内容正文:
2.3 二次函数与一元二次方程、不等式
第一章 一元二次函数、方程和不等式
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目录
contents
1
一元二次不等式的概念
2
二次函数与一元二次方程的根、一元二次不等式的解集的对应关系
3
提分训练
课程导入
生活中的数学问题:矩形面积与边长的关系
01. 问题情境引入
一个矩形的周长为20米,设其一边长为x米,面积为S平方米。
04. 转化为数学不等式
将文字条件转化为不等式:-x²+10x>24
整理后得到核心问题:x²-10x+24<0。
03. 提出面积约束要求
如果实际需求中该矩形面积必须大于24平方米,此时边长x需要满足怎样的条件?
02. 建立函数模型
由周长公式得另一边长为(10-x)米,因此面积函数为:S=x(10-x),即S=-x²+10x。
如何解一元二次不等式?
新知探究
1. 一元二次不等式的概念:
定义:我们把只含有一个未知数,并且未知数的最高次数是2的不等式,称为一元二次不等式。
核心特征:该类不等式需同时具备“含一个未知数”“最高次数为2”和“不等号连接”三个条件。
ax2+bx+c>0
二次:未知数的最高次项次数为2,且二次项系数≠0
一元:仅含一个未知数(如x),无其他未知字母
不等式:必须用>、<、≥、≤连接,区别于等式
新知探究
核心思想:数形结合
本质:解一元二次不等式ax2+bx+c>0(或<0),等价于求二次函数y=ax2+bx+c中,函数值y满足条件时自变量x的取值范围。
规律:y>0对应图像在x轴上方的部分;
y<0对应图像在x轴下方的部分。
2. 解一元二次不等式:
新知探究
情况一 (Δ>0, a>0)
①条件与图像:Δ=b²-4ac>0,抛物线开口向上且与x轴交于两点 (x1, 0)、(x2, 0)(x1<x2)。
②方程根的情况:对应一元二次方程有两个不相等的实数根x1和x2。
③函数值符号:当x<x1或x>x2时,y>0;当x1<x<x2时,y<0。
前提:二次函数y=ax²+bx+c(a>0)与x轴有两个交点x1, x₂ (x1<x₂)
④不等式ax²+bx+c>0 的解集:{x|x<x1或x>x2}
⑤不等式ax²+bx+c<0 的解集:{x|x1<x<x2}
新知探究
情况二:Δ=0(a>0)
①条件特征:Δ=b²-4ac=0,抛物线开口向上(a>0)
②图像性质:抛物线与x轴有唯一交点(顶点在x轴上),坐标为 (x0, 0)
③方程根解:对应一元二次方程有两个相等实根,即x1=x2=-
当一元二次函数y=ax²+bx+c满足a>0且Δ=0时:
④不等式ax²+bx+c>0的解集为:{x|x≠x0, x∈R}
⑤不等式ax²+bx+c<0的解集为:∅(空集)
新知探究
情况三:Δ<0(a>0)
①条件特征:判别式Δ=b²-4ac<0,且二次项系数a>0
②图像性质:抛物线开口向上,与x轴无交点,图像整体完全位于x轴上方
③方程与不等式:方程ax²+bx+c=0无实数根;不等式ax²+bx+c>0的解集为全体实数R
④对于一元二次不等式ax²+bx+c>0(a>0, Δ<0):
解集为全体实数R,即不等式恒成立;
⑤对于不等式ax²+bx+c<0:解集为空集∅,即没有实数能满足该不等式。
新知探究
当a<0时:
处理策略:当二次项系数a<0时,在不等式两边同时乘以-1,将其转化为a>0的常规形式。
⚠核心易错点:不等式两边同乘(或除以)负数时,不等号方向必须改变!
💡 实战演练:解不等式-x²+2x-3>0
① 变形:两边同乘-1(变号)→x²-2x+3<0
② 判别:Δ=(-2)²-4×1×3=-8<0,且a=1>0,故恒正
③ 结论:原不等式无解,解集为∅(空集)
知识总结
Δ 符号 根与图像特征 不等式解集 (a>0)
Δ>0 有两个不等实根x1, x2;图像与x轴交于两点。 ax²+bx+c>0:x<x1或x>x2
ax²+bx+c<0:x1<x<x2
Δ=0 有两个相等实根x0;图像与x轴相切(一个交点)。 ax²+bx+c>0:x≠x0
ax²+bx+c<0:无解 (∅)
Δ<0 无实数根;图像与x轴无交点。 ax²+bx+c>0:全体实数R ax²+bx+c<0:无解 (∅)
判别式与二次不等式解集:
核心点拨
1. 判别式Δ是“桥梁”:它决定了方程根的情况,进而决定了函数图像与x轴的位置关系。
2. 数形结合思想:开口向上时,图像在x轴上方的部分对应正解集,下方对应负解集。
3. 注意系数符号:若二次项系数a<0,建议先将其化为a>0 的形式,避免解集方向出错。
小试牛刀
例1、解不等式x²-5x+6>0
解题思路:
求根:解方程 x²-5x+6=0,因式分解得(x-2)(x-3)=0,解得根为x1=2,x2=3。
画图:二次项系数为正,函数y=x²-5x+6的图像是开口向上的抛物线,与x轴交于点(2,0)和(3,0)。
定解:观察图像,当x<2或x>3时,抛物线位于x轴上方(y>0)
小试牛刀
例1、解不等式x²-5x+6>0
【解析】
①求解方程根:对方程x²-5x+6因式分解得(x-2)(x-3)=0,解得根为x1=2,x2=3
②分析函数图像:二次函数y=x²-5x+6的二次项系数为正,图像开口向上,且与x轴交于点(2,0)和(3,0)
③结合图像判区间:由图像特征可知,当x<2或x>3时,函数图像位于x轴上方,即满足y>0。
④确定不等式解集:综上,不等式x²-5x+6>0的解集为{x|x<2或x>3}。
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1
一元二次不等式的概念
2
二次函数与一元二次方程的根、一元二次不等式的解集的对应关系
3
提分训练
新知探究
3.二次函数与一元二次方程的根、一元二次不等式的解集的对应关系:
对于一元二次方程ax2+bx+c=0的两根为x1、x2且x1≤x2,设△=b2-4ac,它的解按照△>0,△=0,△<0可分三种情况,相应地y=ax2+bx+c(a>0),二次函数的图象与x轴的位置关系也分为三种情况.
