摘要:
**基本信息**
以三个“二次”关系为核心,通过“定义-关系-应用”逻辑链,结合口诀与分类讨论法,系统突破一元二次不等式求解及恒成立问题,培养抽象能力与推理意识。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|基础知识梳理|3要点|“大于取两边,小于取中间”口诀、分式不等式转化法|从定义到三个“二次”(判别式-图像-解集)的关联推导|
|不含参数求解|10题|直接求根法、集合运算结合|应用三个“二次”关系解决基础求解与充要条件问题|
|含参数求解|25题|参数分类讨论(开口方向、判别式、根大小)|通过参数变式深化对二次函数图像与解集关系的理解|
|三个“二次”关系|20题|解集反推系数法、二次函数零点关联|建立一元二次方程、函数与不等式的互通逻辑|
|恒成立问题|15题|判别式法、最值分析法|运用二次函数性质解决区间与参数恒成立问题|
内容正文:
1.5 一元二次方程、不等式
基础知识梳理
1.一元二次不等式
只含有一个未知数,并且未知数的最高次数是 的不等式,称为一元二次不等式.一元二次不等式的一般形式是或其中均为常数,且解不等式时,不要忘记讨论当 时的情形.
2.三个“二次”间的关系
判别式
的图象
的根
有两个相异实根
有两个相等实根
没有实根
的解集
或
的解集
3.常考结论
(1)绝对值不等式的解集为绝对值不等式的解集为
(2)二次项系数大于零的一元二次不等式的解法口诀:大于取两边,小于取中间.
(3)简单分式不等式
①
②
题型一 不含参数的一元二次不等式求解
1.设函数,则的值域是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】若,即,即或;
若,即;
所以 ,
画出函数图象如下图所示:
由图可知当时,;
当时,可得,
因此则的值域是.
2.设,使得不等式成立的一个充分不必要条件是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】先解不等式,再根据不必要条件的判断方法即可确定选项.
【详解】由解得,即不等式的解集为,
而在选项中,仅有C项中的范围是的真子集,故C正确.
3.函数的单调递减区间为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】由,得或,即函数的定义域为.
因为函数在上单调递减,在上单调递增,
所以由复合函数单调性,可知函数的单调递减区间为.
4.不等式的解集是( )
A. B.或
C. D.或
【答案】A
【详解】利用绝对值的意义,分和两种情况,再利用一元二次不等式的解法,即可求解.
当时,原不等式等价于,解得,所以,
当时,原不等式等价于,解得,所以,
综上,原不等式的解为.
5.已知集合,,则( )
A. B.
C. D.或
【答案】A
【分析】先求得集合,,结合集合交集的定义与运算,即可求解.
【详解】由集合,,
根据集合交集的定义与运算,可得.
6.“”是“”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
【答案】B
【分析】解一元二次不等式及指数不等式,再结合必要不充分条件定义判断.
【详解】“”,即得,解集为;
“”,即得,解集为;
是的真子集,
所以“”是“”的必要不充分条件
7.设集合.
(1)若,求;
(2)若“”是“”的充分不必要条件,求m的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由知,解得,
当时,,
故或,
∴.
(2)∵“”是“”的充分不必要条件,∴B是A的真子集,
∴当时,,解得,显然成立;
当时,,且及中等号不能同时取得,
解得,
综上,m的取值范围是.
8.(1)解不等式 .
(2)求关于x的不等式 的解集,其中a是常数.
【答案】(1)或
(2)当时,不等式的解集是;
当时,不等式的解集是;
当时,不等式的解集是.
【分析】(1)根据一元二次不等式的解法求解即可;
(2)分类讨论,结合一元二次不等式的解法求解即可.
【详解】(1)方程有两个不相等的实数根,.
函数的图象如图所示,与轴有两个交点,,
由图象得不等式 的解集为或.
(2)原不等式 可化为 ,
方程的根为或.
当时,不等式的解是;
当时,不等式无解;
当时,不等式的解是
综上所述,当时,不等式的解集是;
当时,不等式的解集是;
当时,不等式的解集是.
9.已知集合,.
(1)求的子集;
(2)若,求的取值范围.
【答案】(1)子集为
(2)
【分析】(1)先确定集合,再求,用列举法列出的子集.
(2)根据集合的包含关系求参数的取值范围.
【详解】(1)由 ,所以,即.
所以,
所以的子集为.
(2)因为,
又,当且仅当时取等号.
所以.
由可得 .
所以的取值范围为.
10.已知集合,.
(1)若,求及;
(2)若,求实数的取值范围;
(3)若是的充分不必要条件,求实数的取值范围.
【答案】(1),
(2)
(3)
【分析】(1)求出集合,根据并集的定义可求得集合,根据补集和交集的定义可求得集合;
(2)分析可得,分、两种情况讨论,根据题意以及集合的包含关系可得出关于实数的不等式(组),综合可得出实数的取值范围;
(3)由题意可知集合是集合的真子集,可得出关于实数的不等式组,由此可得出实数的取值范围.
【详解】(1)由,解得,所以.
当时,,所以,
或,所以.
(2)因为,所以,
①当时,,解得;
②当时,则,解得.
综上所述,实数的取值范围为.
(3)由是的充分不必要条件,知集合是集合的真子集,
所以,解得,
当时,,此时是的真子集,符合题意.
故实数的取值范围是.
题型二 含参数的一元二次不等式求解
1.若关于的不等式的解集为,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】分类讨论结合一元二次函数的性质可得结果
【详解】根据题意当时,解得
当时,不等式恒成立,符合题意;
当,不等式,不符合题意;
当,的不等式的解集为,
所以,解得
综上所述,.
2.若不等式在上恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据二次项系数是否为零分情况讨论,然后对于二次项系数不为零的情况,利用二次函数图象开口向上且与横轴无交点得出判别式小于零,再结合二次项系数大于零的条件解出参数范围.
