摘要:
**基本信息**
以“二次函数图像与方程根的分布”为核心,构建含参一元二次不等式“解法-题型-应用”三阶体系,提炼可迁移的分类讨论与参变分离通法,培养逻辑推理与模型观念。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|解题通法|1核心总结|四大底线原则(系数讨论、判别式分析、参变分离、区间结合)|以二次函数图像为基础,关联方程根的分布与不等式解集|
|题型归纳|6类题型(每类1典例+3变式)|解不等式(系数-判别式-根比较)、参数确定(解集端点即方程根)、恒成立/有解(最值转化)|从基础解不等式到复杂区间问题,形成“概念-解法-变式”递进|
|压轴挑战|15题|综合应用(解集与函数性质、代数式最值)|融合二次函数、基本不等式,提升知识迁移与综合解题能力|
内容正文:
专题03 一元二次不等式中的含参问题六类综合题型
目 录
解题通法—明晰核心解法,助力能力迁移
题型归纳—精讲典型题法,夯实解题根基
题型一、解含参一元二次不等式
题型二、由一元二次不等式的解集来确定参数
题型三、一元二次不等式在实数集上的恒成立问题
题型四、一元二次不等式在某区间上的恒成立问题
题型五、一元二次不等式在某区间上的有解问题
题型六、含参一元二次不等式的综合应用
压轴挑战—攻克高难压轴,突破思维上限
解题通法—明晰核心解法,助力能力迁移
一元二次不等式中的含参问题是高中不等式板块重难点,所有题型均围绕二次函数图像、一元二次方程根的分布、解集区间、恒成立与有解五大核心展开,解题贯穿多条底线原则:一是含参二次式必须优先讨论二次项系数是否为 0,区分一次、二次情形;二是二次型先算判别式,结合开口方向绘制函数草图分析;三是恒成立、有解问题优先考虑参变分离,转化为函数最值求解;四是区间限制类问题,综合对称轴位置、区间端点函数值分析;连续范围问题可借助数轴辅助分析,所有参数结果最终均需回代合规检验
题型归纳—精讲典型题法,夯实解题根基
题型一、解含参一元二次不等式
典例1 解下列关于的不等式:
(1);题型一、解含参一元二次不等式
(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.
题型模版
1.特征:题目不等式里面带有字母参数,二次项系数、根都可能含参,要解出解集.
2.方法:先讨论二次项系数,区分是不是二次不等式;再判断方程有没有实数根;有根时比较两根大小,分情况写出解集
变式1-1(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.
变式1-2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.
变式1-3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.
题型二、由一元二次不等式的解集来确定参数
典例2-1 若关于的不等式的解集为空集,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据实数的正负性,结合一元二次不等式解集性质进行求解即可.
【详解】当时,,显然不成立,此时不等式的解集为空集,符合题意;
当时,要想该一元二次不等式的解集为空集,只需满足下列条件:
,
综上所述:实数的取值范围是.
故选:B
典例2-2 (多选)已知关于的不等式的解集中最多有1个整数,则整数的值可以是( )
A.8 B.9 C.10 D.11
【答案】BCD
【分析】根据二次函数的图象特征,解集中最多有1个整数分为应用判别式和只有1个整数列不等式组,化简即可得出参数范围可得选项.
【详解】设,函数图象开口向上,且对称轴为,
因此关于的不等式的解集中最多有1个整数时,
需满足或解得,
又因为,结合选项有或10或11满足题意.
故选:BCD.
题型模版
1.特征:一是已直接给出不等式的解集范围,反过来求参数的值或者范围.二是给出带双参数的一元二次不等式,附带参数之间的大小关系;要求解集里面整数恰好只有固定个数,反求参数可以取哪些值
2.方法:一是依解集端点就是对应方程的根,利用根和系数之间的关系,同时结合二次函数开口方向判断参数:二是先求解不等式得到解集区间,在数轴上定位区间,根据整数个数锁定区间必须框住哪些整数,由此限制区间两个端点的取值范围,再转化为参数不等式求解
变式2-1(多选)已知,,关于x的不等式的解集为,则( )
A. B.的最小值为
C.的最小值为4 D.的最小值为
【答案】ACD
【分析】选项A,的解集为,利用根与系数的关系,通过计算得到;选项B,由利用基本不等式得到;选项C,由解得,代入,整理后利用1的妙用求解;选项D,将,变形为,利用1的妙用求解即可.
