必修5一元二次不等式解法
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一元二次不等式解法教学目标(一)教学知识点1.会把部分一元二次不等式转化成一次不等式组来求解.2.简单分式不等式求解.(二)能力训练要求1.通过问题求解渗透等价转化的思想,提高运算能力.2.通过问题求解渗透分类讨论思想,提高逻辑思维能力.(三)德育渗透目标通过问题求解过程,渗透.教学重点一元二次不等式的求解教学难点将已知不等式等价转化成合理变形式子教学方法创造教学法为使问题得到解决,关键在于合理地将已知不等式变形,变形的过程也是一个创造的过程,只有这一过程完成好,本节课的难点也就突破.教具准备投影片三张第一张:(记作 A)第三张:(记作 C)13.4 33234.3132.2 023.1>---<-<-<+x x x x x x教学过程 Ⅰ.复习回顾1.一元二次方程、二次函数、一元二次不等式的关系.2.一元二次不等式的解法.3.数形结合思想运用. Ⅱ.讲授新课1.一元二次不等式(x +a )(x +b )<0的解法[师]首先我们共同来看(x +4)(x -1)<0这个不等式的特点,以不等式两边分别来看.[生]这个不等式左边是两个x 一次因式的积,右边是0.[师]那么,依据该特点,不等式能否实现转化而又能转化成什么形式的不等式,同学们可以讨论或者将不等式变形,看结果如何.[生]经观察、分析、研究不等式可以实现转化,可转化成一次不等式组:⎩⎨⎧>-<+⎩⎨⎧<->+0104 0104x x x x 与,并且说明(x -4)(x -1)<0的解集是上面不等式组解集的并集.[师]那么解法如下: 投影片:( A)将所解不等式转化为一次不等式组,求其解集的并集,即为所求不等式的解.给出下面问题: 投影片:( B)解析如下: 1.x 2-3x -4>0解:将x 2-3x -4>0分解为(x -4)(x +1)>0转化为⎩⎨⎧<+<-⎩⎨⎧>+>-01040104x x x x 或 }1|{0104|}4|{0104|-<=⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧>+<->=⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧>+>-x x x x x x x x x x原不等式的解为{x |x >4}∪{x |x <-1}={x |4<x 或x <-1} 问题解决的关键在于通过正确因式分解,将不等号左端化成两个一次因式积的形式.2.-x 2-2x +3>0解:将-x 2-2x +3>0分解为(x +3)(x -1)<0∅=⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧>-<+<<-=⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧<->+0103|}13|{0103|x x x x x x x x原不等式的解为 {x |-3<x <1} 3.x (x -2)>8解:将x (x -2)>8变形为 x 2-2x -8>0 化成积的形式有(x -4)(x +2)>0⎩⎨⎧-<=⎭⎬⎫⎩⎨⎧<+<->=⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧>+>-}2|{0204|}4|{0204|x x x x x x x x x x原不等式的解集为{x |x <-2或x >4}4.(x +1)2+3(x +1)-4>0解析:解决该问题的关键是正确利用整体思想. 解:将原不等式变形为(x +1+4)(x +1-1)>0,即x (x +5)>0}5|{050|}0|{050|->=⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧<+<>=⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧>+>x x x x x x x x x x即有{x |x >0}∪{x |x <-5}={x |x <-5或x >0}2.分式不等式b x ax ++>0的解法[师]试比较73+-x x <0与(x -3)(x +7)<0的解集,并写出和它们解集相同的一次不等式组,为回答上述问题,我们先完成例5.[例5]解不等式73+-x x <0解析:这个不等式若要正确无误地求出解集,则必须实现转化,而这个转化依据就是b a >0⇔ab >0及b a<0⇔ab <0其解的过程如下:解:这个不等式解集是不等式组⎩⎨⎧>-<+⎩⎨⎧<->+03070307x x x x 或的解集的并集.由{∅=⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧>-<+<<-=⎭⎬⎫⎩⎨⎧<->+0307|},37|{0307|x x x x x x x x ,得原不等式的解集是{x |-7<x <3}∪∅={x |-7<x <3}从而开始提出的问题就可叙述为:[生]73+-x x <0与(x -3)(x +7)<0的解集相同.