内容正文:
第1课时
一元二次不等式及其解法
第2章 2.3.1 一元二次不等式及其解法
<<<
1.经历从实际情景中抽象出一元二次不等式的过程,了解一元二次不等式的现实意义.
2.借助二次函数图象求解一元二次不等式.
学习目标
初中的时候,我们从一次函数的角度看一元一次方程、一元一次不等式,发现了三者之间的内在联系,那么这种联系能否推广到二次函数、一元二次方程和一元二次不等式呢?下面,我们先看看一元二次不等式的形式.
导 语
一、一元二次不等式的定义
二、一元二次不等式的解法
课时对点练
三、含参数的一元二次不等式的解法
内容索引
一
一元二次不等式的定义
给出下面四个不等式:
(1)x2-x-6>0;(2)x2-x-6≤0;
(3)-x2+2x≥0;(4)2x2+x+5<0.
以上四个不等式中,每个不等式含有几个未知数?未知数的最高次数是多少?
问题1
提示 含有一个未知数,未知数的最高次数是2.
一般地,形如 的不等式称为一元二次不等式,其中a,b,c是常数,且 .一元二次不等式中的不等号也可以是“ ”“ ”
“ ”等.
ax2+bx+c≤0
a≠0
≥
>
<
知识梳理
下列不等式中是一元二次不等式的为
A.ax2+2x+1>0 B.x2-y>0
C.-x2-3x<0 D.>0
例 1
由一元二次不等式定义可知,C正确.
解析
√
8
一元二次不等式是只含一个未知数 且未知数的最高次数是2的不等式,但需要注意,二次项的系数不为0.如果不等式含多个字母,且已经指定了未知数,可将其余字母看成相应的系数,若该未知数的最高次数是2,且二次项的系数不为0,这样的不等式也是一元二次不等式.
反
思
感
悟
9
若把ab≠0,a2b+2ab2+9>0看成关于a的一元二次不等式,则a的二次项系数为 .
跟踪训练 1
由ab≠0知,b≠0且a≠0,
a2b+2ab2+9>0可化为ba2+2b2a+9>0,
故a的二次项系数为b.
解析
b
10
二
一元二次不等式的解法
作出二次函数y=x2-12x+20的图象(图略),其图象与x轴有两个交点,你能从二次函数y=x2-12x+20的图象上找到x2-12x+20<0的解集吗?
问题2
提示 从图象上看,位于x轴上方的图象使得函数值大于零,位于x轴下方的图象使得函数值小于零,故x2-12x+20<0的解集为{x|2<x<10}.
12
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 有两个相异实根x1,x2(x1<x2) 有两个相等实根x1=x2=- 没有实根
知识梳理
13
判别式Δ=b2-4ac Δ>0 Δ=0 Δ<0
一元二次不等式ax2+bx+c>0(a>0)的解集 ____________ ___
一元二次不等式ax2+bx+c<0(a>0)的解集 __________ _____ _____
{x|x<x1或x>x2}
{x|x1<x<x2}
∅
∅
R
14
(1)若不等式对应的一元二次不等式能因式分解,可直接利用“大于取两边,小于取中间”的方法得到不等式的解集.
(2)不等式的解集必须写成集合的形式,若不等式无解,则应说解集为空集.
注 意 点
<<<
(1)(课本例1)解不等式2x2-x-3≥0.
例 2
由于方程2x2-x-3=0有两个不相等的实数根x1=-1,x2=,
则函数y=2x2-x-3的图象与x轴有两个交点(-1,0),,如图所示.
由图象得不等式2x2-x-3≥0的解集为.
解
16
(2)(课本例2)解不等式4x2-4x+1>0.
由于方程4x2-4x+1=0有两个相等的实数根x1=x2=,
则函数y=4x2-4x+1的图象与x轴仅有一个交点,如图所示.
由图象得不等式4x2-4x+1>0的解集为.
解
17
(3)(课本例3)解不等式-x2+4x-5>0.
18
方法一 在不等式两端同时乘以-1,可得x2-4x+5<0.
对于方程x2-4x+5=0,因为Δ=(-4)2-4×1×5<0,所以方程没有实数根,
于是函数y=x2-4x+5的图象与x轴没有交点,如图所示.