【详解】当时,不等式可化为,显然不合题意;
当时,因为在上恒成立,
所以
解得.综上,
故选:C.
3.(多选)对于给定的实数,关于实数的一元二次不等式的解集可能是( )
A.或
B.
C.
D.且
【答案】ABD
【分析】分三种情况解一元二次不等式.
【详解】对于二次函数,,
当,即时,不等式的解集为;
当,即时,不等式的解集为且;
当,即或时,
不等式的解集为或.
4.(多选)对于给定实数a,关于x的一元二次不等式的解集可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】AB
【分析】根据参数的符号,以及和的大小关系分类讨论即可.
【详解】当时,,此时解集为或,
当时,,此时解集为,
当时,,此时解集为或,
当时,不等式为,此时解集为,
当时,,此时解集为,
故A 、B正确, C、D错误.
5.(多选)下列说法正确的是( )
A.若函数的定义域为,则函数的定义域为
B.若关于的不等式恒成立,则的取值范围为
C.关于的不等式的解集为,,若,则
D.若函数的值域为,则实数的取值范围是
【答案】BCD
【分析】利用抽象函数的定义域求法判断A,应用分类讨论研究一元二次不等式恒成立求参数范围判断B,应用分类讨论求解含参一元二次不等式的解集,根据包含关系求参数值判断C,由对数复合函数的值域,结合二次函数的性质分析参数范围判断D.
【详解】A:函数的定义域为,即,
根据复合函数定义域的求法,
因此函数的定义域应为,故A错误,
B:对于关于的不等式恒成立,
当时,不等式恒成立,
当时,需满足,解得,
综上所述,的取值范围为,故B正确,
C:不等式可化为,
当时,易知,则成立,
当时,解集为或,不满足,
当时,解集为,也不满足,
综上可知,要使成立,必有,故C正确,
D:若函数的值域为,则必须能够取遍所有正数,
当时,的值域为,能够取遍所有正数,满足题意,
当时,开口向下,有最大值,不能取到所有正数,不满足题意,
当时,开口向上,要使函数值能取遍所有正数,需满足判别式,解得,
综上所述,实数的取值范围是,故D正确.
6.解关于x的不等式.
【答案】当时,不等式的解集为或;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为.
【分析】根据含参一元二次不等式的解法,分类讨论最高项系数以及根的大小即可得答案.
【详解】①当时,原不等式即为,解得;
②当时,原不等式化为,解得或;
③当时,原不等式化为,
若,即,不等式无解,
若,即时,解得,
若,即时,解得.
综上可知,当时,不等式的解集为或;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为.
7.已知函数.
(1)若关于的不等式的解集是实数集,求的取值范围;
(2)当时,解关于的不等式.
【答案】(1)
(2)当时,解集为;当时,解集为;当时,解集为
【分析】(1)先考虑的情况,再考虑的情况即可;
(2)先进行因式分解,然后求出对应方程的两个根,再对分类讨论求出不同情况下的不等式的解集即可.
【详解】(1)的解集是实数集,则该不等式在上恒成立.
当时,,则,解集不是实数集,故排除.
当时,要使的解集为,必须满足抛物线开口向上且与 轴最多有一个交点,即:
,,即,
解得,综合,可得,即.
(2),
不等式两边同时除以,,.
这是一个开口向上的二次不等式,解集在两根之外,
当时,即,此时解集为;
当时,即,此时解集为;
当时,即,此时解集为.
8.已知函数.
(1)当时,求函数在上的最大值;
(2)若,解关于的不等式.
【答案】(1)3
(2)时,不等式解集为;时,不等式解集为;时,不等式解集为.
【分析】(1)由二次函数的性质求解即可;
(2)先因式分解,再对分类讨论即可.
【详解】(1)当时,,
二次函数的图象开口向上,对称轴为,
因为,在上单调递增,
所以的最大值为
(2)由得,
若,则;
若,则;
若,则;
综上:时,不等式解集为;时,不等式解集为;
时,不等式解集为.
9.已知实数满足不等式,解关于的不等式.
【答案】当时,解集为或;
当时,解集为且;
当时,解集为或.
【分析】先求解不等式得的范围,再通过比较方程的两根大小,求得不等式的解集.
【详解】由得,
,
∴对不等式,
①当,即时,或;
②当,即时,且;
③当,即时,或.
综上,当时,解集为或;
当时,解集为且;
当时,解集为或.
10.解下列关于的不等式:
(1);
(2).
【答案】(1)当时,不等式的解集为,当时,不等式的解集为.
(2)当时,不等式的解集为;当或时,不等式的解集为.
【分析】(1)研究时不等式的解集即可.
(2)研究时不等式的解集即可.
【详解】(1)对于一元二次方程,判别式.
当时,的解集为;
当时,的解集为;
当时,,方程的两根分别为,且,
则的解集为.
综上,当时,不等式的解集为,当时,不等式的解集为.
(2)对于一元二次方程,
当时,,的解集为;
当时,的解集为;
当或时,,方程的两根分别为,且,
所以不等式的解集为.
综上,当时,不等式的解集为;
当或时,不等式的解集为.
11.已知函数
(1)若的解集为,求实数a,c的值;
(2)若,求不等式的解集;
(3)若且,求的最小值.
【答案】(1),
(2)当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为
(3)
【分析】(1)借助韦达定理计算即可得;
(2)借助根的判别式,分、、与进行讨论即可得;
(3)借助基本不等式计算即可得.
【详解】(1)由已知的解集为,
所以,3是方程的解,且,
所以,,
所以,;
(2)若,不等式可化为,
方程的判别式,
当,即且时,
方程的两根为,,
当时,不等式的解集为,
当时,不等式的解集为,
当时,,不等式的解集为,
当时,,不等式的解集为,
综上所述,当时,不等式的解集为,
当时,不等式的解集为,
当时,不等式的解集为,
当时,不等式的解集为;
(3)因为,所以,
因为,所以,
由基本不等式可得,
当且仅当,时等号成立,
即当且仅当,或,,时等号成立;
所以的最小值为.