其一次不等式组为⎩⎨⎧>-<+⎩⎨⎧<->+03070307x x x x 或[师]由此得到b x ax ++>0不等式的解法同(x +a )(x +b )>0的解法相同.[师]看下面不等式如何转化: 投影片:( C)上述式子变形是关键,如何实现转化,移项化简是主要工作.[生](1)3+x 2<1可变形为x x 23+<0.转化为(3x +2)x <0⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧><+⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧<>+0023|0023|x x x x x x ={x |-32<x <0=∪∅={x |-32<x <0} (2)x -32<1可变形为x x --31<0,转化为(x -1)(3-x )<0}1|{}3|{0301|0301|<>=⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧>-<-⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧<->-x x x x x x x x x x ={x |x <1或x >3}(3)34-x >x x --32-3可变形为332--x x >0,转化为(2x -3)(x -3)>0⎩⎨⎧<-<-⎩⎨⎧>->-03032 03032x x x x 或即{x |x >3}或{x <23}原不等式解集为{x |x <23或x >3}(4)x 3>1可变形为x 3-1>0即x x-3>0,转化为(3-x )x >0}30|{}30|{003|003|<<=∅<<=⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧<<-⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧>>-x x x x x x x x x x Ⅲ.课堂练习 课本P 21练习 1~4 1.解下列不等式 (1)(x +2)(x -3)>0解:(x +2)(x -3)>0可变形为⎩⎨⎧<-<+⎩⎨⎧>->+0302 0302x x x x 或 }32|{}2|{}3|{0302|0302|>-<=-<>⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧<-<+⎭⎬⎫⎩⎨⎧>->+x x x x x x x x x x x x x 或即 = (2)x (x -2)<0解:x (x -2)<0可变形为⎩⎨⎧>-<⎩⎨⎧<->020020x x x x 或 }20|{}20|{020|020|<<=∅<<=⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧>-<⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧<->x x x x x x x x x x 即 2.解关于x 的不等式(x -a )(x -b )>0(a <b )解:(x -a )(x -b )>0可变形为⎩⎨⎧<-<-⎩⎨⎧>->-0000b x a x b x a x 或⎩⎨⎧<<=><=⎭⎬⎫⎩⎨⎧<-<-⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧>->-}|{}|{}|{00|00|b x a x b x x a x x b x a x x b x a x x 3.(1){x|—5<x <8} (2)}214|{>-<x x x 或 4.(1)正确.(2)正确. Ⅳ.课时小结1.(x +a )(x +b )<0(a >b )型不等式转化方式是⎩⎨⎧>+<+⎩⎨⎧<+>+0000b x a x b x a x 或. 2.b x ax ++>0型不等式转化结果:(x +a )(x +b )>0.3.上述两类不等式解法相同之处及关键、注意点. Ⅴ.课后作业(一)课本P 22习题1.5 2,4,7,8 2.解下列不等式 (1)(5-x )(x +4)<0 解:{x |x <-4或x >5} (2)(x +7)(2-x )>0 解:{x |-7<x <2} (3)(3x +2)(2x -1)<0解:{x |-32<x <21} (4)(21x -1)(5x +3)≥0 解:{x |x ≤-53或x ≥2}4.求不等式组⎩⎨⎧->-+-+≥+)9(321)1)(1()1(22x x x x x x x 的整数解.解:将⎩⎨⎧->-+-+≥+)9(321)1)(1()1(22x x x x x x x 变形为⎩⎨⎧<+≥+285133x x x x ,即⎪⎩⎪⎨⎧<≥5281x x 原不等式的解集为{x |x ≥1}∩{x |x <528}={x |1≤x <528},因此所求的整数解集为{1,2,3,4,5}7.