)<0,解得<x<5,所以原不等式的解集为.
5.{x|x<-1或x≥1} [解析] 由≤1得-1≤0,得≤0,得≥0,得x-1=0或(x-1)(x+1)>0,得x=1或x<-1或x>1,得x<-1或x≥1,所以原不等式的解集为{x|x<-1或x≥1}.
6.③④ [解析] 当a<2时,解集为(a,2);当a=2时,解集为⌀;当a>2时,解集为(2,a).故填③④.
7.(-∞,1) [解析] 当a=0时,不等式为2x+1<0,有实数解,满足题意;当a<0时,不等式对应的二次函数的图象开口向下,Δ=4-4a>0,所以不等式有实数解,满足题意;当a>0时,若不等式有实数解,则Δ=4-4a>0,解得a<1,所以0<a<1.综上,a的取值范围是(-∞,1).
● 课堂考点探究
例1 [思路点拨] 对于A,首先解一元二次方程x2+x-2=0,再结合不等式对应的二次函数图象写出其解集.对于B,先等价变形,转化为与其同解的一元二次不等式(组),再求解.对于C,思路一:借助绝对值的意义求解;思路二:将绝对值不等式转化为一元二次不等式求解.对于D,分别求出不等式x2-x-2>0和x2-x-2≤4的解集,然后求交集.
ABD [解析] 对于A,因为方程x2+x-2=0的解为x1=1,x2=-2,所以不等式x2+x-2>0的解集为{x|x<-2或x>1},故A正确.对于B,因为-1≤0,所以≤0,可得(x+3)(x-2)≤0(x-2≠0),解得-3≤x<2,所以不等式的解集为{x|-3≤x<2},故B正确.
对于C,方法一:由|x-2|≥1,可得x-2≤-1或x-2≥1,解得x≤1或x≥3,所以不等式的解集为{x|x≤1或x≥3},故C错误.
方法二:由|x-2|≥1,可得(x-2)2≥1,即(x-2)2-1≥0,所以(x-1)(x-3)≥0,解得x≤1或x≥3,所以不等式的解集为{x|x≤1或x≥3},故C错误.对于D,由题得即即
即故原不等式的解集为[-2,-1)∪(2,3],故D正确.故选ABD.
例2 [思路点拨] 对a进行分类讨论,分别解出不等式即可.
解:若a=0,则不等式化为-2x+2<0,解得x>1,不等式的解集为{x|x>1}.
若a≠0,则不等式化为(ax-2)(x-1)<0,一元二次方程(ax-2)(x-1)=0的解为x1=,x2=1.
当0<a<2时,>1,则原不等式的解集为;当a=2时,=1,则原不等式的解集为⌀;
当a>2时,<1,则原不等式的解集为;
当a<0时,<1,不等式化为(-ax+2)(x-1)>0,解得x>1或x<,故原不等式的解集为.
综上所述,当a<0时,不等式的解集为;当a=0时,不等式的解集为{x|x>1};当0<a<2时,不等式的解集为;当a=2时,不等式的解集为⌀;当a>2时,不等式的解集为.
变式题 解:当a=0时,原不等式为2x+1>0,解得x>-,则不等式的解集为.
当a<0时,Δ=4-4a>0,ax2+2x+1=0的两个根分别为,,且<,
此时不等式的解集为.
当a>0时,若Δ=4-4a<0,即a>1,则不等式的解集为R;
若Δ=4-4a=0,即a=1,则不等式的解集为{x|x≠-1};
若Δ=4-4a>0,即0<a<1,则ax2+2x+1=0的两个根分别为,,>,则不等式的解集为.
综上可知,当a=0时,不等式的解集为;当a<0时,不等式的解集为;
当a>1时,不等式的解集为R;当a=1时,不等式的解集为{x|x≠-1};
当0<a<1时,不等式的解集为.
例3 [思路点拨] 设ex=t>0,通过换元,将不等式化为(at-1)(2t+1)<0,再对a进行讨论,进而求解.
解:设ex=t>0,则不等式f(x)<0可化为(at-1)(2t+1)<0.
当a≤0时,∵t>0,∴不等式(at-1)(2t+1)<0恒成立,此时不等式的解集为R;
当a>0时,∵t>0,∴由(at-1)(2t+1)<0得0<t<,
∴0<ex<,解得x<-ln a,此时不等式的解集为(-∞,-ln a).
综上所述,当a≤0时,不等式的解集为R;当a>0时,不等式的解集为(-∞,-ln a).
例4 [思路点拨] (1)对于A,结合不等式及其解集判断a的符号;对于B,易知-2,3是方程ax2+bx+c=0的根,利用根与系数的关系用a表示b,c,进而可判断a+b+c的符号;对于C,D,将b,c替换成a,解一元一次不等式与一元二次不等式即可.
(1)ACD (2)(2,3)
[解析] (1)∵关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为(-∞,-2)∪(3,+∞),∴a>0,故A正确;易知-2和3是关于x的方程ax2+bx+c=0的两根,由根与系数的关系得则∴a+b+c=-6a<0,故B错误;不等式bx+c>0可化为-ax-6a>0,得x<-6,故C正确;不等式cx2-bx+a<0可化为-6ax2+ax+a<0,即6x2-x-1>0,解得x<-或x>,故D正确.故选ACD.
