内容正文:
第五节 一元二次方程、不等式
第一章 集合与常用逻辑用语、不等式
1.会结合一元二次函数的图象,判断一元二次方程实根的存在性及实根的个数,了解函数的零点与方程根的关系. 2.会从实际情境中抽象出一元二次不等式.
学习要求
必备知识 自主梳理
内容索引
关键能力 重点探究
3
必备知识 自主梳理
知识点一 集合的含义与表示
知识梳理
知识点一 二次函数与一元二次方程、不等式的解的对应关系
项目 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≠-} R
ax2+bx+c<0(a>0)的解集 _________________ _______ _______
{x|x<x1,或x>x2}
{x|x1<x<x2}
⌀
⌀
知识点二 分式不等式
1.>0(<0)⇔ .
2.≥0(≤0)⇔ 且g(x)≠0.
f(x)g(x)>0(<0)
f(x)g(x)≥0(≤0)
知识点三 简单的绝对值不等式
|x|>a(a>0)的解集为 ,|x|<a(a>0)的解集为 .
(-∞,-a)∪(a,+∞)
(-a,a)
常用结论
两个恒成立的充要条件
1.一元二次不等式ax2+bx+c>0对任意实数x恒成立⇔
2.一元二次不等式ax2+bx+c<0对任意实数x恒成立⇔
自我评价
1.(人A必修第一册P55T1改编)不等式(x+1)(3-2x)<0的解集为( )
A.(-1,)
B. (-∞,-1)∪(,+∞)
C.(-,1)
D.(-∞,-)∪(1,+∞)
解析:由(x+1)(3-2x)<0,得(x+1)·(2x-3)>0,解得x<-1或x>.
B
2.(人A必修第一册P55习题T3改编)已知集合A={x|x2≤25},B={x ≥0},则A∩B=( )
A.(-∞,-5] B.[-5,-1)
C.[-5,-1]∪[5,7) D.[-5,-1]
解析:因为x2≤25,所以集合A={x|-5≤x≤5}.
因为≥0,则解得x>7或x≤-1,所以集合B={x|x>7,或x≤-1},所以A∩B=[-5,-1].
D
3.已知不等式x2-ax-b<0的解集为(2,3),则a+b= .
解析:由题意知,方程x2-ax-b=0的解为x1=2,x2=3,
由根与系数的关系,得
所以a+b=5-6=-1.
-1
4.(人A必修第一册P58T6改编)若不等式2kx2+kx-<0对一切实数x都成立,则k的取值范围为 .
解析:当k=0时,满足题意;
当k≠0时,
解得-3<k<0.
综上所述,k的取值范围为(-3,0].
(-3,0]
关键能力 重点探究
考点一 不含参数的不等式的解法
[例1] (多选)下列选项中,正确的是( )
A.不等式-x2+2x-3>0的解集为(-1,3)
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.已知集合A={x|x-3>0},B={x|x2-3x+2>0},则A∩B= (3,+∞)
BD
[解析] 对于A,因为-x2+2x-3>0,所以x2-2x+3<0.因为(x-1)2+2<0无解,即原不等式的解集为⌀,故A错误.
对于B,因为-1≤0,即≤0,即(x+3)(x-2)≤0且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.
对于C,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.
对于D,A={x|x-3>0}={x|x>3},
B={x|x2-3x+2>0}={x|(x-2)(x-1)>0}={x|x>2,或x<1},
所以A∩B={x|x>3}∩{x|x>2,或x<1}={x|x>3}=(3,+∞)故D正确.
解一元二次不等式的步骤
方法总结
1.不等式≥2是不等式4x2+4x+1≤0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
B
跟踪训练
解析:因为≥2,
则-2=≥0,
等价于(1-2x)(x+2)≥0且x≠-2,
解得-2<x≤,
即不等式≥2的解集为.
因为4x2+4x+1=(2x+1)2,
所以4x2+4x+1≤0的解集为{-}.
因为-∈{x|-2<x≤},所以不等式≥2是不等式4x2+4x+1≤0的必要不充分条件.
考点二 含参数的不等式的解法
[例2] 解关于x的不等式:ax2-(a+1)x+1<0(a∈R).
[解] 若a=0,则原不等式转化为-x+1<0,解得x>1.
若a<0,则原不等式转化为(x-)(x-1)>0,所以原不等式的解集为{x|x<,或x>1}.
