内容正文:
§1.5 一元二次方程、不等式
★[考试要求]
1.会从实际情景中抽象出一元二次不等式.2.结合二次函数图象,会判断一元二次方程的根的个数,以及解一元二次不等式.3.了解简单的分式、绝对值不等式的解法.
1.二次函数与一元二次方程、不等式的解集的对应关系
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
方程ax2+bx+c=0(a>0)的根
有两个不相等的实数根x1,x2(x1<x2)
有两个相等的实数根x1=x2=-
没有实数根
ax2+bx+c>0(a>0)的解集
{x|x<x1或x>x2}
R
ax2+bx+c<0(a>0)的解集
{x|x1<x<x2}
∅
∅
2.分式不等式与整式不等式
(1)>0(<0)⇔ f(x)g(x)>0(<0) ;
(2)≥0(≤0)⇔ f(x)g(x)≥0(≤0)且g(x)≠0 .
3.简单的绝对值不等式
|x|>a(a>0)的解集为 (-∞,-a)∪(a,+∞) ,
|x|<a(a>0)的解集为 (-a,a) .
(1)一元二次不等式恒成立问题
①不等式ax2+bx+c>0(a≠0),x∈R恒成立⇔a>0且Δ<0;
②不等式ax2+bx+c<0(a≠0),x∈R恒成立⇔a<0且Δ<0;
③若a可以为0,需要分类讨论,一般优先考虑a=0的情形.
(2)对于不等式ax2+bx+c>0,求解时不要忘记a=0时的情形.
(3)当Δ<0时,不等式ax2+bx+c>0(a≠0)的解集为R还是∅,要注意区别.
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)若不等式ax2+bx+c<0(a≠0)的解集为(x1,x2),则必有a>0.(√)
(2)若方程ax2+bx+c=0(a≠0)没有实数根,则不等式ax2+bx+c>0的解集为R.(×)
(3)不等式ax2+bx+c≤0在R上恒成立的条件是a<0且Δ=b2-4ac≤0.(×)
(4)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.(√)
2.不等式≤0的解集是( )
A.(-∞,1)∪[3,+∞) B.(-∞,1]∪(3,+∞)
C.[1,3) D.[1,3]
解析:C [≤0⇔⇔1≤x<3,所以不等式≤0的解集为[1,3).]
3.不等式x2-ax-b<0的解集为(2,3),则a+b= ________.
解析:由不等式x2-ax-b<0的解集为(2,3),知方程x2-ax-b=0的解为2或3,
由韦达定理,得,解得a=5,b=-6,
所以a+b=-1.
答案:-1
4.不等式mx2+mx+1>0对一切x∈R恒成立,则实数m的取值范围是________.
解析:当m=0时,显然成立;当m≠0时,由已知得解得0<m<4.综上知,实数m的取值范围是[0,4).
答案:[0,4)
一元二次不等式的求解
►[角度1] 不含参的不等式
[例1-1] [多选]下列选项中,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.设x∈R,则“|x-1|<1”是“<0”的充分不必要条件
[解析] 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|-2<x<1},故A错误;
因为-1≤0,即≤0,即(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;
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;
由|x-1|<1,可得-1<x-1<1,解得0<x<2,由<0,可得-4<x<5,因此,“|x-1|<1”是“<0”的充分不必要条件,故D正确.
[答案] BD
►[角度2] 含参不等式
[例1-2] 解不等式12x2-ax>a2(a∈R).
[解] 原不等式可化为12x2-ax-a2>0,
即(4x+a)(3x-a)>0,
令(4x+a)(3x-a)=0,
解得x1=-,x2=.
当a>0时,原不等式的解集为∪;
当a=0时,原不等式的解集为(-∞,0)∪(0,+∞);
当a<0时,原不等式的解集为∪.
解含参数的一元二次不等式时分类讨论的方法
(1)当二次项系数中含有参数时,应讨论二次项系数是等于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)当不等式对应的一元二次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.
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}
解析:C [由≥2⇔≥0⇔≤0⇔⇔-2≤x<1.]
2.解关于x的不等式:
ax2-(2a-1)x-2≥0.