(2)设f(x)=x2-2mx+m2-1,其图象开口向上,由题意得解不等式组得2<m<3,故实数m的取值范围是(2,3).
变式题 ABD [解析] 由题意可得a<0,且a(x-x1)(x-x2)=a(x-2)(x+1)+1=ax2-ax-2a+1,则x1+x2=-=1,x1x2==-2,即x1x2+2=<0,故A,B正确;由x1+x2=1,x1x2+2<0,得x1(1-x1)+2<0,x2(1-x2)+2<0,即-x1-2=(x1-2)(x1+1)>0,-x2-2=(x2-2)(x2+1)>0,又x1<x2,x1+x2=1,所以x1<-1,x2>2,故C错误;|x1-x2|=
==
>3,故D正确.故选ABD.
例5 (1)A (2)C [解析] (1)由一元二次不等式kx2-kx+1>0恒成立,可得解得0<k<4.故选A.
(2)由题得ax2-ax+2>0恒成立.当a=0时,f(x)=1,符合题意;当a≠0时,需满足解得0<a<8.综上,a的取值范围是[0,8).故选C.
例6 (1)B [解析] 依题意,f(x)=(log3x-2)(log3x-1)=-3log3x+2.令t=log3x,当x∈时,t∈,不等式f(x)≥mlog3x可化为t2-3t+2≥mt,则对任意的t∈,mt≤t2-3t+2恒成立.当t=0时,0≤2恒成立,此时m∈R;当-1≤t<0时,m≥t+-3,函数y=t+-3在[-1,0)上单调递减,当t=-1时,=-6,因此m≥-6;当0<t≤时,m≤t+-3,而t+-3≥2-3=2-3,当且仅当t=时取等号,因此m≤-3+2.所以m的取值范围是[-6,-3+2].故选B.
(2)解:因为f(x)<0的解集为(1,3),所以1,3为关于x的方程x2+ax+b=0的两根,
所以解得所以f(x)=x2-4x+3.
因为f(x)=x2-4x+3图象的对称轴为直线x=2,所以f(x)在区间(-∞,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增.当t>2时,f(x)在区间[t,t+2]上单调递增,此时f(x)min=f(t)=t2-4t+3;
当t≤2≤t+2,即0≤t≤2时,f(x)在区间[t,2]上单调递减,在区间(2,t+2]上单调递增,此时f(x)min=f(2)=-1;
当t+2<2,即t<0时,f(x)在区间[t,t+2]上单调递减,
此时f(x)min=f(t+2)=t2-1.
综上所述,g(t)=
例7 D [解析] 对任意m∈[1,3],不等式mx2-mx-1<-m+5恒成立,即对任意m∈[1,3],m(x2-x+1)<6恒成立,所以对任意m∈[1,3],x2-x+1<恒成立,所以对任意m∈[1,3],x2-x+1<==2,所以x2-x-1<0,解得<x<,故实数x的取值范围是.故选D.
例8 D [解析] 当m=0时,不等式为-3x+2≤0,即x≥,显然-3x+2≤0在R上有解,符合题意;当m<0时,抛物线y=mx2+2(m-3)x+4开口向下,显然mx2+2(m-3)x+4≤0在R上有解,符合题意;当m>0时,抛物线y=mx2+2(m-3)x+4开口向上,若存在x∈R,mx2+2(m-3)x+4≤0,则只需Δ=[2(m-3)]2-4×4×m≥0,解得m≤1或m≥9,又m>0,所以0<m≤1或m≥9.综上,实数m的取值范围是(-∞,1]∪[9,+∞).故选D.
【应用演练】
1.D [解析] 当a=2时,-4<0恒成立,则a=2满足题意;当a≠2时,由题可得
解得-2<a<2.综上,实数a的取值范围为(-2,2].故选D.
2.B [解析] 因为对任意x∈[-1,1],不等式x2-x+≥m恒成立,所以≥m,x∈[-1,1],
设y=x2-x+,x∈[-1,1],因为y=x2-x+=+,所以当x=时,函数y=x2-x+,x∈[-1,1]取得最小值,最小值为,所以m≤,故选B.
3.A [解析] 若x2-mx+1≥0在[2,+∞)上恒成立,则m≤x+在[2,+∞)上恒成立.由对勾函数的性质可知,函数y=x+在[2,+∞)上单调递增,所以当x≥2时,ymin=2+=,所以m≤,所以“x2-mx+1≥0在[2,+∞)上恒成立”的充要条件是“m≤”.因为{m|m<2}⫋,所以“m<2”是“x2-mx+1≥0在[2,+∞)上恒成立”的充分不必要条件.故选A.
4.B [解析] f(x)≥1在(0,1]上有解,即a≥+x在(0,1]上有解,又当x>0时,+x≥2=2,当且仅当=x,即x=1时取等号,所以a≥2.因为[3,+∞)⫋[2,+∞),所以f(x)≥1在(0,1]上有解的一个充分不必要条件是a≥3.故选B.
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