12.(1)若关于的不等式的解集为,求实数的取值范围;
(2)若不等式对任意恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)分别按照和讨论求出实数的取值范围;
(2)原不等式可化为,利用基本不等式求解,即可得到实数的取值范围.
【详解】(1)①当,即时,
不等式转化为,
此不等式无解,解集为,满足题设;
②当,即时,
,
解得;
综上:实数的取值范围为.
(2)因为,所以,
解得,即,
因为,所以,
当且仅当即时,等号成立,
所以,故实数的取值范围为.
13.设.
(1)若不等式对恒成立,求实数的取值范围;
(2)若,解关于的不等式.
【答案】(1)
(2)时解集为;时解集为.
【分析】(1)二次函数恒大于等于0,需同时满足开口向上且判别式,注意排除的一次函数情况;
(2)含参数的一元二次不等式,先因式分解,再根据参数的前提,比较两根大小分类讨论.
【详解】(1)当时不满足题意,
当时,需使,
解得.
(2)由题设,则,
因为,不等式可化为,
当,即时,解集为;
当,即时,解集为;
当,即时,解集为;
综上,时解集为;时解集为.
14.设函数.
(1)若,解关于x的不等式;
(2)求不等式的解集
【答案】(1)
(2)当时,解集为;当时,解集为;当时,解集为;当时,解集为;当时,解集为
【分析】(1)把函数解析式代入不等式,原不等式转化为,由,得到不等式解集为;
(2)分=0, 0,0,三种情况去讨论. 其中,对于0,再对2个根进行大小比较讨论.
【详解】(1)当时,函数化简为,代入不等式,
得,得,得原不等式转化为,
由分母不为0,得,所以得,
所以,所以,
得不等式解集为;
(2),
当=0,即时,,则的解集为,
当0,方程的两个根为
当0,即时,二次项系数,抛物线开口向上,且,
不等式的解集为.
当0,即,
当时,,不等式化为,
解集为,
当时,二次项系数,抛物线开口向下,且
不等式的解集为,
当时,二次项系数,抛物线开口向下,且
不等式的解集为,
综上所述,当时,解集为;当时,解集为;当时,解集为;当时,解集为;当时,解集为
15.已知不等式 的解集为.
(1)求,的值;
(2)解不等式 .
【答案】(1),
(2)当时,解集为或;
当时,解集为;
当时,解集为或.
【分析】(1)利用一元二次不等式解集与对应方程根的关系,结合韦达定理求参数;
(2)代入参数后因式分解,分类讨论两根大小求解含参一元二次不等式.
【详解】(1)由题意知, 和是方程 的两个实根,
由韦达定理得,,解得.
(2)将代入不等式得,即.
方程的两根为, .
当时,解集为或;
当时,不等式为,解集为;
当时,解集为或.
16.已知函数
(1)求关于的不等式的解集.
(2)若对于,不等式恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)当时,不等式的解集为或;
当时,不等式的解集为R;
当时,不等式的解集为或.
(2)
【分析】(1)由题意得,结合方程的两根即可求得答案;
(2)法一:利用分离参数法得对于恒成立,恒成立,求 的最小值即可求解;
法二:对不等式转化可得,对于恒成立,令,分别讨论对称轴在区间的位置结合单调性即可求解.
【详解】(1)依题意可得:,即,
其对应方程的两根为,
当,即时,不等式的解集为或;
当,即时,解集为R;
当,即时,不等式的解集为或;
综上所述:当时,不等式的解集为或;
当时,不等式的解集为R;
当时,不等式的解集为或.
(2)(1)法一:因为,所以对于恒成立,
因为,所以,因此恒成立.
即.
令,则,
因为,所以,所以,
当且仅当,即,时取等号.
故,所以.
即实数的取值范围为.
法二:因为,所以,
即对于恒成立,
令,对称轴,
当时,即时,
函数在上单调递增,所以,因此,
又因为,所以.
当时,即时,
函数在上单调递减,在上单调递增,
所以,因此,
又因为,所以,
当时,即时,
函数在上单调递减,所以,
因此,又因为,所以不存在.
综上:.
17.函数,,
(1)当时,若,求实数的值;
(2)已知,且,求的解集.
【答案】(1)
(2)当时,不等式的解集为;当时,不等式的解集为;当时,不等式的解集为.
【分析】(1)由中对应项系数相等可得;
(2)由已知得的关系,不等式化简后,根据的大小分类讨论.
【详解】(1)当时,,
,
得,;
(2),,,
由可得,
整理并代入得,
即,
已知,若,即时,或,
若,即时,,
若,即时,或,
综上所述:当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为.
18.已知关于的不等式.
(1)若不等式的解集为,求a,b的值;
(2)若,求已知关于的不等式的解集.
【答案】(1),
(2)当时解集为 ;当时解集为;当时解集为 ;当时解集为;当时解集为
【分析】(1)等价转化为 和 是方程 的两个实根,从而求解a,b的值;
(2)对a作分类讨论,分,;对于二次不等式,要先判断二次项系数 a 的正负,它决定了抛物线的开口方向;再继续对二次方程的2个根作比较大小讨论.
【详解】(1)因为不等式的解集为,所以,
且 和 是方程 的两个实根,
可得,,
解得 ,;
(2)当 ,不等式为 ,即
① 当 时,不等式化为 ,解得 ,解集为 ;
② 当 时,若 ,则 ,不等式解集为;
若 ,则 ,不等式为 ,解集为;
若 ,则 ,不等式解集为 ;
③ 当 时,不等式化为 解得或,解集为 .
综上, 当 时,解集为 ; 当 时,解集为 ;
当时,解集为;当时,解集为;
当时,解集为 .