已知U =R ,且A ={x |x 2-16<0},B ={x |x 2-4x +3≥0},求:(1)A∩B ;(2)A ∪B ;(3)U(A ∩B );(4)(UA )∪(UB ).解:(1)A ∩B =⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧≥+-<-034016|22x x x x }4314|{0)1)(3(0)4)(4(|<≤≤<-=⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥--<-+=x x x x x x x x 或(2)A ∪B ={x |x 2-16<0}∪{x 2-4x +3≥0}={x |-4<x <4}∪{x |x ≤1或x ≥3}=R(3) U (A ∩B )为从R 内去掉A ∩B 后的剩余部分,因此U(A ∩B )={x |x≤-4或1<x <3或x ≥4}(4)由U A ={x |x 2-16≥0}={x |x ≤-4或x ≥4},U B ={x |x 2-4x+3<0}={x |1<x <3=得(UA )∪(UB )={x |x ≤-4或1<x <3或x ≥4}评述:问题解决的过程应充分利用数形结合,求范围. 8.解下列不等式:(1)5243+-x x >0;解:原不等式的解集是不等式组⎩⎨⎧<+<-⎩⎨⎧>+>-052043052043x x x x 与的解集的并集,即 }3425|{}25|{}34|{052043|052043|>-<=-<>=⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧<+<-⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧>+>-x x x x x x x x x x x x x 或(2)25152+-x x ≤0.解:原不等式的解集是不等式组⎩⎨⎧>+≤-⎩⎨⎧<+≥-02501520250152x x x x 与的解集的并集,即}21552|{}21552|{≤<-=≤<-∅x x x x(二)1.预习内容:课本P 25-26,P 23-24阅读材料 2.预习提纲:(1)集合元素的个数如何计算?其实际意义如何? (2)逻辑联结词有哪几个?如何解释? 板书设计。
2.1一元二次不等式的解法明目标、知重点 1.理解一元二次方程、一元二次不等式与二次函数的关系.2.把握图像法解一元二次不等式的方法.3.培育应用数形结合、分类争辩思想方法的力气.1.一元二次不等式的有关概念(1)一元二次不等式:形如ax2+bx+c>0(≥0)或ax2+bx+c<0(≤0)(其中a≠0)的不等式叫作一元二次不等式.(2)一元二次不等式的解:一般地,使某个一元二次不等式成立的x的值叫作这个一元二次不等式的解.(3)一元二次不等式的解集:一元二次不等式的全部解组成的集合,叫做一元二次不等式的解集.2.一元二次不等式的解集设方程ax2+bx+c=0(a≠0)有两个不等的实数根x1、x2,且x1<x2,则ax2+bx+c>0(a>0)的解集为{x|x<x1或x>x2};ax2+bx+c<0(a>0)的解集为{x|x1<x<x2}.3.不等式的恒成立问题(1)一元二次不等式ax2+bx+c>0的解集是R的等价条件是a>0且Δ<0;(2)一元二次不等式ax2+bx+c<0的解集是R的等价条件是a<0且Δ<0.(3)分别参数,将恒成立问题转化为求最值问题,即:k≥f(x)恒成立k≥f(x)max;k≤f(x)恒成立k≤f(x)min.[情境导学]对于一元二次函数y=ax2+bx+c(a≠0),若令y=0,就得到一元二次方程ax2+bx+c=0,若令y>0或y<0,就得到不等式ax2+bx+c>0或ax2+bx+c<0.如何解不等式ax2+bx+c>0或ax2+bx+c<0?这就是本节所要学习的主要内容.探究点一一元二次不等式的概念问题1甲、乙两辆汽车相向而行,在一个弯道上相遇,弯道限制车速在40 km/h以内,由于突发状况,两车相撞了,交警在现场测得甲车的刹车距离接近但未超过12 m,乙车的刹车距离刚刚超过10 m,又知这两辆汽车的刹车距离s(m)与车速x(km/h)之间分别有以下函数关系:s甲=0.01x2+0.1x;s乙=0.005x2+0.05x,谁的车速超过了40 km/h,谁就违章了.试问:哪一辆车违章行驶了?思考1你能想出一种方法找出哪一辆车违章行驶吗?答只需分别解出不等式0.01x2+0.1x≤12和不等式0.005x2+0.05x>10,确认甲、乙两车的行驶速度,就可以推断哪一辆车违章超速行驶.思考2在思考1中得到的不等式有什么特点?答(1)含有一个未知数x;(2)未知数的最高次数为2.小结形如ax2+bx+c>0(≥0)或ax2+bx+c<0(≤0)(其中a≠0)的不等式叫做一元二次不等式.