由图象得不等式x2-4x+5<0的解集为∅,
即不等式-x2+4x-5>0的解集为∅.
解
19
方法二 对于方程-x2+4x-5=0,因为Δ=42-4×(-1) ×(-5)<0,所以方程没有实数根,
于是函数y=-x2+4x-5的图象与x轴没有交点,如图所示.
由图象得不等式-x2+4x-5>0的解集为∅.
解
20
解下列不等式:
(1)x2-2x-3>0;
例 2
方程x2-2x-3=0的两根是x1=-1,x2=3.
函数y=x2-2x-3的图象是开口向上的抛物线,与x轴有两个交点(-1,0)和(3,0),如图所示.观察图象可得不等式的解集为{x|x<-1或x>3}.
解
21
(2)-x2+6x-9≥0;
原不等式可化为x2-6x+9≤0,即(x-3)2≤0,函数y=(x-3)2的图象如图所示,
根据图象可得,原不等式的解集为{x|x=3}.
解
22
(3)-2x2+x-6<0.
原不等式可化为2x2-x+6>0.
因为方程2x2-x+6=0的判别式Δ=(-1)2-4×2×6<0,所以函数y=2x2-x+6的图象开口向上,与x轴无交点(如图所示).观察图象可得,原不等式的解集为R.
解
23
解不含参数的一元二次不等式的一般步骤
(1)化标准.通过对不等式变形,使不等式的右侧为0,使二次项系数为正;
(2)判别式.对不等式的左侧进行因式分解,若不能分解,则计算对应方程的判别式;
(3)求实根.求出相应的一元二次方程的根或根据判别式说明方程无实数根;
(4)画草图.根据一元二次方程根的情况画出对应的二次函数的草图;
(5)写解集.根据图象写出不等式的解集.
反
思
感
悟
24
解下列不等式:
(1)x2-5x-6>0;
跟踪训练 2
方程x2-5x-6=0的两个根为x1=-1,x2=6.
结合二次函数y=x2-5x-6的图象(图略)知,原不等式的解集为{x|x<-1或x>6}.
解
25
(2)(2-x)(x+3)<0.
原不等式可化为(x-2)(x+3)>0.
方程(x-2)(x+3)=0的两个根为x1=2,x2=-3.
结合二次函数y=(x-2)(x+3)的图象(图略)知,原不等式的解集为{x|x<
-3或x>2}.
解
26
三
含参数的一元二次不等式的解法
求[x-(a-1)][x-(a+3)]>0(a∈R)的解集.
例 3
易知方程[x-(a-1)][x-(a+3)]=0的两根为x1=a-1,x2=a+3,且x1<x2.
故不等式的解集为{x|x<a-1或x>a+3}.
解
28
若将例3中的不等式改成[x+(a-1)][x-(a+3)]>0(a∈R), 该如何求解呢?求解过程与例3相比简单了还是复杂了?为什么?
延伸探究 1
29
易知方程[x+(a-1)][x-(a+3)]=0的两根为x1=1-a,x2=a+3,
(1)当1-a>a+3,即a<-1时,
不等式的解集为{x|x>1-a或x<a+3}.
(2)当1-a=a+3,即a=-1时,
不等式的解集为{x|x≠2}.
(3)当1-a<a+3,即a>-1时,
不等式的解集为{x|x>a+3或x<1-a}.
显然,由于x1与 x2的大小关系不确定,我们需要比较两个根的大小来确定解集,过程变复杂了.
解
30
若将延伸探究1中的不等式改成(ax-2)(x+1)>0(a>0), 该如何求解呢?求解过程与延伸探究1相比简单了还是复杂了?为什么?
延伸探究 2
31
易知方程(ax-2)(x+1)=0的两根为x1=x2=-1,
因为a>0,所以>-1,
故不等式的解集为.
由于x1与x2的大小关系能确定,过程变简单了.
解
32
若将延伸探究2中的“a>0”改为“a<0”, 该如何求解呢?求解过程与延伸探究2相比简单了还是复杂了?为什么?