19.解关于的不等式.
【答案】当时,不等式的解集为,
当时,不等式的解集为,
当时,不等式的解集为全体实数,
当时,不等式的解集为,
当时,不等式的解集为.
【分析】根据实数的正负性,结合一元二次不等式解集的性质分类讨论进行求解即可.
【详解】由已知,得,:
当时,不等式化为,解得;
当时,不等式等价于,
若,解得,或;
若,解得,
若,解得,或;
当时,不等式等价于,解得.
综上所述,当时,不等式的解集为,
当时,不等式的解集为,
当时,不等式的解集为全体实数,
当时,不等式的解集为,
当时,不等式的解集为.
20.解不等式.
【答案】当时,解集为;当时,解集为;当时,解集为;当时,解集为;当时,不等式的解集为
【分析】分、及进行讨论,结合一元二次不等式解法计算即可得.
【详解】原不等式可化为,
当时,不等式为,解得;
当时,不等式可化为,
则当时,不等式可化为,解集为;
当时,,不等式的解集为;
当时,,不等式的解集为;
当时,不等式可化为,
则不等式的解集为.
综上可得:当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为.
21.已知a,b,,关于x的不等式的解集为或
(1)求函数的零点;
(2)解关于x的不等式.
【答案】(1)1和2
(2)答案见详解
【分析】(1)根据一元二次方程与不等式的关系,利用韦达定理可得,令求解即可;
(2)根据(1)的结果,不等式为,分解因式后,讨论的取值,解不等式.
【详解】(1)因为不等式的解集为或,
可知与是方程的两个实数根,且,
则,解得:,,
令,解得或,
所以函数的零点为1和2.
(2)由(1)知不等式即为,即,
①当时,易得不等式的解集为,
②当时,不等式可化为,不等式的解集为或.
③当时,不等式可化为,
当,即时,不等式的解集为;
当,即时,不等式的解集为;
当,即时,不等式的解集为.
22.设.
(1)若不等式对一切实数恒成立,求实数的取值范围;
(2)解关于的不等式.
【答案】(1)
(2)当时,解集为;时,解集为;当时,解集为
【分析】(1)将问题转化为对一切实数恒成立,再分和两种情况讨论求解即可;
(2)将问题转化为,再分,,三种情况讨论求解即可.
【详解】(1)解:因为对一切实数恒成立,
所以对一切实数恒成立,
所以,当时,,不满足成立;
当时,需满足,即,解得,
综上,实数的取值范围为
(2)解: ,
,
因为的实数根为,
所以,当,即时,的解集为;
当,即时,的解集为;
当,即时,的解集为.
综上,时,解集为;时,解集为;当时,解集为.
23.解关于x的不等式:.
【答案】当时,;当时,;当时,.
【分析】结合不等式的性质,讨论的取值,即可求得答案.
【详解】对不等式进行因式分解得,
当时,原不等式变为,解得,即;
当时,方程有两个根,
故不等式的解集为;
当时,方程有两个根,
故不等式的解集为;.
综上所述,当时,;当时,;当时,.
24.已知关于x不等式.
(1)若时,求不等式的解集;
(2)若,解这个关于的不等式;
(3),恒成立,求实数a的取值范围.
【答案】(1)
(2)当时,解集为,
当时,解集为,
当时,解集为,
当时,解集为,
当时,解集为.
(3)
【分析】(1)由题意可得,解出即可.
(2)当时,不等式变为一次不等式,当时,对分解因式,讨论根的大小即可得答案.
(3)由题意可得,,利用换元法结合函数单调性可得答案.
【详解】(1)当时,则,
即,因式分解可得:,
所以,则不等式的解集为.
(2)当时,则为,即,
当时,则,
因式分解可得:,
当时,有,则此时不等式解集为,
当时,等价于,
若,即时,不等式解集为,
若,即时,不等式解集为,
若,即时,不等式解集为空集,
综上所述,当时,解集为,
当时,解集为,
当时,解集为,
当时,解集为,
当时,解集为.
(3)因为,
所以,
因为,
则,则题目等价于,,
令,因为,所以,
则,
由基本不等式,当且仅当时取等号,
因此的最大值为,即,
所以实数a的取值范围为.
25.已知函数.
(1)当时,解不等式;
(2)解不等式;
(3)若恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为.
(3)
【分析】(1)当时,不等式可化为,即,求解可得;
(2)根据方程的解的情况,讨论的取值范围,根据不等式的特征求解即可;
(3)根据二次不等式恒成立的条件求解可得.
【详解】(1)当时,由,可得,即,
解得.
所以当时,不等式的解集为.
(2)由,得.
若,不等式即为,解得;
若,不等式可化为,
此时方程的两根分别为,
当时,即,不等式的解集为;
当或时,,
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为.
综上可得:当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为;
当时,不等式的解集为.
(3)恒成立,
当时,不等式为,得,不符合题意;
当时,恒成立,需满足:
解得:,
综上的取值范围为.
题型三 三个“二次”之间的关系
1.已知关于x的方程有实数根,则k的取值范围是( )
A.且 B. C.且 D.
【答案】B
【详解】当,即,方程为,解得,方程有实数根,符合题意;
当,即,∵此时一元二次方程有实数根,∴,解得且;
综上,的取值范围是.
2.已知函数的值域为,若关于的不等式的解集为,则实数的值为( )
A.4 B.6 C.9 D.18
【答案】C
【分析】利用二次函数值域求出的关系,再利用一元二次不等式的解集与对应方程实根关系列式求解.
【详解】由函数的值域为,
得,即,
不等式,
由不等式的解集为,
得是方程的两个实根,
因此,解得,
所以实数的值为9.
3.已知关于的不等式的解集为,则下列说法错误的是( )
A. B.不等式的解集为
C. D.的最小值为
【答案】D
【分析】根据一元二次不等式的解集确定,结合韦达定理得到与的关系,逐一判断各选项的正误.
