内容正文:
第二章
一元二次函数、方程和不等式
相等关系和不等关系是数学中最基本的数量关系,我们可利用相等关系、不等关系构建方程、不等式,再通过方程、不等式解决数学内外的各种问题.
序言
在初中,我们已学过一些函数和方程的知识,本章将在初中学习的基础上,通过具体实例理解不等式,认识不等关系和不等式的意义与价值;在梳理等式性质的基础上通过类比,研究不等式的性质,并利用这些性质研究一类重要的不等式──基本不等式;
利用二次函数图象解決一元二次不等式的求解问题,从而进一步体会用函数观点统一方程和不等式的数学思想方法.
2.1等式性质与不等式性质
情景导入
轻与重
高与矮
长与短
在现实世界和日常生活中,大量存在着相等关系和不等关系,例如多与少、大与小、长与短、高与矮、远与近、快与慢,涨与跌、轻与重、不超过或不少于等.
类似这样的问题,反映在数量关系上,就是相等与不等,相等用等式表示,不等用不等式表示.
情景导入
探究
问题1.你能用不等式或不等式组表示下列问题中的不等关系吗?
(1)某路段最大限速40km/h;
(2)某品牌酸奶的质量检査规定,酸奶中脂肪的含量f应不少于2.5%,蛋白质的含量p应不少于2.3%;
(3)三角形两边之和大于第三边、两边之差小于第三边;
(4)连接直线外一点与直线上各点的所有线段中,垂线段最短.
(1)某路段限速40km/h;
(2)某品牌酸奶的质量检查规定,酸奶中脂肪的含量应不少于,蛋白质的含量应不少于;
设在该路段行驶的汽车的速度为km/h,“限速40 km/h”就是的大小不能超过40,于是.
根据题意可得,,.
不等关系及其表示
(3)三角形两边之和大于第三边、两边之差小于第三边;
(4)连接直线外一点与直线上各点的所有线段中,垂线段最短.
设的三条边为,,,则,.
如右图所示,设是线段外的任意一点,垂直于,垂足为,是线段上不同于的任意一点,则.
如图中,设点A 表示实数a,点B 表示实数b,
点A 在点B 右边,那么a>b.
B
A
a
b
回忆两个实数的大小是如何确定的?
事实上,实数与数轴上的点是一一对应的. 在数轴上不同的两点中,右边的点表示的实数比左边的点表示的实数大.
从上面的性质可知,要比较两个实数的大小,只要
考察它们的差就可以了,这也是我们研究不等关系的
一个出发点.
关于实数a,b大小的比较,有以下基本事实
作差比较法
如果a-b是正数,那么a>b;如果a-b等于0,
那么a=b;如果a-b是负数,那么a<b.反过来也对.
例1
(1)比较和的大小。
解:
因为
所以
温馨提示
0是正数与负数的分界点,它为实数比较大小提供了“标杆”。
例题分析
变式练习1.比较(x+3)(x+7)和(x+4)(x+6)的大小.
解:
因为, (x+3)(x+7) -(x+4)(x+6)
=(x2+10x+21)-(x2+10x+24)
所以, (x+3)(x+7) < (x+4)(x+6).
=-3<0,
变式练习2.比较下列各组中两个代数式的大小
(1)x2+5x+6与2x2+5x+9; (2)(x-3)2与(x-2)(x-4);
(3)当x>1时,x2与 x2-x+1; (4)x2+ y2 +1与2(x+y-1).
变式练习2.比较下列各组中两个代数式的大小
(1)x2+5x+6与2x2+5x+9; (2)(x-3)2与(x-2)(x-4);
(3)当x>1时,x2与 x2-x+1; (4)x2+ y2 +1与2(x+y-1).
变式练习3.
如图,是在北京召开的第24届国际数学家大会的会标,会标是根据中国古代数学家赵爽的弦图设计的,颜色的明暗使它看上去像一个风车,代表中国人民热情好客。
新知探究:弦图中的不等关系
你能在这个图中找出一些相等关系和不等关系吗?
将会标抽象成右图。在正方形中有4个全等的直角三角形。设直角三角形的两条直角边的长为,,那么正方形的边长为。这样,4个直角三角形的面积和为,正方形的面积为.由于正方形的面积大于4个直角三角形的面积和,我们就得到了一个不等式
当直角三角形变为等腰直角三角形,即时,正方形缩为一个点,这时有
于是就有 .
新知探究:弦图中的不等关系
一般地,,有
.
当且仅当时,等号成立。
事实上,利用完全平方差公式,得
.
因为, ,当且仅当时,等号成立,所以 。因此,由两个实数大小关系的基本事实,得 ,当且仅当时,等号成立。
新知探究:弦图中的不等关系
请你先梳理等式的基本性质,再观察它们的共性.你能归纳一下发现等式基本性质的方法吗?
思考
等式有下面的基本性质:
性质1如果a=b,那么b=a;
性质2如果a=b,b=c,那么a=c;
性质3如果a=b,那么a士c=b士c;
性质4如果a=b,那么ac=bc;
不等式有下面的基本性质:
性质1如果a>b,那么b<a;
性质2如果a>b,b>c,那么a>c;
性质3如果a>b,那么a士c>b士c;
性质4如果a>b,c>0,那么ac>bc;
如果a>b,c<0,那么ac<bc;
性质1
如果a>b,那么b<a; 如果b<a,那么a>b
同理可证得:如果b<a,那么a>b
说明:此性质可称为不等式的自反性
不等式的性质及其证明
性质2
如果a>b, b>c, 那么a>c.
说明:此性质可称为不等式的传递性。
性质3
如果a>b, 那么a+c>b+c
说明:此性质可称为不等式的加法性质也叫平移性,即不等式的两边同时加上同一个常数,不等号的方向不变.
性质4
如果a>b, c>0,那么ac>bc;
说明:此性质可称为不等式的乘法性质,也叫伸缩性:即不等式的两边同时乘上同一个正数,不等号方向不变,不等式的两边同时乘上同一个负数,不等号的方向改变.
如果a>b, c<0,那么ac<bc.
性质5
如果a>b, c>d,那么a+c>b+d;
说明:此性质可称为不等式的叠加性:两个同向不等式相加,所得不等式与原不等式同向.
常用的不等式性质
性质6
如果a>b>0, c>d>0,那么ac>bd;
说明:此性质可称为不等式的叠乘性:两边都是正数的同向不等式相乘,所得不等式与原不等式同向.
性质7
如果a>b>0, 那么an>bn(nN,n2);
说明:此性质可称为不等式的乘方的性质:当不等式的两边都是正数时,不等式两边同时乘方所得的不等式和原不等式同向.
性质8
说明:此性质可称为不等式的开方的性质:当不等式的两边都是正数时,不等式两边同时开方所得的不等式和原不等式同向.
性质9
性质9变式
2.用不等号“>”或“<”填空:
(1)如果a>b,c<d,那么a-c b-d;
(2)如果a>b>0,c<d<0,那么ac bd;
练习
小结
1.不等关系
2.作差比较法
现实社会中充满着不等关系。
3. 不等式的性质
性质1至性质9
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