延伸探究 3
33
易知方程(ax-2)(x+1)=0的两根为x1=x2=-1,
当a<0时,x1=x2=-1的大小关系不确定,需要讨论比较其大小,分3种情况:
(1)当-1<<0,即a<-2时,
解得-1<x<;
(2)当=-1,即a=-2时,无解;
解
34
(3)当<-1,即-2<a<0时,解得<x<-1.
综上所述,当-2<a<0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.
显然,由于x1与 x2的大小关系不确定,我们需要比较两个根的大小来确定解集,过程变复杂了.
解
35
若将延伸探究2中的“a>0”改为“a≠0”,该如何求解呢?
延伸探究 4
36
易知方程(ax-2)(x+1)=0的两根为x1=x2=-1, 下面讨论x1与 x2的大小关系:
(1)若a>0,则>-1,
故不等式的解集为.
(2)若a<0,
①当-1<<0,即a<-2时,解得-1<x<;
②当=-1,即a=-2时,无解;
解
37
③当<-1,即-2<a<0时,解得<x<-1.
综上所述, 当a>0时,不等式的解集为;
当-2<a<0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.
解
38
若将延伸探究2中的“a>0”改为“a∈R”,与延伸探究4相比,有什么变化?
延伸探究 5
不等式中,二次项系数为a,因为a∈R,所以我们应在延伸探究4的解题过程中添加a=0的情况.
当a=0时,原不等式化为-2(x+1)>0,则不等式的解集为{x|x<-1}.
解
39
在解含参数的一元二次型的不等式时,常从如下三个方面进行考虑
(1)不等式类型的讨论:二次项系数a>0,a<0,a=0.
(2)不等式对应的方程根的讨论:两不同实根(Δ>0),两相同实根(Δ=0),无根(Δ<0).
(3)关于不等式对应的方程根的大小的讨论:x1>x2,x1=x2,x1<x2.
反
思
感
悟
40
1.知识清单:
(1)一元二次不等式的概念及解法.
(2)含参数的一元二次不等式的解法.
2.方法归纳:数形结合、分类讨论.
3.常见误区:解含参数的一元二次不等式时找不到分类讨论的标准.
课堂小结
课时对点练
四
对一对
答案
1
2
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6
7
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16
题号 1 2 3 4 5 6 7
答案 AB B D D B ACD {x|x<-2或x>3}
题号 8 11 12 13 14
答案 B B ABD 1<m≤2
题号 15
答案 {k|-6≤k<2或3<k≤4}
9.
答案
1
2
3
4
5
6
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16
(1)原不等式等价于(x+3)(x-2)≤0,
解得-3≤x≤2,
所以原不等式的解集为.
(2)原不等式等价于2x2+x-6>0,
即(2x-3)(x+2)>0,
解得x<-2或x>
所以原不等式的解集为.
9.
答案
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(3)对于方程3x2-4x+2=0,
因为Δ=(-4)2-4×3×2=-8<0,
所以原不等式的解集为∅.
10.
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(1)当a=2时,x2-(a+1)x+a<0⇔x2-3x+2<0⇔(x-1)(x-2)<0,解得1<x<2.
则不等式的解集为{x|1<x<2}.
(2)注意到x2-(a+1)x+a<0
⇔(x-a)(x-1)<0,
①当a>1时,不等式的解集为{x|1<x<a};
②当a=1时,不等式的解集为∅;
③当a<1时,不等式的解集为{x|a<x<1}.
16.
答案
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因为Δ=4a2-8,所以当Δ<0,即-<a<时,原不等式对应的方程无实根,又二次函数y=x2-2ax+2的图象开口向上,
所以原不等式的解集为∅;
当Δ=0,即a=±时,原不等式对应的方程有两个相等实根,
当a=时,原不等式的解集为{x|x=},
当a=-时,原不等式的解集为{x|x=-};
16.
答案
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当Δ>0,即a>或a<-时,原不等式对应的方程有两个不等实根,分别为x1=a-x2=a+且x1<x2,所以原不等式的解集为{x|a-≤x≤a+}.
综上所述,当-<a<时,原不等式的解集为∅;
当a=时,原不等式的解集为{x|x=};
当a=-时,原不等式的解集为{x|x=-};
当a>或a<-时,原不等式的解集为{x|a-≤x≤a+}.