探究点二一元二次不等式的解法问题2如何解一元二次不等式x2-2x-3<0?思考1一元二次方程x2-2x-3=0的根与一元二次函数y=x2-2x-3的零点有怎样的关系?答二次方程有两个实数根x1=-1,x2=3,二次函数有两个零点:x1=-1,x2=3.于是,我们得到:二次方程的根就是二次函数的零点.思考2画出二次函数y=x2-2x-3的图像,你能通过观看图像,确定满足不等式x2-2x-3<0的x的取值范围吗?答画出二次函数y=x2-2x-3的图像,如图,观看函数图像可知:当-1<x<3时,函数图像位于x轴下方,此时,y<0,即x2-2x-3<0,所以满足不等式x2-2x-3<0的x的取值范围是-1<x<3.思考3依据思考2确定满足不等式x2-2x-3<0的x的取值范围的思路,怎样确定满足一元二次不等式ax2+bx+c>0与ax2+bx+c<0(a>0)的x的取值范围?答先求出一元二次方程的根,再依据函数图像与x轴的相关位置,确定满足一元二次不等式的x的取值范围.小结(1)一般地,使某个一元二次不等式成立的x的值叫这个一元二次不等式的解.(2)一元二次不等式的全部解组成的集合,叫做一元二次不等式的解集.思考4设相应的一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的两根为x1、x2且x1≤x2,Δ=b2-4ac,依据以上争辩,请将下表填充完整.Δ=b 2-4ac Δ>0 Δ=0 Δ<0y =ax 2+bx +c (a >0)的图像ax 2+bx +c =0 (a >0)的根 有两相异实根 x 1,x 2(x 1<x 2) 有两相等实根 x 1=x 2=-b2a没有实数根ax 2+bx +c >0 (a >0)的解集 {x |x <x 1或 x >x 2} ⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x ≠-b 2aRax 2+bx +c <0 (a >0)的解集{x |x 1<x <x 2}∅∅小结 (1)一元二次不等式ax 2+bx +c >0与ax 2+bx +c <0(a >0)的解集的记忆口诀:大于取两边,小于取中间. (2)当一元二次不等式ax 2+bx +c >0与ax 2+bx +c <0的二次项系数a <0时,可以转化为a >0. 思考5 一元二次方程、二次函数、一元二次不等式三者之间存在怎样的联系?答 二次函数的图像与x 轴交点的横坐标为相应一元二次方程的根,也就是一元二次方程的根为相应二次函数的零点;二次函数的图像在x 轴上方或下方的部分所对应x 的范围是不等式ax 2+bx +c >0与ax 2+bx +c <0(a >0)的解集. 例1解不等式:3x 2+5x -2>0.解 方程3x 2+5x -2=0的两解是x 1=-2,x 2=13.函数y =3x 2+5x -2的图像是开口向上的抛物线,与x 轴有两个交点(-2,0)和⎝⎛⎭⎫13,0(如图所示).观看图像可得,不等式的解集为{x |x <-2或x >13}.思考6 依据不等式3x 2+5x -2>0的解集,你能得出不等式3x 2+5x -2≤0的解集吗?答 集合{x |x <-2或x >13}在实数集中的补集{x |-2≤x ≤13},即为不等式3x 2+5x -2≤0的解集.反思与感悟 在具体求解一元二次不等式的过程中,要亲热结合一元二次方程的根的状况以及二次函数的图像来确定不等式的解集.跟踪训练1 解不等式9x 2-6x +1>0.解 方程9x 2-6x +1=0有两个相同实数解:x 1=x 2=13.函数y =9x 2-6x +1的图像是开囗向上的抛物线,与x轴仅有一个交点(13,0).所以不等式的解集是{x |x ≠13}.例2 解不等式:-2x 2+x +1<0.解 方法一 方程-2x 2+x +1=0的解为x 1=-12,x 2=1.函数y =-2x 2+x +1的图像是开口向下的抛物线,与x 轴的交点为⎝⎛⎭⎫-12,0和(1,0),如图所示.观看图像可得,不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x <-12或x >1.方法二 在不等式两边同乘-1,可得2x 2-x -1>0. 方程2x 2-x -1=0的解为x 1=-12,x 2=1.画出函数y =2x 2-x -1的图像简图(如图所示).观看图像,可得原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x <-12或x >1.反思与感悟 当所给一元二次不等式为非一般形式时,应先化为一般形式,对于二次项系数a <0的一元二次不等式,一般有两种解法,通常接受方法二,即通过对不等式两边同乘-1将二次项系数变为正数再解. 跟踪训练2 解不等式-x 2+4x -4>0.解 不等式可化为x 2-4x +4<0. 方程x 2-4x +4=0的解为x 1=x 2=2.而y =x 2-4x +4的图像开口向上,函数的值域为y ≥0,所以原不等式的解集是∅. 