【详解】因为不等式的解集为,
所以二次函数开口向下,且方程的两根为.
对于A:二次函数开口向下,故,A正确;
对于B:根据韦达定理:,,结合得,,
将代入不等式,得,
两边同除以得,因式分解为,解得,B正确;
对于C:,由得,即,C正确;
对于D:由得,得,
因,故,
由基本不等式得,
等号成立条件为,即,与矛盾,等号无法取到,
故该式最小值不为,D错误.
4.已知关于的不等式的解集为,则的解集为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】因为的解集为,所以,方程的两个根分别为,
所以,,即,,
所以不等式为,
因为,得,解得.
5.已知关于x的不等式的解集是,则关于x的不等式的解集是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据三个二次之间的关系,可得的解根据韦达定理可得出参数的关系,代入解不等式即可.
【详解】由题意可得,关于x的不等式的解集是,
即当的两根为或,由韦达定理可得,,
所以,,所以求,即是求,解得.
故选:A.
6.已知关于的不等式的解集为,则下列说法正确的是( )
A.
B.不等式的解集为
C.
D.不等式的解集为
【答案】A
【分析】先根据不等式的解集判断的符号和与的关系式,进而逐项判断即可.
【详解】因为关于的不等式的解集为,
所以,A正确;
且-3和4是方程的两个解,则.
所以,所以不等式可化简为,
解得或,所以不等式的解集为,B错误;
,所以C错误;
不等式化简为,即,解得,
所以不等式的解集为,D错误;
故选:A.
7.(多选)已知关于的不等式的解集为. 则( )
A. B.不等式的解集是
C. D.不等式 的解集是
【答案】BC
【分析】根据一元二次不等式与一元二次方程的关系,结合韦达定理逐项分析判断即可.
【详解】由题意知,(A错误),且,是方程的两根,
所以,,即,.
B:可化为,因为,,
所以不等式的解集是,B正确.
C:因为,所以,C正确,
D:可化为,
因为,所以,解得或,故D错误.
8.(多选)已知关于的不等式的解集为,则( )
A.
B.
C.不等式的解集是
D.不等式的解集为
【答案】ACD
【分析】根据一元二次方程与不等式的关系得,,再结合一元一次不等式和一元二次不等式的解法,依次讨论各选项即可得答案.
【详解】∵关于的不等式的解集为,
∴,和3是关于的方程的两根,A选项正确;
由根与系数的关系得,则,
∴,B选项错误;
∴不等式可化为,即,解得,C选项正确;
不等式可化为,即,解得或,
D选项正确.
9.(多选)已知关于的不等式的解集为,则下列说法正确的是( )
A. B.
C.不等式的解集为 D.不等式的解集为
【答案】ACD
【分析】由不等式的解集的特征可得A;利用解集可得、、间关系,即可得B;利用、、间关系,计算可得C、D.
【详解】对A:由关于的不等式的解集为,可得,故A正确;
对B:由题意可得,
故,,则,故B错误;
对C:,由,故,即,故C正确;
对D:,
由,则该不等式解集为,故D正确.
10.(多选)不等式的解集是,则下列选项正确的有( )
A.
B.
C.不等式的解集是或
D.不等式的解集是
【答案】ABD
【分析】根据题意,利用二次式的关系,结合韦达定理,求得,且,再由不等式的性质和解法,逐项分析判断,即可求解.
【详解】对于A,由不等式的解集是,
可得,可得,且,所以A正确;
对于B,因为,代入不等式得,所以,所以B正确;
对于C,因为,不等式即为,
又因为,不等式等价于,即,
解得,所以不等式的解集为,所以C错误;
对于D,因为,不等式即为,
因为,可得,解得,
所以不等式的解集为,所以D正确.
11.(多选)关于的不等式的解集有下列说法,其中正确的是( )
A.不等式的解集可以是
B.不等式的解集可以是
C.不等式的解集可以是
D.不等式的解集可以是
【答案】ABD
【分析】根据一元二次不等式解集的性质,结合二次函数的性质即可判断.
【详解】对于A,若,解集为,故A正确;
对于B,当时,,解集为,故B正确;
对于C,若不等式的解集为,则,
显然该不等式组无解,假设不成立,故C错误;
对于D,若不等式的解集是,
则且方程的两根为,
所以,解得,
所以当时,不等式的解集是,故D正确.
12.(多选)不等式解集为,下列结论正确的有( )
A.
B.
C.不等式的解集是
D.不等式的解集是
【答案】ABD
【分析】利用 “三个二次”(二次函数、一元二次方程、一元二次不等式)的关系,通过已知解集推出系数 的符号和关系,再求解新的不等式逐项分析即可.
【详解】因为 解集为 ,
所以,解得,
因为 ,所以 ,,故选项A、B正确;
选项C:不等式 可化为 ,
即 , 解得 , 不等式解集是 , 选项C错误;
选项D:不等式 可化为 ,
即 , 解得 或 ,
不等式的解集为 , 选项D正确.
故选: ABD.
13.(多选)关于的一元二次不等式的解集为,则( )
A. B.
C.不等式在上恒成立 D.不等式的解集为
【答案】ACD
【分析】由已知得且,据此逐项分析判断.
【详解】对于A:因为关于的不等式的解集为,
所以,且,所以,整理得,A正确;
对于B:由上分析可知,所以,B错误;
对于C:因为,,所以不等式即,
对方程,,
所以函数开口向上且与轴无交点,所以不等式的解集为,C正确;
对于D:因为,,所以不等式即,
解得,即不等式的解集为,D正确.
故选:ACD.
14.(多选)已知关于的一元二次不等式的解集为,则( )
A.且
B.
C.不等式的解集为
D.不等式的解集为或
【答案】ACD
【分析】A选项,转化为为一元二次方程的两个根,且,由韦达定理得到答案;B选项,根据得到B不正确;C选项,在A基础上不等式变形为,解出解集;D选项,不等式变形为,求出解集.