基础巩固
答案
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1.(多选)下列不等式是一元二次不等式的是
A.x2>0 B.-x2-x≤5
C.mx2-5y<0 D.ax2+bx+c>0
√
根据一元二次不等式的定义,只有AB满足.
解析
√
答案
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2.已知p:x2+2x-3<0,q:x2+x-2<0,则p是q的
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充要条件
D.既不充分又不必要条件
√
由p:x2+2x-3<0,得-3<x<1,
由q:x2+x-2<0,得-2<x<1,
则p是q的必要而不充分条件.
解析
答案
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3.不等式9x2+6x+1≤0的解集是
A.
B.
C.∅
D.
√
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原不等式可化为(3x+1)2≤0,
令3x+1=0,解得x=-.
故不等式的解集为.
解析
答案
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4.不等式>0的解集是
A.
B.
C.
D.
√
5.设m+n>0,则关于x的不等式(m-x)(n+x)>0的解集是
A.{x|x<-n或x>m}
B.{x|-n<x<m}
C.{x|x<-m或x>n}
D.{x|-m<x<n}
答案
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方程(m-x)(n+x)=0的两根为m,-n,
因为m+n>0,所以m>-n,
结合函数y=(m-x)(n+x)的图象(图略),
得不等式的解集是{x|-n<x<m}.
解析
6.(多选)下列命题正确的是
A.若关于x的不等式ax2+bx+c<0的解集为{x|x1<x<x2},则必有a>0
B.若关于x的方程ax2+bx+c=0(a≠0)没有实数根,则不等式ax2+bx+c>0
的解集为R
C.关于x的一元二次不等式ax2+bx+c≤0的解集为R的充要条件是a<0且Δ
=b2-4ac≤0
D.若二次函数y=ax2+bx+c的图象开口向下,则关于x的不等式ax2+bx+
c<0的解集一定不是空集
√
答案
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√
√
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由一元二次不等式的求解过程可知,A,D正确;
对于B,当方程ax2+bx+c=0(a≠0)无实根时,若a>0,则ax2+bx+c>0的解集为R,若a<0,则ax2+bx+c>0的解集为∅,B错误;
对于C,要使ax2+bx+c≤0(a≠0)的解集为R,则二次函数y=ax2+bx+c的图象开口向下,与x轴至多有一个交点,即反之亦然,C正确.
解析
7.二次函数y=ax2+bx+c(x∈R)的部分对应值如表所示:
答案
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x -3 -2 -1 0 1 2 3 4
y 6 0 -4 -6 -6 -4 0 6
则关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集是 .
{x|x<-2或x>3}
答案
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根据表格可以画出二次函数y=ax2+bx+c(x∈R)图象的草图,如图.
由图象得关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集是{x|x<-2或x>3}.
解析
8.若a<0,则关于x的不等式a(x+1)<0的解集为 .
答案
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因为a<0,所以原不等式等价于(x+1)·>0,方程(x+1)=0的两根为-1,-显然->0>-1,所以原不等式的解集为.
解析
9.解不等式:
(1)x2+x-6≤0;
答案
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原不等式等价于(x+3)(x-2)≤0,
解得-3≤x≤2,
所以原不等式的解集为.
解
(2)6-2x2-x<0;
答案
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原不等式等价于2x2+x-6>0,
即(2x-3)(x+2)>0,
解得x<-2或x>
所以原不等式的解集为.
解
(3)3x2-4x+2<0.
答案
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对于方程3x2-4x+2=0,
因为Δ=(-4)2-4×3×2=-8<0,
所以原不等式的解集为∅.
解
10.已知关于x的不等式x2-(a+1)x+a<0.
(1)当a=2时,解上述不等式;
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当a=2时,x2-(a+1)x+a<0⇔x2-3x+2<0⇔(x-1)(x-2)<0,解得1<x<2.
则不等式的解集为{x|1<x<2}.
解
(2)当a∈R时,解上述关于x的不等式.