探究点三 含参数的一元二次不等式的解法 例3 解关于x 的不等式x 2+(1-a )x -a <0.解 方程x 2+(1-a )x -a =0的解为x 1=-1,x 2=a . 函数y =x 2+(1+a )x -a 的图像开口向上,所以 (1)当a <-1时,原不等式的解集为(a ,-1); (2)当a =-1时,原不等式的解集为∅; (3)当a >-1时,原不等式的解集为(-1,a ). 反思与感悟 含参数的一元二次不等式的求解步骤:(1)争辩二次项系数的符号,即相应二次函数图像的开口方向; (2)争辩判别式的符号,即相应二次函数图像与x 轴交点的个数;(3)当Δ>0时,争辩相应一元二次方程两根的大小;(4)最终依据系数中的参数取值范围,写出一元二次不等式的解集. 跟踪训练3 设m ∈R ,解关于x 的不等式m 2x 2+2mx -3<0. 解 (1)m =0时,-3<0恒成立,所以x ∈R . (2)m >0时,不等式变为(mx +3)(mx -1)<0, 即⎝⎛⎭⎫x +3m ⎝⎛⎭⎫x -1m <0,解得-3m <x <1m . (3)m <0时,原不等式变为⎝⎛⎭⎫x +3m ⎝⎛⎭⎫x -1m <0, 解得1m <x <-3m.综上,m =0时,解集为R ;m >0时,解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪ -3m <x <1m; m <0时,解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪ 1m<x <-3m . 探究点四 不等式的恒成立问题 例4 设函数f (x )=mx 2-mx -1.(1)若对于一切实数x ,f (x )<0恒成立,求m 的取值范围; (2)对于x ∈[1,3],f (x )<-m +5恒成立,求m 的取值范围. 解 (1)要使mx 2-mx -1<0恒成立, 若m =0,明显-1<0.若m ≠0,⎩⎪⎨⎪⎧m <0,Δ=m 2+4m <0⇒-4<m <0.∴-4<m ≤0.(2)方法一 要使f (x )<-m +5在x ∈[1,3]上恒成立. 就要使m ⎝⎛⎭⎫x -122+34m -6<0在x ∈[1,3]上恒成立. 令g (x )=m ⎝⎛⎭⎫x -122+34m -6,x ∈[1,3]. 当m >0时,g (x )在[1,3]上是增函数, ∴g (x )max =g (3)=7m -6<0,∴0<m <67;当m =0时,-6<0恒成立; 当m <0时,g (x )在[1,3]上是减函数, ∴g (x )max =g (1)=m -6<0,得m <6, ∴m <0. 综上所述:m <67.方法二 当x ∈[1,3]时,f (x )<-m +5恒成立, 即当x ∈[1,3]时,m (x 2-x +1)-6<0恒成立. ∵x 2-x +1=⎝⎛⎭⎫x -122+34>0, 又m (x 2-x +1)-6<0,∴m <6x 2-x +1.∵函数y =6x 2-x +1=6⎝⎛⎭⎫x -122+34在[1,3]上的最小值为67,∴只需m <67即可.反思与感悟 有关不等式恒成立求参数的取值范围,通常处理方法有二:①考虑能否进行参变量分别,若能,则构造关于变量的函数,转化为求函数的最大(小)值,从而建立参变量的不等式;②若参变量不能分别,则应构造关于变量的函数(如一次函数、二次函数),并结合图像建立参变量的不等式求解.跟踪训练4 当x ∈[1,2]时,不等式x 2+mx +4≤0恒成立.则m 的取值范围是________. 答案 (-∞,-5]解析 由于当x ∈[1,2]时,不等式x 2+mx +4≤0恒成立.则有⎩⎪⎨⎪⎧f (1)≤0f (2)≤0⇔⎩⎪⎨⎪⎧1+m +4≤04+2m +4≤0⇔⎩⎪⎨⎪⎧m ≤-5m ≤-4⇔m ≤- 5.1.不等式2x 2-x -1>0的解集是( ) A.⎝⎛⎭⎫-12,1 B .(1,+∞)C .(-∞,1)∪(2,+∞) D.⎝⎛⎭⎫-∞,-12∪(1,+∞) 答案 D解析 ∵2x 2-x -1=(2x +1)(x -1), ∴由2x 2-x -1>0得(2x +1)(x -1)>0, 解得x >1或x <-12,∴不等式的解集为⎝⎛⎭⎫-∞,-12∪(1,+∞). 2.不等式-6x 2-x +2≤0的解集是( ) A.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-23≤x ≤12B.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x ≤-23或x ≥12C.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x ≥12D.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x ≤-32答案 B解析 ∵-6x 2-x +2≤0,∴6x 2+x -2≥0, ∴(2x -1)(3x +2)≥0,∴x ≥12或x ≤-23.3.