内容正文:
一元二次不等式
一、作品基础信息
项目
填写内容
作品名称
一元二次不等式课后作业设计
学段学科
高中数学
适用年级
高一年级
教材版本
人教A版(2019)普通高中教科书必修第一册
对应内容
第二章 一元二次函数、方程和不等式 2.3 二次函数与一元二次不等式
作业类型
课后作业
完成时长
30
设计者
马文俊
二、设计背景与意图
1. 课标与教材分析
· 课标要求:本作业对应数学抽象、逻辑推理、数学运算与直观想象等核心素养,需达成"能从函数观点认识一元二次不等式,运用图象法熟练求解一元二次不等式,并能借助函数观点处理恒成立问题"的学业质量标准。
· 教材地位:本节是连接一元二次函数、一元二次方程与一元二次不等式的枢纽内容,借助二次函数图象求解一元二次不等式是“三个二次”关系的核心体现,是后续研究分式不等式、指数对数不等式及恒成立、存在性问题的通性通法,起着承上启下的关键作用。
· 教学重难点:重点是一元二次不等式的解法及"以二次函数图象为工具、以方程的根为分界点"的求解流程;难点是判别式Δ=0、Δ<0等特殊情形的解集判断,以及恒成立问题的函数观点转化。
二次函数的图象是求解一元二次不等式的基本工具:当 a>0 且 Δ>0 时,抛物线 y=ax²+bx+c 与 x 轴交于两点 x₁、x₂,对应 ax²+bx+c<0 的解集取两根之间、ax²+bx+c>0 的解集取两根之外,如图1所示。
图1 a>0,Δ>0 时二次函数图象与一元二次不等式解集的关系
2. 学情分析
维度
具体描述
已有基础
学生已学习一元二次函数的图象与性质、一元二次方程的求解以及不等式的基本性质,掌握用数轴表示解集,具备“三个二次”之间相互转化的初步认识,为一元二次不等式的求解奠定基础。
现有困惑
易将一元二次不等式的解集与对应方程的根混淆;忽视二次项系数a的正负对开口方向及解集形态的影响,解题前忘记化二次项系数为正;对Δ=0与Δ<0情形的解集判断不清,缺乏“图象—方程—不等式”一体化的数形结合意识。
差异分析
基础层学生能借助图象求Δ>0的常规不等式解集;中等层学生需在引导下处理二次项系数为负、完全平方式等特殊结构及Δ=0、Δ<0等特殊情形;能力较强者可挑战恒成立证明与实际建模问题,需通过分层任务满足不同发展需求。
3. 设计意图
本作业以"图象识解—规范求解—特殊情形—图象与解集—恒成立证明—建模应用"为主线设计7道分层题(均不含参数,整体降低综合难度):先由Δ>0的标准不等式(小于0取两根之间、大于0取两根之外)夯实图象法基本功,再经二次项系数为负、完全平方式(Δ=0)等特殊结构巩固通法并深化"三个二次"联系,继而通过函数图象交点与解集的对应、恒成立证明突破数形结合与转化难点,最后以商品利润建模问题发展数学建模素养,使不同层次学生均能巩固一元二次不等式的图象解法并获得提升。
三、作业目标
目标维度
编号
具体目标
对应核心素养
评价证据
知识理解
A
理解一元二次不等式的概念,掌握“二次函数图象—方程的根—不等式解集”三者关系,能按Δ>0、Δ=0、Δ<0写出ax²+bx+c>0(a>0)的解集。
数学抽象
正确率、概念复述
能力运用
B
熟练运用图象法求解一元二次不等式,掌握先将二次项系数化为正、再求根、后取解集的规范流程,能处理系数为负及完全平方式结构。
数学运算
过程记录、方法选用
思维发展
C
能针对判别式Δ>0、Δ=0、Δ<0等不同情形准确判断解集形态,经历恒成立问题的配方转化与证明,发展数形结合与逻辑推理能力。
逻辑推理
论证思路、创意思维体现
情感态度
D
在商品利润等实际问题中建立一元二次不等式模型求解,形成数学建模意识与规范表达、检验解集的习惯。
数学建模
反思语、作品倾向
四、作业内容与目标对应表
题号
题型
题目概要
对应作业目标编号
设计意图
参考答案/评价要点
1
选择题
不等式 x²-3x+2<0 的解集是( )
A、B
巩固Δ>0标准情形(小于0取两根之间)的图象法。
选B,解集为 {x|1<x<2}。
2
填空题
求不等式 x²-5x+6>0 的解集。
A、B
巩固Δ>0标准情形(大于0取两根之外)的图象法。
解集为 {x|x<2或x>3}。
3
填空题
求不等式 -x²+4x-3≥0 的解集。
B
强化先将二次项系数化为正、再求根取解集的规范流程。
解集为 {x|1≤x≤3}。
4
填空题
求不等式 x²-4x+4≥0 的解集。
A、B
认识Δ=0(完全平方式)的特殊情形,完善解集形态辨识。