【详解】选项A,的解集为,
,,,
故选项A正确;
选项B,,,当且仅当,即时取等号,
,故选项B 错误;
选项C,,,
,当且仅当,即时,取等号,
的最小值为4,故选项C正确;
选项D,,,
,
当且仅当,即当时取等号,
解方程组,解得,
的最小值为,故选项D正确.
变式2-2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,.
变式2-3(多选)已知,若关于的不等式的解集中的整数恰有3个,则的值可以为( )
A. B. C. D.
【答案】CD
【分析】先解不等式,再根据解集包含的整数的个数列式解不等式即可.
【详解】因为,所以,
因为,且解集中的整数恰有3个,所以,
因为,所以,
从而,即,
因为,所以.
故选:.
题型三、一元二次不等式在实数集上的恒成立问题
典例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.
题型模版
1.特征:不等式对所有实数 x都成立,不管 x 取任何实数,不等式永远满足;式子带有参数,要求求出参数取值范围。 要特别注意:式子有可能根本不是二次不等式(二次项系数等于 0 的一次或常数情况),必须优先讨论
2.方法:(1)优先分类:判断二次项系数是不是 0。
①如果系数是 0,式子变成常数不等式,检验这个常数不等式是否永远成立。
②如果系数不是 0,就是二次函数,借助二次函数图像判断。
(2)二次函数情况:
①不等式大于 0 恒成立:抛物线开口向上,图像全程在 x 轴上方,函数和 x 轴没有交点。
②不等式小于 0 恒成立:抛物线开口向下,图像全程在 x 轴下方,函数和 x 轴没有交点。
(3)综合两类情况,合并得到参数范围
变式3-1已知,对任意实数x恒成立.若,则t的取值范围是_______________.
【答案】
【分析】根据一元二次不等式恒成立问题,结合条件,分析求解,即可得答案.
【详解】因为,所以,
因为,所以,
则,即,
所以关于b的一元二次不等式有解,且,
所以,
因为,所以,解得或,
当时,不等式为,得,符合题意;
当时,不等式为,得,符合题意,
则t的取值范围是.
故答案为:
变式3-2(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.
变式3-3已知关于的不等式.
(1)是否存在实数,使不等式对任意恒成立;
(2)若不等式对于恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)不存在实数
(2)
【分析】(1)原不等式等价于,对二次项系数进行讨论,结合一元二次不等式恒成立求解即可.
(2)设,则是关于的一次函数,得到联立求解即可.
【详解】(1)原不等式等价于.
当时,,解得,不满足题意,
当时,则,即,无实数解.
所以,不存在实数,使得不等式对恒成立.
(2)设,当时,恒成立.
又是关于的一次函数,
所以恒成立,,解得,
所以.
所以实数的取值范围是.
题型四、一元二次不等式在某区间上的恒成立问题
典例4 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.
题型模版
1.特征:给出不等式不需要对全部实数成立,只要求在给定一段区间内,所有 x 都满足不等式;式子含参数,求参数范围.
2.方法:(1)先转化为函数最值(最通用)
构造对应的二次函数。恒成立的含义:在这个区间上,函数的最值都满足不等式。大于型就保证区间最小值大于要求值;小于型就保证区间最大值小于要求值。 求区间最值时,要对比对称轴和给定区间的位置,分三类:对称轴在区间左边、区间内部、区间右边,判断在哪一点取到最值。
(2) 分离参数法
把参数单独放到不等式一侧,剩下含 x 的式子放另一侧。转化成参数大于函数最大值,或者参数小于函数最小值。注意做除法时,要判断式子正负,不等号方向会随之改变
变式4-1已知不等式的解集是,若对于任意,不等式恒成立,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由题意得和是关于的方程的两个实数根,
所以,解得,
所以,
由得,
当时,,
所以,则的取值范围是,故A正确.