若不等式ax 2+8ax +21<0的解集是{x |-7<x <-1},那么a 的值是( ) A .1 B .2 C .3 D .4 答案 C解析 由题意可知-7和-1为ax 2+8ax +21=0的两个根. ∴-7×(-1)=21a,故a =3.4.不等式x 2+x -2<0的解集为________. 答案 {x |-2<x <1}解析 由x 2+x -2<0得-2<x <1, 故其解集为{x |-2<x <1}.5.若不等式(a -2)x 2+2(a -2)x -4<0的解集为R ,求实数a 的取值范围.解 当a -2=0,即a =2时,原不等式为-4<0, 所以a =2时解集为R .当a -2≠0时,由题意得⎩⎨⎧a -2<0,Δ<0.即⎩⎪⎨⎪⎧a <2,4(a -2)2-4(a -2)(-4)<0.解得-2<a <2.综上所述,a 的取值范围为-2<a ≤2. [呈重点、现规律]1.解一元二次不等式的常见方法(1)图像法:由一元二次方程、一元二次不等式及二次函数的关系,可以得到解一元二次不等式的一般步骤: ①化不等式为标准形式:ax 2+bx +c >0(a >0),或ax 2+bx +c <0(a >0);②求方程ax 2+bx +c =0(a >0)的根,并画出对应函数y =ax 2+bx +c 图像的简图;③由图像得出不等式的解集.(2)代数法:将所给不等式化为一般式后借助分解因式或配方求解. 当m <n 时,若(x -m )(x -n )>0,则可得x >n 或x <m ; 若(x -m )(x -n )<0,则可得m <x <n . 有口诀如下:大于取两边,小于取中间. 2.含参数的一元二次型的不等式在解含参数的一元二次型的不等式时,往往要对参数进行分类争辩,为了做到分类“不重不漏”,争辩需从如下三个方面进行考虑:(1)关于不等式类型的争辩:二次项系数a >0,a <0,a =0.(2)关于不等式对应的方程根的争辩:两根(Δ>0),一根(Δ=0),无根(Δ<0). (3)关于不等式对应的方程根的大小的争辩:x 1>x 2,x 1=x 2,x 1<x 2.一、基础过关1.一元二次方程ax 2+bx +c =0的根为2,-1,则当a <0时,不等式ax 2+bx +c ≥0的解集为( ) A .{x |x <-1或x >2} B .{x |x ≤-1或x ≥2} C .{x |-1<x <2} D .{x |-1≤x ≤2}答案 D解析 由题意知,-b a =1,ca =-2,∴b =-a ,c =-2a ,又∵a <0,∴x 2-x -2≤0,∴-1≤x ≤2.2.若0<t <1,则关于x 的不等式(t -x )(x -1t)>0的解集是( )A.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |1t <x <t B.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x >1t 或x <tC.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x <1t 或x >tD.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |t <x <1t答案 D解析 ∵0<t <1,∴1t >1,∴1t>t .∴(t -x )(x -1t )>0⇔(x -t )(x -1t )<0⇔t <x <1t .3.不等式x 2-2x -2x 2+x +1<2的解集为( )A .{x |x ≠-2}B .RC .∅D .{x |x <-2或x >2}答案 A解析 原不等式⇔x 2-2x -2<2x 2+2x +2⇔x 2+4x +4>0⇔(x +2)2>0,∴x ≠-2. ∴不等式的解集为{x |x ≠-2}.4.已知一元二次不等式f (x )<0的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x <-1或x >12,则f (10x )>0的解集为( )A .{x |x <-1或x >-lg 2}B .{x |-1<x <-lg 2}C .{x |x >-lg 2}D .{x |x <-lg 2} 答案 D解析 由已知条件0<10x <12,解得x <lg 12=-lg 2.5.不等式-1<x 2+2x -1≤2的解集是________. 答案 {x |-3≤x <-2或0<x ≤1}解析 ∵⎩⎪⎨⎪⎧x 2+2x -3≤0,x 2+2x >0,∴-3≤x <-2或0<x ≤1.6.若不等式x 2+mx +1>0的解集为R ,则m 的取值范围是__________. 答案 -2<m <2解析 由题意知,不等式x 2+mx +1>0对应的函数的图像在x 轴的上方, 所以Δ=(m )2-4×1×1<0, 所以-2<m <2.7.解不等式:x 2-3|x |+2≤0. 解 x 2-3|x |+2≤0⇔|x |2-3|x |+2≤0 ⇔(|x |-1)(|x |-2)≤0⇔1≤|x |≤2. 