若a>0,则原不等式转化为(x-)(x-1)<0,此时对应方程(x-)(x-1)=0的两个根为x1=,x2=1,
当=1,即a=1时,原不等式的解集为⌀;
当>1,即0<a<1时,原不等式的解集为{x|1<x<};
当<1,即a>1时,原不等式的解集为{x|<x<1}.
综上所述,当a=0时,原不等式的解集为{x|x>1};当a<0时,原不等式的解集为;当0<a<1时,原不等式的解集为{x|1<x<};当a=1时,原不等式的解集为⌀;当a>1时,原不等式的解集为{x|<x<1}.
解含参数的不等式,应对参数进行分类讨论,常见的分类有:
1.根据二次项系数为正、负或零进行分类.
2.根据判别式Δ与0的关系进行分类.
3.有两个根时,根据两根的大小进行分类.
方法总结
2.解下列关于x的不等式.
(1)x2+ax+1<0;
解:函数y=x2+ax+1的图象开口向上,且Δ=a2-4,
当Δ=a2-4≤0,即-2≤a≤2时,x2+ax+1≥0恒成立,原不等式的解集为⌀;
当Δ=a2-4>0,即a<-2或a>2时,由x2+ax+1=0,可得x=,
跟踪训练
所以原不等式的解集为
.
综上,当-2≤a≤2时,原不等式的解集为⌀;
当a<-2或a>2时,原不等式的解集为
.
(2)(x+a)(x-2a+1)<0.
解:由(x+a)(x-2a+1)=0得x=-a或x=2a-1.
当2a-1=-a,即a=时,原不等式的解集为⌀;
当2a-1>-a,即a>时,原不等式的解集为{x|-a<x<2a-1};
当2a-1<-a,即a<时,原不等式的解集为{x|2a-1<x<-a}.
综上,当a=时,原不等式的解集为⌀;
当a>时,原不等式的解集为{x|-a<x<2a-1};
当a<时,原不等式的解集为{x|2a-1<x<-a}.
考点三 三个二次的关系
[例3] (1)(多选)(2026·福建福州模拟)已知关于x的不等式a(x-1)(x+3)-2>0的解集是(x1,x2),其中x1<x2,则下列结论正确的是( )
A.x1+x2+2=0 B.-3<x1<x2<1
C.|x1-x2|>4 D.x1x2+3<0
AB
[解析] 法一:由题意可得,a<0,a(x-1)(x+3)-2=a(x-x1)(x-x2),ax2+2ax-3a-2=ax2-a(x1+x2)x+ax1x2,则即x1+x2+2=0,x1x2+3=->0,故A正确,D错误;令a(x-1)(x+3)=0,则其根为x3=-3,x4=1,结合二次函数的性质可得,-3<x1<x2<1,则0<x2-x1<1-(-3)=4,即|x1-x2|<4,故B正确,C错误.
法二:设y1=a(x-1)(x+3),y2=a(x-1)(x+3)-2,
则函数y2的图象由y1的图象向下平移2个单位长度得到,且a<0,开口向下.
如图,y1,y2的图象都关于x=-1对称,
∴=-1,
∴x1+x2+2=0,-3<x1<x2<1,故A,B正确;
显然|x1-x2|<4,
当x2<0时,x1<0,
∴x1x2+3>0,
当x2>0时,|x1x2|<3,即-x1x2<3,
∴x1x2+3>0,故C,D错误.
(2)若关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为(-2,4),则不等式≤0的解集为 .
[解析] 因为ax2+bx+c>0的解集为(-2,4),则a<0,且对应方程的根为-2和4,
所以-=-2+4=2,=-2×4=-8,且a<0,则b=-2a,c=-8a,
不等式≤0可化为≤0,则≤0,即≤0,即(x-8)(x-4)≥0且4-x≠0,解得x<4或x≥8.
(-∞,4)∪[8,+∞)
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.
方法总结
3.若关于x的不等式x2-2ax-8a2<0(a>0)的解集为{x|x1<x<x2},且x2-x1=15,则a的值为 .
解析:由题知x1,x2是一元二次方程x2-2ax-8a2=0(a>0)的两个实数根,
所以Δ=4a2+32a2=36a2>0,且x1+x2=2a,x1x2=-8a2.
又因为x2-x1=15,
所以152=(x1+x2)2-4x1x2=4a2+32a2=36a2.
又a>0,解得a=.
跟踪训练
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