变式4-2若关于的不等式在区间上恒成立,则实数的最大值为( )
A.6 B. C. D.8
【答案】A
【分析】参变分离可得,再根据基本不等式求解最小值即可.
【详解】由在区间恒成立,可得,
即在区间恒成立.
因为,则,当且仅当,时等号成立,
所以,故,即的最大值为,
故选:A.
变式4-3若不等式对恒成立,则的最大值为( )
A.2 B. C. D.
【答案】D
【分析】设,对、分类讨论的符号后可得的符号,从而得,最后结合基本不等式可求的最大值.
【详解】设,
若,则,而对恒成立,
故对恒成立即对恒成立,
而为开口向上的抛物线,故在不恒成立,故舍;
若,则当时,,故在上恒成立;
当时,,故在上恒成立;
而为开口向上的抛物线,故,
故,即,
故,当且仅当时等号成立,
故的最大值为,
故选:D.
题型五、一元二次不等式在某区间上的有解问题
典例5 存在,使不等式成立.则实数的取值范围是____________.
【答案】
【分析】应用存在性条件结合一元二次不等式计算求解.
【详解】存在,使不等式成立,
则实数,即得,
所以,所以的取值范围是
题型模版
1.特征:题目不等式不需要区间内全部 x 都满足,只要在给定区间里,至少存在一个 x 使得不等式成立;式子含参数,求参数范围
2.方法:(1)转化为函数最值 构造对应的二次函数。有解的含义:在区间内,函数的最值有一处满足不等式。大于型,只要区间最大值大于目标值;小于型,只要区间最小值小于目标值。依旧要对比对称轴和区间位置,确定最值在哪里。
(2)分离参数法 把参数单独放在不等式一边,剩下含 x 的式子放另一边。转化为参数大于函数最小值,或者参数小于函数最大值。注意除以代数式时,判断正负,调整不等号方向
变式5-1若存在,使不等式成立,则a的取值范围是______.
【答案】
【分析】使用分离参数的方法,将不等式转化为的形式,只需即可.
【详解】因为,所以.
又因为,所以,所以,
设,其中,则.
设,则转化为,,
因为在上单调递减,在上单调递增,
所以,即,
所以存在,使不等式成立时,只需,
故的取值范围是,
故答案为:.
变式5-2若存在,,则实数的最大值为___________.
【答案】
【分析】分离参数,根据存在得到,再利用换元法求出的最大值即可.
【详解】原不等式化为
存在
只需,
令,则,
当且仅当,即时,等号成立,
,则实数的最大值为.
变式5-3设函数,
(1)若命题:是假命题,求的取值范围;
(2)若存在,使得成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)先由命题为真命题,求出实数的范围,即可求出命题为假命题时参数范围;
(2)由题意对于,使有解,分离参数得在上能成立,利用基本不等式求得,即得的取值范围.
【详解】(1)若命题:是真命题,则,不等式成立,
当时,,显然不成立;
当时,函数为二次函数,
若即,则抛物线开口向上,显然符合题意;
若即,需使,解得,
综上,或.
故命题:是假命题时,;
(2)存在,使得成立,
即对于,使有解,
即在上能成立,所以,
因为,当且仅当即时等号成立,
所以.
题型六、含参一元二次不等式的综合应用
典例6-1 (多选)已知关于的一元二次不等式的解集为,则下列说法正确的是( )
A.若,则且
B.若,则关于的不等式的解集也为
C.若,则关于的不等式的解集为或
D.若为常数,且,则的最小值为8
【答案】ACD
【分析】A项,利用二次函数的图象可知A正确;B项,令(),当时,不等式的解集不为,B不正确;C项,根据将用表示,代入所求不等式求出解集,可知C正确;D项,根据得到,代入所求式,然后换元利用基本不等式可求出最小值可得.