因此我们分三种情况来讨论一元二次不等式ax2+bx+c<0或ax2+bx+c>0的解集。
新知探究
Δ=b2-4ac Δ>0 Δ=0 Δ<0
y=ax2+bx+c(a>0)的图象
ax2+bx+c=0(a>0)的根 有两个不相等的实根x1,x2,且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 R
ax2+bx+c<0(a>0)的解集 ∅ ∅
小试牛刀
例2、实际应用——商品定价与利润分析
某商店销售一种商品,进价为每件20元。当销售单价定为x元时,每天的销售量为(100-x)件。若商店每天想要获得大于1000元的利润,试求销售单价x的取值范围。
解题思路:
明确公式:利润=(单价-进价)×销售量
建立不等式:(x-20)(100-x)>1000
整理变形:化简为x²-120x+3000<0
小试牛刀
【解析】
①求解方程根
对方程x²-120x+3000=0求解,得根为x=60±10;
取近似值计算:x1≈35.5,x2≈84.5。
②确定不等式解集
由于二次项系数a=1>0,抛物线开口向上,因此不等式x²-120x+3000<0的解集为两根之间,即35.5<x<84.5。
③结合实际的结论
将数学解还原为实际问题:当该商品的销售单价控制在35.5元到84.5元之间时,每天的销售利润将大于1000元。
目录
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1
一元二次不等式的概念
2
二次函数与一元二次方程的根、一元二次不等式的解集的对应关系
3
提分训练
提分训练
题型1 一元二次不等式的解法
1、已知A={x∈N*|x≤3},B={x|x2-4x≤0},则A∩B=( )
A.{1,2,3} B.{1,2}
C.{x|0<x≤3} D.{x|3<x≤4}
A
【解析】
解:由题意得A={x∈N*|x≤3}={1,2,3},
B={x|x2-4x≤0}={x|0≤x≤4},
∴A∩B={1,2,3},
故选A.
提分训练
题型1 一元二次不等式的解法
2、若关于x的不等式x2+(m+1)x+m<0的解集中恰有两个整数,则实数m的取值范围是( )
A.-2≤m<-1 B.-2<m≤-1
C.-2≤m<-1或3<m≤4 D.-2<m≤-1或3≤m<4
C
【解析】
解:不等式x2+(m+1)x+m<0可化为(x+1)(x+m)<0,由已知得m≠1.
当m>1时,-m<-1,解不等式得-m<x<-1,
当m<1时,-m>-1,解不等式得-1<x<-m.
由不等式的解集中恰有两个整数可得-4≤-m<-3或1<-m≤2,解得3<m≤4或-2≤m<-1.故选C.
提分训练
题型1 一元二次不等式的解法
3、求下列关于x的不等式的解集:
x2+(a-1)x-a>0(a∈R).
【解析】
解:由x2+(a-1)x-a>0,可得(x+a)(x-1)>0①,
则当-a<1,即a>-1时,解不等式①,得x<-a或x>1;
当a=-1时,解不等式①,得x≠1;
当-a>1,即a<-1时,解不等式①,得x<1或x>-a.
综上所述,当a>-1时,不等式的解集为{x|x<-a或x>1},
当a=-1时,不等式的解集为{x|x≠1},
当a<-1时,不等式的解集为{x|x<1或x>-a}.
提分训练
题型2 三个“二次”之间的关系
4、已知二次函数y=ax2+bx+c的图象如图所示,则不等式ax2+bx+c>0的解集是( )
A.{x|-2<x<1} B.{x|x<-2或x>1}
C.{x|-2≤x≤1} D.{x|x≤-2或x≥1}
A
【解析】
解:由题图易知y>0对应的x的范围是{x|-2<x<1}.
故选A.
提分训练
题型3 一元二次不等式的实际应用
5、某礼服租赁公司共有300套礼服供租赁,若每套礼服每天的租价为200元,则所有礼服均被租出;若将每套礼服每天的租价在200元的基础上提高10x元(1≤x≤20,x∈Z),则被租出的礼服会减少10x套.若要使该礼服租赁公司每天租赁礼服的收入超过6.24万元,则该礼服租赁公司每套礼服每天的租价应定为( )
A.220元 B.240元 C.250元 D.280元
C
提分训练
题型3 一元二次不等式的实际应用
【解析】
解:依题意得每天有(300-10x)套礼服被租出,
该礼服租赁公司每天租赁礼服的收入为:
(300-10x)·(200+10x)=(-100x2+1000x+60000)元.
由题意知-100x2+1000x+60000>62400,
即x2-10x+24<0,解得4<x<6.
因为1≤x≤20且x∈Z,所以x=5,
故要使该礼服租赁公司每天租赁礼服的收入超过6.24万元,则每套礼服每天的租价应定为250元.
故选C.
追求卓越
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