解:不等式ax2-(2a-1)x-2≥0可化为(ax+1)(x-2)≥0,
当a=0时,x-2≥0,不等式的解集为[2,+∞);
当a>0时,不等式化为(x-2)≥0,其解集为∪[2,+∞);
当a<0时,不等式化为(x-2)≤0,
(ⅰ)当-<2,即a<-时,不等式的解集为;
(ⅱ)当-=2,即a=-时,不等式的解集为{2};
(ⅲ)当->2,即-<a<0时,不等式的解集为.
三个二次之间的关系
[例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>4},则下列说法正确的是( )
A.a>0
B.a+b<c
C.bx+c>0的解集是{x|x>-4}
D.cx2-bx+a<0的解集是
[解析] 因为关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|x<-2或x>4},
所以ax2+bx+c=0的两个根为-2和4,且a>0,
所以-2+4=-,-2×4=,得b=-2a,c=-8a,所以A正确,
对于B,因为a+b-c=a+(-2a)-(-8a)=7a>0,所以a+b>c,所以B错误,
对于C,因为b=-2a,c=-8a,所以bx+c>0可化为-2ax-8a>0,因为a>0,所以x+4<0,得x<-4,所以bx+c>0的解集为{x|x<-4},所以C错误,
对于D,因为b=-2a,c=-8a,所以cx2-bx+a<0可化为-8ax2+2ax+a<0,因为a>0,所以8x2-2x-1>0,(2x-1)(4x+1)>0,得x<-或x>,所以原不等式的解集为,所以D正确.
[答案] AD
已知一元二次不等式的解集,就能够得到相应的一元二次方程的两根,由根与系数的关系,可以求出相应的系数.注意结合不等式解集的形式判断二次项系数的正负.
[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
解析:CD [由题意可得1和5是方程ax2+bx+c=0的两根,且a<0,
由韦达定理可得1+5=-,1×5=,
得b=-6a,c=5a,
对于A,因为a<0,故A错误;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.]
一元二次不等式恒成立问题
[例3] 已知函数f(x)=mx2-(m-1)x+m-1.
(1)若不等式f(x)<1的解集为R,求m的取值范围;
(2)若不等式f(x)≥0对一切x∈恒成立,求m的取值范围;
(3)若不等式f(x)>2对一切m∈(0,2)恒成立,求x的取值范围.
[解] (1)不等式f(x)<1,
即mx2-(m-1)x+m-2<0,
当m=0时,x-2<0,解得x<2,不符合题意;
当m≠0时,
有
解得m<,
综上所述,m的取值范围为.
(2)不等式f(x)≥0对一切x∈恒成立,
即m(x2-x+1)≥1-x对一切x∈恒成立,
因为x2-x+1=2+>0,
则不等式等价于m≥对一切x∈恒成立,
由x∈,
得==
=≤=1,
当且仅当1-x=,即x=0时等号成立,
所以max=1,
所以m≥1,即m的取值范围是[1,+∞).
(3)不等式f(x)>2对一切m∈(0,2)恒成立,
即(x2-x+1)m+x-3>0对一切m∈(0,2)恒成立,
令h(m)=(x2-x+1)m+x-3,
因为x2-x+1=2+>0,
所以函数h(m)=(x2-x+1)m+x-3在(0,2)上单调递增,
则h(0)=x-3≥0,解得x≥3,
所以x的取值范围为[3,+∞).
恒成立问题求参数的范围的解题策略
(1)弄清楚自变量、参数.一般情况下,求谁的范围,谁就是参数.
(2)一元二次不等式在R上恒成立,可用判别式Δ,一元二次不等式在给定区间上恒成立,不能用判别式Δ,一般分离参数求最值或分类讨论.
已知函数f(x)=x2-3x+a.
(1)若f(x)>0在x∈R上恒成立,求实数a的取值范围;
(2)若f(x)<0在x∈(-1,2)上恒成立,求实数a的取值范围.
解:(1)f(x)=x2-3x+a=2+a-,
则f(x)min=f=a-,
f(x)>0在x∈R上恒成立,即f(x)min=a->0,故a>.
故实数a的取值范围是.
(2)f(x)=x2-3x+a=2+a-,
f(x)在[-1,2]上的最大值为f(x)max=f(-1)=2+a-=4+a,
故f(x)在x∈(-1,2)上满足f(x)<4+a,故4+a≤0,解得a≤-4.
故实数a的取值范围是(-∞,-4].
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