【详解】A选项,若,即一元二次不等式无解,则一元二次不等式恒成立,且,A正确;
B选项,令,则、、,
∴不等式可转化为,当时,得,其解集不等于原来的,故B错误;
C选项,若,则,且和是一元二次方程的两根,且,,
所以,,
把代入可得,
因为,所以不等式的解集为或,C正确;
D选项,因为,所以开口向上且,即,
又,得,把代入得,
令,则,
,当且仅当等号成立,
所以的最小值为,D正确.
典例6-2 对于区间,我们将的值称为该区间的长度.若关于的不等式有解,且解集的区间长度不超过,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】先根据关于的不等式有解,则判别式大于0,得到的取值范围,再由区间长度不超过,得出,根据韦达定理代入再确定的取值范围,最后取交集即可.
【详解】因为关于的不等式有解,
所以,解得或,
设方程的两个根分别为和,则,,
又因为解集区间长度不超过个单位长度,所以,所以,
即,所以,解得,
综上可得实数的取值范围是.
故选:B.
题型模版
1.特征:把一元二次不等式解集、二次方程根、二次函数图像、基本不等式融合在一起,多选项多选小题。条件会给出不等式解集,反向判断结论;常结合比例代换、代数式求最值
2.方法:①由解集判断二次函数开口方向,解集为空集说明图像全程不在横轴上方;解集只有一个点取不到,代表图像开口向上,只和横轴相切。
②比例同倍数缩放不等式时,一定要留意倍数正负,负数会翻转不等号,解集直接改变。
③已知解集区间,利用根与系数关系,把参数全部用同一个参数代换,代入新不等式化简求解。
④相切条件可以得到参数之间的等式,用来消元;再通过换元,借助基本不等式求分式最小值
变式6-1已知二次函数对任意恒成立,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据一元二次不等式恒成立得出,可得出,结合基本不等式可求得的最小值.
【详解】因为二次函数对任意恒成立,
所以,可得,
所以,
当且仅当时,即当或时,上述不等式中的两个等号同时成立,
故的最小值为.
故选:B.
变式6-2(多选)下列说法正确的是( )
A.,则实数的取值范围为
B.,则实数的取值范围为
C.,则实数的取值范围为
D.,使得不等式成立,则实数的取值范围为
【答案】ACD
【分析】对于A,参变分离得;对于B,参变分离得;对于C,根据题意可得,再解不等式即可;对于D,不等式可变形为,则,则,再求出最值即可.
【详解】对于A:,
则,故A正确;
对于B:,
则,故B错误;
对于C:原式子可化为,
则,即,解得,
所以实数的取值范围为,故C正确;
对于D:不等式可变形为,则,解得,
因,则,此时,即,
所以的取值范围为,故D正确.
变式6-3若关于的不等式:的解集为全体实数,则_____.
【答案】4
【分析】根据已知得,问题化为的解集为全体实数,再结合二次函数的性质列不等式求参数范围.
【详解】已知可得,即,且时等号成立,
故时,不等式为成立,即,得,
由的解集为全体实数,
等价于的解集为全体实数,
即的解集为全体实数,
整理得的解集为全体实数,
则,故.
故答案为:4
.
压轴挑战—攻克高难压轴,突破思维上限
1.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.
2.若存在,使得不等式成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】应用分类讨论,结合对应二次函数的性质列不等式求参数范围.
【详解】当,则,在上显然不成立,
当,则或,得或,
综上,实数的取值范围是.
故选:D
3.若关于x的不等式在区间上有解,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由给定不等式分离参数,利用基本不等式求出最小值,再利用能成立问题求出范围.
【详解】当时,不等式,
由不等式在区间上有解,得不等式在上有解.
而,当且仅当时取等号,
所以的最小值为,
所以a的取值范围是.