【详解】A选项,由题意得为一元二次方程的两个根,且,
故,即,A正确;
B选项,,B不正确;
C选项,由A选项可知,,解得,C正确;
D选项,,
又,故,解得或,D正确.
故选:ACD
15.(多选)已知关于的一元二次不等式的解集为,则( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【分析】由一元二次不等式的解法可判断A;由根与系数的关系可判断B、C、D.
【详解】由不等式的解集为可知,A正确;
方程有两个根和2,
所以,,
所以,,
则,,B,C错误;
,D正确.
故选:AD.
16.(多选)已知关于x的不等式的解集为,则下列说法正确的有( ).
A. B.不等式的解集为
C. D.
【答案】AB
【分析】由不等式的解集为两根之间可判断A;由不等式的解集可知对应方程的根,从而得到之间的关系,可判断BCD.
【详解】关于x的不等式的解集为,
由不等式的解集为两根之间,得,故A正确;
由题意可知和4是方程的两根,
可得,解得,
对于B,,所以,
所以不等式的解集为,故B正确;
对于C,,故C错误;
对于D,当时,,故D错误.
故选:AB.
17.若关于的不等式的非空解集为,则________.
【答案】
【分析】根据一元二次不等式与二次函数、一元二次方程的关系即可求解.
【详解】由不等式的非空解集为,
则二次函数开口向上,且和是一元二次方程的两个不相等的实数根,
即,且,整理得,
解得,或,
当时,,不符合题意,所以.
18.若不等式解集为,则不等式的解集为______.
【答案】
【分析】先由不等式的解集可得,进而可将所求不等式化为,从而可得不等式解集.
【详解】由二次不等式 的解集为.
所以方程的两个根为,且,因此,
即,代入所求不等式 ,
得,因为,所以不等式化为,
即,解得 或 .
因此所求不等式的解集为.
19.已知.
(1)若不等式的解集为,求的解析式;
(2)若,,求关于的不等式的解集;(结果用表示)
(3)若,,,求的最小值.
【答案】(1)
(2)时,不等式的解集为;时,不等式的解集为;时,不等式的解集为.
(3)
【分析】(1)由的解集为,得 1和3是方程的两个根,结合韦达定理列方程求解参数,即可得到的解析式;
(2)将代入并因式分解,根据确定对应方程的两个根,比较两个根的大小关系,根据一元二次不等式大于0的解集规律得到结果;
(3)由得,根据,,结合基本不等式求最小值.
【详解】(1)的解集为,1和3是方程的两个根,且.
,解得;
.
(2),,.
令,得,则,.
,.
当时,,不等式的解集为;
当时,,不等式的解集为;
当时,,不等式的解集为.
综合所述,时,不等式的解集为;时,不等式的解集为;时,不等式的解集为.
(3),,,得.
.
,,.
.
当且仅当,即时等号成立.
的最小值为.
20.已知二次函数,且的解集为.
(1)求函数的解析式;
(2)若函数,求在区间上的值域.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据二次不等式解集与方程根的关系,结合韦达定理求解即可.
(2)对变形化简,结合函数的单调性求解即可.
【详解】(1)因为的解集为,所以,且的两根为和2.
所以,,解得,.
所以.
(2).
因为,所以,令,则.
又在上单调递增,,,
所以在上的值域为,
即在区间上的值域为.
题型四 一元二次不等式恒成立问题
1.已知,函数,若,成立,则实数m的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】二次函数的图象抛物线开口向上,对称轴方程为,
由,有,又,若,成立,
则有,解得,
所以实数m的最小值为.
2.已知函数,对,不等式恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】分析可知函数为奇函数且在上单调递增,根据函数性质可得对,恒成立,结合判别式运算求解即可.
【详解】当时,,有;
当时,,有;
且,可知函数为奇函数,
又因为函数在内单调递增,则函数在内单调递增,
可得函数在上单调递增,
不等式可化为,
可得,即对,恒成立,
则,解得,
所以实数的取值范围为.
3.不等式对一切实数x都成立,则k的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】分和两种情况讨论,时直接验证不等式成立,时利用一元二次不等式恒成立的条件求解,最终合并得到的取值范围.
【详解】分两种情况进行讨论:
当时,原不等式化为,该式对任意实数恒成立,符合题意;
当时,原不等式为关于的一元二次不等式,若要对一切实数恒成立,需同时满足: (1)二次项系数小于0,即,解得; (2)判别式,代入系数得,解不等式得;
综上所述,的取值范围为.
4.已知关于的不等式对任意恒成立,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】通过对进行分类讨论来求解不等式恒成立问题.
【详解】首先,若,明显不恒成立.
若,恒成立.
若,可知当时最大,
所以即可,
解得.
所以综上所述,.
5.(多选)在上定义运算:,若不等式对任意实数恒成立,则实数可以为( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【分析】结合题设新定义,将原不等式转化为一个含参一元二次不等式在上恒成立的问题,实施参变分离,进而转化为求最值的问题,最后求解关于的一元二次不等式即可.
【详解】由定义知,不等式等价于,
所以对任意实数恒成立,即.
因为,所以,解得.
结合选项可知实数a可以为.
6.已知函数.
(1)若函数为偶函数,求的值
(2)当时,若对任意的,不等式恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据偶函数定义可求得;
(2)对参数的取值进行分类讨论,再由不等式恒成立限定得出满足的表达式,即可求出的取值范围.
【详解】(1)由函数为偶函数可知,对任何都有,
得,即对任何恒成立,
平方得对任何恒成立,而不恒为0,
则;
(2)将不等式化为,
即(*)对任意恒成立,
①当时,将不等式(*)可化为,对上恒成立,
又在为单调递增,
只需,解得;
②当时,不等式(*)可化为对恒成立,
由①可知,则在为单调递减,
只需,解得或,
即;
③当时,将不等式(*)可化为对恒成立
又在为单调递增,
只需,解得或,
即,
综合①②③可知:的取值范围为.