答案
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注意到x2-(a+1)x+a<0
⇔(x-a)(x-1)<0,
①当a>1时,不等式的解集为{x|1<x<a};
②当a=1时,不等式的解集为∅;
③当a<1时,不等式的解集为{x|a<x<1}.
解
11.在R上定义运算“⊙”:a⊙b=ab+2a+b,则满足x⊙(x-2)<0的实数x的取值范围为
A.{x|0<x<2}
B.{x|-2<x<1}
C.{x|x<-2或x>1}
D.{x|-1<x<2}
综合运用
答案
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根据给出的定义得,
x⊙(x-2)=x(x-2)+2x+(x-2)
=x2+x-2=(x+2)(x-1),
又x⊙(x-2)<0,即(x+2)(x-1)<0,
故实数x的取值范围为{x|-2<x<1}.
解析
12.已知p:(x-m)2>3(x-m)是q:x2-3x-4≤0成立的必要而不充分条件,则实数m的取值范围为
A.{m|m≤-4或m≥4}
B.{m|m<-4或m>4}
C.{m|-4<m<4}
D.{m|-4≤m≤4}
√
答案
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对于p,不等式(x-m)2>3(x-m)即(x-m)[x-(m+3)]>0,
则不等式的解集为P={x|x<m或x>m+3};
又q:x2-3x-4≤0,
则不等式的解集为Q={x|-1≤x≤4},
又已知p是q成立的必要而不充分条件,
则Q是P的真子集,
所以m>4或m+3<-1,即m>4或m<-4,
故实数m的取值范围为{m|m<-4或m>4}.
解析
13.(多选)已知关于x的一元二次不等式ax2-(2a-1)x-2>0,其中a<0,则该不等式的解集可能是
A.∅
B.
C.
D.
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√
√
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不等式变形为(x-2)(ax+1)>0,
又a<0,所以(x-2)<0,
当a=-时,不等式的解集为∅;
当a<-时,解得-<x<2,不等式的解集为;
当-<a<0时,解得2<x<-不等式的解集为
因此该不等式的解集可能为ABD.
解析
14.若关于x的不等式x2-mx<0恰有一个整数解1,则m的取值范围为 .
答案
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由x2-mx<0可知x(x-m)<0,
∵x2-mx<0恰有一个整数解1,
∴0<x<m中只有一个整数解1,
∴1<m≤2.
解析
1<m≤2
15.已知关于x的不等式组的解集中存在整数解且只有一个整数解,则k的取值范围为 .
拓广探究
答案
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{k|-6≤k<2或3<k≤4}
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由x2-4x-5=(x-5)(x+1)>0,得x<-1或x>5,
所以2x2+(2k+5)x+5k=(2x+5)(x+k)<0的解集与{x|x<-1或x>5}的交集中存在整数解,且只有一个整数解.
当k<时,2x2+(2k+5)x+5k<0的解集为此时-2<
-k≤6,即-6≤k<2,满足要求;
当k=时,2x2+(2k+5)x+5k<0的解集为∅,此时不满足题设;
解析
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当k>时,2x2+(2k+5)x+5k<0的解集为此时-4≤
-k<-3,即3<k≤4,满足要求.
综上,k的取值范围为{k|-6≤k<2或3<k≤4}.
解析
16.解关于x的不等式x2-2ax+2≤0.
答案
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因为Δ=4a2-8,所以当Δ<0,即-<a<时,原不等式对应的方程无实根,又二次函数y=x2-2ax+2的图象开口向上,
所以原不等式的解集为∅;
当Δ=0,即a=±时,原不等式对应的方程有两个相等实根,
当a=时,原不等式的解集为{x|x=},
当a=-时,原不等式的解集为{x|x=-};
解
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当Δ>0,即a>或a<-时,原不等式对应的方程有两个不等实根,分别为x1=a-x2=a+且x1<x2,所以原不等式的解集为{x|a-≤x≤a+}.
综上所述,当-<a<时,原不等式的解集为∅;
当a=时,原不等式的解集为{x|x=};
当a=-时,原不等式的解集为{x|x=-};
当a>或a<-时,原不等式的解集为{x|a-≤x≤a+}.
解
第2章 2.3.1 一元二次不等式及其解法
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