故选:A
4.下列说法不正确的有( )
A.当时,不等式恒成立,则k的取值范围是
B.在上恒成立,则实数k的取值范围是
C.当时,不等式恒成立,则实数a的取值范围是
D.若不等式对任意恒成立,则实数a的取值范围
【答案】D
【分析】利用判别式法来判断二次不等式恒成立,可判断A,利用二次式因式分解法,即可判断B,利用分离参变量再结合基本不等式求最值来判断二次不等式恒成立,即可判断CD.
【详解】对于A,当时,恒成立,
当时,由题意可知:,解得,
综上得,k的取值范围是,故A正确;
对于B,由得,
因该不等式在上恒成立,则需使,即在上恒成立,
故得,即实数k的取值范围是,故B正确;
对于C,由题意得,对恒成立,即 ,
因(当且仅当时取等号),则得,故C正确;
对于D,由题意得,对恒成立,即 ,
因(当且仅当时取等号),可知,故D错误.
5.(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.
6.(多选)已知实数满足,若关于的不等式的解集中有且仅有3个整数,则实数的可能取值是( )
A. B.3 C. D.
【答案】ACD
【分析】关于的不等式即为,讨论,,时的情况,确定,进而结合题意列出相应不等式,即可求得答案.
【详解】由题意知实数满足,则,,
关于的不等式即,
当时,表示开口向下的抛物线,
则的解集中不可能仅有3个整数,不合题意;
当时,即,解得,
则的解集中不可能仅有3个整数,不合题意;
当时,,则的解集为,
因为解集中有且仅有3个整数,所以解集里的整数是,,故,
所以,结合,可得,解得,故,
故实数的取值范围是,故实数的可能取值,,.
7.若关于的不等式的解集为空集,则实数的取值范围是______.
【答案】
【分析】当时,直接代入计算;当时,由关于的不等式的解集为空集,可得,求解不等式即可.
【详解】因为不等式的解集为空集,所以对任意实数,恒成立.
当时,原不等式化为,不等式不成立,所以原不等式的解集为空集,符合条件.
当时,结合二次函数的性质,得抛物线开口向上,与轴最多有1个公共点,
所以,且判别式,解得.
综上,实数的取值范围是.
8.已知关于的不等式在上有解,则实数的取值范围是__________.
【答案】
【分析】求出在的最大值,然后可得关于a的不等式,解出即可.
【详解】设,则在的最大值为4,
因为关于的不等式在上有解,
即,解得,
故答案为:.
9.已知关于x的不等式的解集是,则实数的取值范围是__________.
【答案】
【分析】由条件知与同解,再对分类讨论,结合二次函数的图象和性质求出实数的取值范围.
【详解】由,解得,
由条件知与同解,
当时,显然不符合条件;
所以,或,
即,或,
解得或,综上.
所以的取值范围为.
10.已知,,若关于的不等式在恒成立,则的取值范围是________.
【答案】
【分析】将问题转化为当时,恒成立;当时,恒成立的问题,由此可得为方程的根,代入可得之间关系,结合基本不等式可求得的取值范围.
【详解】,当时,;当时,;
当时,恒成立;当时,恒成立;
是方程的一根,,即,
此时,方程根为和,满足题意;
;
时,(当且仅当时取等号),,
,即的取值范围为.
故答案为:.
11.已知函数.
(1)若不等式的解集为,求实数的值;
(2)当时,对任意的恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1);
(2)
【分析】(1)由三个二次的关系将题设等价于的两根为和,且,再根据韦达定理求解;
(2)对恒成立对恒成立,由一次函数的性质即可求解;
【详解】(1)由题意可知,且的两根为和,
∴由根与系数的关系得,解得,
此时不等式即为符合题意,所以;
(2)当时,.
所以对恒成立对恒成立,
因为当时,,所以对恒成立,
∴由一次函数性质得,解得.
故的取值范围为.
12.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.