7.设函数,若恒成立,求的取值范围.
【答案】.
【分析】将不等式化为,由参变分离得恒成立,再求函数在上的最小值,进而得到取值范围即可.
【详解】由恒成立,得,
即在上恒成立,
因为,所以恒成立,
设,,
由二次函数性质得在上单调递增,所以,
于是,当时取得等号,
可得,即的取值范围为.
8.已知,;,.
(1)若为真命题,求实数的取值范围;
(2)若,中有且仅有一个真命题,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)通过分离参数,将全称命题转化为求函数在给定闭区间上的最小值问题,从而解出实数的取值范围;
(2)先利用二次方程判别式求出特称命题为真的条件,再分“真假”与“假真”两种情况分别求解不等式组并取并集即可.
【详解】(1)若p为真,在恒成立,即.
时,,故
(2)若q为真,方程有实根,
解得或
由p、q一真一假:
①p真q假:,解得,
②p假q真:,解得,
综上:
9.设命题 对,不等式恒成立;命题,使得不等式成立.
(1)若为真命题,求实数 的取值范围;
(2)若命题,至少有一个是真命题,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)或.
【详解】(1)若为真命题,则对恒成立,
又,
故当时,,
,即.
(2)若为假命题,由(1)知,
若为假命题,则,为真命题,
即对恒成立,
,都为假命题时,.
至少有一个是真命题时,或.
10.设,恒成立,求实数m的取值范围.
【答案】
【详解】当时,不等式对任意m成立;
当时,不等式恒成立 ,
令,易知该函数在上单调递减,在上单调递增,
则,故得.
当时,不等式恒成立,
因在上单调递减,则,故得.
综上可得,.
11.对任意实数,不等式恒成立,求实数的取值范围.
【答案】
【分析】由题可得对任意实数恒成立,分两种情况讨论,结合二次函数开口方向,二次方程判别式可得答案.
【详解】即对任意实数恒成立.
当,得,当时不成立;
当,则二次函数图象恒在轴下方,
得.
综上可得:.
12.设命题:,,命题:,.
(1)若为真命题,求实数m的取值范围;
(2)若为假命题、为真命题,求实数m的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由,,得关于的方程无实根,
因此,解得,
所以实数m的取值范围是.
(2)由为假命题,则的否定:,为真命题,
即,,
而当时,,
当且仅当时取等号,因此,
因为为假命题且为真命题,则,
则,
所以实数m的取值范围是.
13.,对任意恒成立,求的取值范围.
【答案】
【分析】先换元 令得到关于的二次不等式,再变换主元写成关于的一次不等式,对任意恒成立,所以代入端点满足即可
【详解】令
反客为主,以为主元整理一次函数
是关于的一次函数(含常数一次函数),闭区间恒正⟺,
即,解得
由解得,
故答案为:.
14.不等式,对任意 恒成立,求实数的取值范围.
【答案】
【分析】根据题意,构造关于的函数,,通过函数两端点的函数值都小于即可求解.
【详解】根据不等式,构造关于的函数,令,,
根据题意,对任意,恒成立,由于是一次函数,只要两端点的函数值都小于即可,
即,所以,化简得,解得,
所以实数的取值范围是.
15.已知a为实数,函数.
(1)若对任意,恒成立,求a的取值范围;
(2)若对任意,总存在,使得成立,求a的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)分和两种情况,再结合一元二次不等式的解法,即可求解;
(2)根据一次函数和二次函数的性质,分别求出两个函数在区间上的最值,进而结合条件即可求出a的取值范围.
【详解】(1)当时,,成立,
当时,有,解得.
故a的取值范围为.
(2)当时,不等式为,成立;
当时,函数的对称轴为,
当时,函数在上单调递增,在上单调递增,
由题有,解得,则;
当时,函数在上单调递减,在上单调递减,
由题有,解得,则,
综上所述,实数a的取值范围为.
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1.5 一元二次方程、不等式
基础知识梳理
1.一元二次不等式
只含有一个未知数,并且未知数的最高次数是 的不等式,称为一元二次不等式.一元二次不等式的一般形式是或其中均为常数,且解不等式时,不要忘记讨论当 时的情形.
2.三个“二次”间的关系
判别式
的图象
的根
有两个相异实根
有两个相等实根
没有实根
的解集
或
的解集
3.常考结论
(1)绝对值不等式的解集为绝对值不等式的解集为
(2)二次项系数大于零的一元二次不等式的解法口诀:大于取两边,小于取中间.
(3)简单分式不等式
①
②
题型一 不含参数的一元二次不等式求解
1.设函数,则的值域是( )
A. B.
C. D.
2.设,使得不等式成立的一个充分不必要条件是( )
A. B.
C. D.
3.函数的单调递减区间为( )
A. B.
C. D.
4.不等式的解集是( )
A. B.或
C. D.或
5.已知集合,,则( )
A. B.
C. D.或
6.“”是“”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
7.设集合.
(1)若,求;
(2)若“”是“”的充分不必要条件,求m的取值范围.
8.(1)解不等式 .
(2)求关于x的不等式 的解集,其中a是常数.
9.已知集合,.
(1)求的子集;
(2)若,求的取值范围.
10.已知集合,.
(1)若,求及;
(2)若,求实数的取值范围;
(3)若是的充分不必要条件,求实数的取值范围.
题型二 含参数的一元二次不等式求解
1.若关于的不等式的解集为,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
2.若不等式在上恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.(多选)对于给定的实数,关于实数的一元二次不等式的解集可能是( )
A.或
B.
C.