解集为 R((x-2)²≥0 恒成立)。
5
解答题
已知二次函数 y=x²-2x-3。(1)求图象与x轴交点坐标;(2)求y<0时x的取值范围。
A、B、C
落实"方程的根—不等式解集"的对应,渗透数形结合。
交点(-1,0)、(3,0);{x|-1<x<3}。
6
解答题
求证:对任意实数x,不等式 x²-2x+3>0 恒成立。
C
用配方法与函数观点处理恒成立问题(不含参数)。
配方(x-1)²+2≥2>0,恒成立。
7
应用题
商品进价40元/件,售价x元时月销量为(200-2x)件(40<x<100),月利润W=(x-40)(200-2x),求使W>0的售价范围。
B、D
建立一元二次不等式模型解决实际问题,体会建模价值。
40<x<100。
五、作业评价
维度
A(优秀)
B(良好)
C(待改进)
权重
得分
知识理解
基础题全对,概念精确
少量细节错误
较多基础错误
20%
能力运用
方法恰当,过程清晰,理由充分
方法基本正确
方法不当或缺失
30%
思维发展
观点明确,论证充分,有独创性
表达清楚,欠缺深度
思路混乱,缺乏证据
30%
情感态度
主动投入,积极交流,乐于协作;学习目标明确,能主动反思改进
态度端正,能按要求完成任务;基本参与合作
学习态度消极,被动完成任务,合作意识弱
20%
6、 试题详情
1.不等式 x²-3x+2<0 的解集是( ) A.{x|x<1或x>2} B.{x|1<x<2} C.{x|x<-2或x>-1} D.{x|-2<x<-1}
2.求不等式 x²-5x+6>0 的解集。
3.求不等式 -x²+4x-3≥0 的解集。
4.求不等式 x²-4x+4≥0 的解集。
5.已知二次函数 y=x²-2x-3。(1)求函数图象与 x 轴的交点坐标;(2)求 y<0 时 x 的取值范围。
6.求证:对任意实数 x,不等式 x²-2x+3>0 恒成立。
7.某商店销售一种商品,每件进价为40元。经市场调查,当售价定为每件 x 元时,月销售量约为 (200-2x) 件(40<x<100)。设月利润为 W 元,且 W=(x-40)(200-2x),求使 W>0 的售价 x 的取值范围。
7、 答案与解析
1.【答案】B 【解析】x²-3x+2<0 即 (x-1)(x-2)<0,对应方程 x²-3x+2=0 的两根为 x₁=1、x₂=2,二次项系数为正,图象开口向上,故小于0的解集取两根之间,即 {x|1<x<2},选B。
2.【答案】{x|x<2或x>3} 【解析】x²-5x+6>0 即 (x-2)(x-3)>0,对应方程 x²-5x+6=0 的两根为 x₁=2、x₂=3,二次项系数为正,图象开口向上,故大于0的解集取两根之外,即 {x|x<2或x>3}。
3.【答案】{x|1≤x≤3} 【解析】二次项系数为负,两边同乘-1化为 x²-4x+3≤0,即 (x-1)(x-3)≤0。方程 x²-4x+3=0 的两根为 x₁=1、x₂=3,开口向上,小于等于0取两根之间,故解集为 {x|1≤x≤3}。
4.【答案】R 【解析】因为 x²-4x+4=(x-2)²,判别式 Δ=(-4)²-4×1×4=0,抛物线开口向上且与 x 轴仅有一个交点,故对任意实数 x 恒有 x²-4x+4≥0,解集为全体实数 R。
5.【答案】(1)(-1,0)、(3,0);(2){x|-1<x<3} 【解析】(1)令 x²-2x-3=0,即 (x-3)(x+1)=0,得 x₁=-1、x₂=3,故图象与 x 轴交于 (-1,0)、(3,0)。(2)二次项系数为正,图象开口向上,y<0 取两根之间,即 {x|-1<x<3}。
6.【答案】见解析 【解析】对 x²-2x+3 配方,得 x²-2x+3=(x-1)²+2。因为对任意实数 x 都有 (x-1)²≥0,所以 (x-1)²+2≥2>0,即 x²-2x+3>0 对任意实数 x 恒成立,命题得证。
7.【答案】40<x<100 【解析】每件利润为 (x-40) 元,月销量为 (200-2x) 件,故 W=(x-40)(200-2x)。由 W>0 得 (x-40)(200-2x)>0,即 (x-40)(x-100)<0,解得 40<x<100,与 40<x<100 一致,故使 W>0 的售价 x 的取值范围为 40<x<100。
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