13.设
(1)若不等式对一切实数x恒成立,求实数m的取值范围;
(2)在(1)的条件下,求的最小值;
(3)解关于x的不等式
【答案】(1)
(2)4
(3)
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)讨论m的取值范围,根据不等式恒成立,解相应不等式,即得答案;
(2)将化为,利用基本不等式,即可求得答案;
(3)分类讨论m的取值范围,解一元二次不等式,即得答案.
【详解】(1)由题意知对一切实数恒成立,
故对一切实数恒成立,
当时,得,不满足题意;
时,则需满足,解得,
综上所述,.
(2)由(1)可知,则,
则
当且仅当即时,等号成立.
故的最小值为4.
(3)由,可得,
①当时,即,解集为;
② 当时,,不等式即为,解集为;
③ 当时,,不等式即为,解集为;
④ 当时,可得,解集为;
⑤ 当时,,不等式即为,解集为.
综上可得,的解集为:
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
14.已知二次函数
(1)若的解集为,解关于的不等式;
(2)若存在,使得成立,求实数的取值范围;
(3)若,且对任意,不等式恒成立,求的最小值.
【答案】(1);
(2);
(3)8.
【分析】(1)根据给定条件,借助韦达定理求出,进而求不等式的解集.
(2)分离参数,利用存在量词命题为真命题求出范围.
(3)由给定条件可得,由此可得,再换元并结合基本不等式求得最小值.
【详解】(1)由的解集为,得,且是方程的解,
则,,解得,,
不等式化为,解得,
所以不等式的解集为.
(2)当时,,
而,则,
依题意,存在,使得成立,因此,
所以实数的取值范围是.
(3)由对任意,不等式恒成立,得,,而
则,,,
令,则,,
当且仅当,即,时取等号,
所以当,时,取得最小值.
15.已知,.
(1)若,解关于的不等式组;
(2)若对任意,都有或成立,求的取值范围;
(3)在(2)的条件下,存在,使得,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)分别解一元二次不等式和一元一次不等式后求交集可得;
(2)由得出时,恒成立,由此分类讨论可得;
(3)在(2)的条件下问题转化为在上有解,结合(2)中m的范围即得.
【详解】(1)(1),,则或,
,则,
所以不等式组的解集为:;
(2)因为当时,,所以当时,恒成立,
当时,,的解为,不能满足时,恒成立,
当时,不满足题意,
当时,由得,化为,
若时,,不等式的解为或,因为,所以满足题意,
若时,,不等式的解为或,
因此,,因此,
综上,的取值范围是.
(3)时,,因此存在使得,
又,
因此在上有解,由于,
所以,解得,
综上,.
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专题03 一元二次不等式中的含参问题六类综合题型
目 录
解题通法—明晰核心解法,助力能力迁移
题型归纳—精讲典型题法,夯实解题根基
题型一、解含参一元二次不等式
题型二、由一元二次不等式的解集来确定参数
题型三、一元二次不等式在实数集上的恒成立问题
题型四、一元二次不等式在某区间上的恒成立问题
题型五、一元二次不等式在某区间上的有解问题
题型六、含参一元二次不等式的综合应用
压轴挑战—攻克高难压轴,突破思维上限
解题通法—明晰核心解法,助力能力迁移
一元二次不等式中的含参问题是高中不等式板块重难点,所有题型均围绕二次函数图像、一元二次方程根的分布、解集区间、恒成立与有解五大核心展开,解题贯穿多条底线原则:一是含参二次式必须优先讨论二次项系数是否为 0,区分一次、二次情形;二是二次型先算判别式,结合开口方向绘制函数草图分析;三是恒成立、有解问题优先考虑参变分离,转化为函数最值求解;四是区间限制类问题,综合对称轴位置、区间端点函数值分析;连续范围问题可借助数轴辅助分析,所有参数结果最终均需回代合规检验
题型归纳—精讲典型题法,夯实解题根基
题型一、解含参一元二次不等式
典例1 解下列关于的不等式:
(1);
(2).