D.且
4.(多选)对于给定实数a,关于x的一元二次不等式的解集可能是( )
A. B.
C. D.
5.(多选)下列说法正确的是( )
A.若函数的定义域为,则函数的定义域为
B.若关于的不等式恒成立,则的取值范围为
C.关于的不等式的解集为,,若,则
D.若函数的值域为,则实数的取值范围是
6.解关于x的不等式.
7.已知函数.
(1)若关于的不等式的解集是实数集,求的取值范围;
(2)当时,解关于的不等式.
8.已知函数.
(1)当时,求函数在上的最大值;
(2)若,解关于的不等式.
9.已知实数满足不等式,解关于的不等式.
10.解下列关于的不等式:
(1);
(2).
11.已知函数
(1)若的解集为,求实数a,c的值;
(2)若,求不等式的解集;
(3)若且,求的最小值.
12.(1)若关于的不等式的解集为,求实数的取值范围;
(2)若不等式对任意恒成立,求实数的取值范围.
13.设.
(1)若不等式对恒成立,求实数的取值范围;
(2)若,解关于的不等式.
14.设函数.
(1)若,解关于x的不等式;
(2)求不等式的解集
15.已知不等式 的解集为.
(1)求,的值;
(2)解不等式 .
16.已知函数
(1)求关于的不等式的解集.
(2)若对于,不等式恒成立,求的取值范围.
17.函数,,
(1)当时,若,求实数的值;
(2)已知,且,求的解集.
18.已知关于的不等式.
(1)若不等式的解集为,求a,b的值;
(2)若,求已知关于的不等式的解集.
19.解关于的不等式.
20.解不等式.
21.已知a,b,,关于x的不等式的解集为或
(1)求函数的零点;
(2)解关于x的不等式.
22.设.
(1)若不等式对一切实数恒成立,求实数的取值范围;
(2)解关于的不等式.
23.解关于x的不等式:.
24.已知关于x不等式.
(1)若时,求不等式的解集;
(2)若,解这个关于的不等式;
(3),恒成立,求实数a的取值范围.
25.已知函数.
(1)当时,解不等式;
(2)解不等式;
(3)若恒成立,求的取值范围.
题型三 三个“二次”之间的关系
1.已知关于x的方程有实数根,则k的取值范围是( )
A.且 B. C.且 D.
2.已知函数的值域为,若关于的不等式的解集为,则实数的值为( )
A.4 B.6 C.9 D.18
3.已知关于的不等式的解集为,则下列说法错误的是( )
A. B.不等式的解集为
C. D.的最小值为
4.已知关于的不等式的解集为,则的解集为( )
A. B.
C. D.
5.已知关于x的不等式的解集是,则关于x的不等式的解集是( )
A. B. C. D.
6.已知关于的不等式的解集为,则下列说法正确的是( )
A.
B.不等式的解集为
C.
D.不等式的解集为
7.(多选)已知关于的不等式的解集为. 则( )
A. B.不等式的解集是
C. D.不等式 的解集是
8.(多选)已知关于的不等式的解集为,则( )
A.
B.
C.不等式的解集是
D.不等式的解集为
9.(多选)已知关于的不等式的解集为,则下列说法正确的是( )
A. B.
C.不等式的解集为 D.不等式的解集为
10.(多选)不等式的解集是,则下列选项正确的有( )
A.
B.
C.不等式的解集是或
D.不等式的解集是
11.(多选)关于的不等式的解集有下列说法,其中正确的是( )
A.不等式的解集可以是
B.不等式的解集可以是
C.不等式的解集可以是
D.不等式的解集可以是
12.(多选)不等式解集为,下列结论正确的有( )
A.
B.
C.不等式的解集是
D.不等式的解集是
13.(多选)关于的一元二次不等式的解集为,则( )
A. B.
C.不等式在上恒成立 D.不等式的解集为
14.(多选)已知关于的一元二次不等式的解集为,则( )
A.且
B.
C.不等式的解集为
D.不等式的解集为或
15.(多选)已知关于的一元二次不等式的解集为,则( )
A. B. C. D.
16.(多选)已知关于x的不等式的解集为,则下列说法正确的有( ).
A. B.不等式的解集为
C. D.
17.若关于的不等式的非空解集为,则________.
18.若不等式解集为,则不等式的解集为______.
19.已知.
(1)若不等式的解集为,求的解析式;
(2)若,,求关于的不等式的解集;(结果用表示)
(3)若,,,求的最小值.
20.已知二次函数,且的解集为.
(1)求函数的解析式;
(2)若函数,求在区间上的值域.
题型四 一元二次不等式恒成立问题
1.已知,函数,若,成立,则实数m的最小值为( )
A. B. C. D.
2.已知函数,对,不等式恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
3.不等式对一切实数x都成立,则k的取值范围为( )
A. B. C. D.
4.已知关于的不等式对任意恒成立,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
5.(多选)在上定义运算:,若不等式对任意实数恒成立,则实数可以为( )
A. B.
C. D.
6.已知函数.
(1)若函数为偶函数,求的值
(2)当时,若对任意的,不等式恒成立,求实数的取值范围.
7.设函数,若恒成立,求的取值范围.
8.已知,;,.
(1)若为真命题,求实数的取值范围;
(2)若,中有且仅有一个真命题,求实数的取值范围.
9.设命题 对,不等式恒成立;命题,使得不等式成立.
(1)若为真命题,求实数 的取值范围;
(2)若命题,至少有一个是真命题,求实数的取值范围.
10.设,恒成立,求实数m的取值范围.
11.对任意实数,不等式恒成立,求实数的取值范围.
12.设命题:,,命题:,.
(1)若为真命题,求实数m的取值范围;
(2)若为假命题、为真命题,求实数m的取值范围.
13.,对任意恒成立,求的取值范围.
14.不等式,对任意 恒成立,求实数的取值范围.
15.已知a为实数,函数.
(1)若对任意,恒成立,求a的取值范围;
(2)若对任意,总存在,使得成立,求a的取值范围.
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