题型模版
1.特征:题目不等式里面带有字母参数,二次项系数、根都可能含参,要解出解集.
2.方法:先讨论二次项系数,区分是不是二次不等式;再判断方程有没有实数根;有根时比较两根大小,分情况写出解集
变式1-1(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
变式1-2已知实数满足不等式,解关于的不等式.
变式1-3解关于的不等式.
题型二、由一元二次不等式的解集来确定参数
典例2-1 若关于的不等式的解集为空集,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
典例2-2 (多选)已知关于的不等式的解集中最多有1个整数,则整数的值可以是( )
A.8 B.9 C.10 D.11
题型模版
1.特征:一是已直接给出不等式的解集范围,反过来求参数的值或者范围.二是给出带双参数的一元二次不等式,附带参数之间的大小关系;要求解集里面整数恰好只有固定个数,反求参数可以取哪些值
2.方法:一是依解集端点就是对应方程的根,利用根和系数之间的关系,同时结合二次函数开口方向判断参数:二是先求解不等式得到解集区间,在数轴上定位区间,根据整数个数锁定区间必须框住哪些整数,由此限制区间两个端点的取值范围,再转化为参数不等式求解
变式2-1(多选)已知,,关于x的不等式的解集为,则( )
A. B.的最小值为
C.的最小值为4 D.的最小值为
变式2-2若关于的不等式的解集为,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
变式2-3(多选)已知,若关于的不等式的解集中的整数恰有3个,则的值可以为( )
A. B. C. D.
题型三、一元二次不等式在实数集上的恒成立问题
典例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.
题型模版
1.特征:不等式对所有实数 x都成立,不管 x 取任何实数,不等式永远满足;式子带有参数,要求求出参数取值范围。 要特别注意:式子有可能根本不是二次不等式(二次项系数等于 0 的一次或常数情况),必须优先讨论
2.方法:(1)优先分类:判断二次项系数是不是 0。
①如果系数是 0,式子变成常数不等式,检验这个常数不等式是否永远成立。
②如果系数不是 0,就是二次函数,借助二次函数图像判断。
(2)二次函数情况:
①不等式大于 0 恒成立:抛物线开口向上,图像全程在 x 轴上方,函数和 x 轴没有交点。
②不等式小于 0 恒成立:抛物线开口向下,图像全程在 x 轴下方,函数和 x 轴没有交点。
(3)综合两类情况,合并得到参数范围
变式3-1已知,对任意实数x恒成立.若,则t的取值范围是_______________.
变式3-2(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.
变式3-3已知关于的不等式.
(1)是否存在实数,使不等式对任意恒成立;
(2)若不等式对于恒成立,求实数的取值范围.
题型四、一元二次不等式在某区间上的恒成立问题
典例4 不等式,对任意 恒成立,求实数的取值范围.
题型模版
1.特征:给出不等式不需要对全部实数成立,只要求在给定一段区间内,所有 x 都满足不等式;式子含参数,求参数范围.
2.方法:(1)先转化为函数最值(最通用)
构造对应的二次函数。恒成立的含义:在这个区间上,函数的最值都满足不等式。大于型就保证区间最小值大于要求值;小于型就保证区间最大值小于要求值。 求区间最值时,要对比对称轴和给定区间的位置,分三类:对称轴在区间左边、区间内部、区间右边,判断在哪一点取到最值。
(2) 分离参数法
把参数单独放到不等式一侧,剩下含 x 的式子放另一侧。转化成参数大于函数最大值,或者参数小于函数最小值。注意做除法时,要判断式子正负,不等号方向会随之改变
变式4-1已知不等式的解集是,若对于任意,不等式恒成立,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
变式4-2若关于的不等式在区间上恒成立,则实数的最大值为( )
A.6 B. C. D.8
变式4-3若不等式对恒成立,则的最大值为( )
A.2 B. C. D.
题型五、一元二次不等式在某区间上的有解问题
典例5 存在,使不等式成立.则实数的取值范围是____________.
题型模版
1.特征:题目不等式不需要区间内全部 x 都满足,只要在给定区间里,至少存在一个 x 使得不等式成立;式子含参数,求参数范围
2.方法:(1)转化为函数最值 构造对应的二次函数。有解的含义:在区间内,函数的最值有一处满足不等式。大于型,只要区间最大值大于目标值;小于型,只要区间最小值小于目标值。依旧要对比对称轴和区间位置,确定最值在哪里。
(2)分离参数法 把参数单独放在不等式一边,剩下含 x 的式子放另一边。转化为参数大于函数最小值,或者参数小于函数最大值。注意除以代数式时,判断正负,调整不等号方向
变式5-1若存在,使不等式成立,则a的取值范围是______.
变式5-2若存在,,则实数的最大值为___________.
变式5-3设函数,
(1)若命题:是假命题,求的取值范围;
(2)若存在,使得成立,求实数的取值范围.
题型六、含参一元二次不等式的综合应用
典例6-1 (多选)已知关于的一元二次不等式的解集为,则下列说法正确的是( )
A.若,则且
B.若,则关于的不等式的解集也为
C.若,则关于的不等式的解集为或
D.若为常数,且,则的最小值为8
典例6-2 对于区间,我们将的值称为该区间的长度.若关于的不等式有解,且解集的区间长度不超过,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
题型模版
1.特征:把一元二次不等式解集、二次方程根、二次函数图像、基本不等式融合在一起,多选项多选小题。条件会给出不等式解集,反向判断结论;常结合比例代换、代数式求最值
2.方法:①由解集判断二次函数开口方向,解集为空集说明图像全程不在横轴上方;解集只有一个点取不到,代表图像开口向上,只和横轴相切。
②比例同倍数缩放不等式时,一定要留意倍数正负,负数会翻转不等号,解集直接改变。
③已知解集区间,利用根与系数关系,把参数全部用同一个参数代换,代入新不等式化简求解。
④相切条件可以得到参数之间的等式,用来消元;再通过换元,借助基本不等式求分式最小值
变式6-1已知二次函数对任意恒成立,则的最小值为( )
A. B. C. D.
变式6-2(多选)下列说法正确的是( )
A.,则实数的取值范围为
B.,则实数的取值范围为
C.,则实数的取值范围为
D.,使得不等式成立,则实数的取值范围为
变式6-3若关于的不等式:的解集为全体实数,则_____.
压轴挑战—攻克高难压轴,突破思维上限
1.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
2.若存在,使得不等式成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.若关于x的不等式在区间上有解,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
4.下列说法不正确的有( )
A.当时,不等式恒成立,则k的取值范围是
B.在上恒成立,则实数k的取值范围是
C.当时,不等式恒成立,则实数a的取值范围是
D.若不等式对任意恒成立,则实数a的取值范围
5.(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
6.(多选)已知实数满足,若关于的不等式的解集中有且仅有3个整数,则实数的可能取值是( )
A. B.3 C. D.
7.若关于的不等式的解集为空集,则实数的取值范围是______.
8.已知关于的不等式在上有解,则实数的取值范围是__________.
9.已知关于x的不等式的解集是,则实数的取值范围是__________.
10.已知,,若关于的不等式在恒成立,则的取值范围是________.
11.已知函数.
(1)若不等式的解集为,求实数的值;
(2)当时,对任意的恒成立,求实数的取值范围.
12.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.
13.设
(1)若不等式对一切实数x恒成立,求实数m的取值范围;
(2)在(1)的条件下,求的最小值;
(3)解关于x的不等式
14.已知二次函数
(1)若的解集为,解关于的不等式;
(2)若存在,使得成立,求实数的取值范围;
(3)若,且对任意,不等式恒成立,求的最小值.
15.已知,.
(1)若,解关于的不等式组;
(2)若对任意,都有或成立,求的取值范围;
(3)在(2)的条件下,存在,使得,求的取值范围.
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