当x ≥0时,1≤x ≤2; 当x <0时,-2≤x ≤-1.∴原不等式的解集为{x |-2≤x ≤-1或1≤x ≤2}. 二、力气提升8.若不等式mx 2+2mx -4<2x 2+4x 的解集为R ,则实数m 的取值范围是( ) A .(-2,2)B .(-2,2]C .(-∞,-2)∪[2,+∞)D .(-∞,2) 答案 B解析 ∵mx 2+2mx -4<2x 2+4x , ∴(2-m )x 2+(4-2m )x +4>0. 当m =2时,4>0,x ∈R ;当m <2时,Δ=(4-2m )2-16(2-m )<0, 解得-2<m <2.此时,x ∈R . 综上所述,-2<m ≤2.9.设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2-4x +6,x ≥0,x +6, x <0,则不等式f (x )>f (1)的解集是( )A .(-3,1)∪(3,+∞)B .(-3,1)∪(2,+∞)C .(-1,1)∪(3,+∞)D .(-∞,-3)∪(1,3) 答案 A解析 f (1)=12-4×1+6=3,当x ≥0时,x 2-4x +6>3,解得x >3或0≤x <1; 当x <0时,x +6>3,解得-3<x <0. 所以f (x )>f (1)的解集是(-3,1)∪(3,+∞).10.已知x =1是不等式k 2x 2-6kx +8≥0的解,则k 的取值范围是______________. 答案 k ≤2或k ≥4解析 x =1是不等式k 2x 2-6kx +8≥0的解,把x =1代入不等式得k 2-6k +8≥0,解得k ≥4或k ≤2. 11.若不等式ax 2+bx +c ≥0的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-13≤x ≤2,求关于x 的不等式cx 2-bx +a <0的解集.解 由ax 2+bx +c ≥0的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-13≤x ≤2,知a <0,且关于x 的方程ax 2+bx +c =0的两个根分别为-13,2,∴⎩⎨⎧-13+2=-b a-13×2=c a,∴b =-53a ,c =-23a .所以不等式cx 2-bx +a <0可变形为⎝⎛⎭⎫-23a x 2-⎝⎛⎭⎫-53a x +a <0,即2ax 2-5ax -3a >0.又由于a <0,所以2x 2-5x -3<0,解得-12<x <3,所以所求不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-12<x <3.12.解关于x 的不等式x 2-(a +a 2)x +a 3>0. 解 将不等式x 2-(a +a 2)x +a 3>0变形为 (x -a )(x -a 2)>0.∵a 2-a =a (a -1).∴当a <0或a >1时,a <a 2,解集为{x |x <a 或x >a 2}. 当0<a <1时,a 2<a ,解集为{x |x <a 2或x >a }. 当a =0或1时,解集为{x |x ∈R 且x ≠a }. 综上知,当a <0或a >1时, 不等式的解集为{x |x <a 或x >a 2};当0<a <1时,不等式的解集为{x |x <a 2或x >a }; 当a =0或1时,不等式的解集为{x |x ∈R 且x ≠a }. 三、探究与拓展13.解关于x 的不等式ax 2-2(a +1)x +4>0.解 (1)当a =0时,原不等式可化为-2x +4>0,解得x <2,所以原不等式的解集为{x |x <2}. (2)当a >0时,原不等式可化为(ax -2)(x -2)>0,对应方程的两个根为x 1=2a ,x 2=2.①当0<a <1时,2a>2,所以原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪x >2a 或x <2; ②当a =1时,2a =2,所以原不等式的解集为{x |x ≠2};③当a >1时,2a<2,所以原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪x >2或x <2a .(3)当a <0时,原不等式可化为(-ax +2)(x -2)<0,对应方程的两个根为x 1=2a ,x 2=2,则2a<2,所以原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪2a <x <2.。
3.2 一元二次不等式及其解法材拓展1.一元一次不等式通过同解变形,一元一次不等式可化为:ax >b .若a >0,则其解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x >b a .若a <0,则其解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x <b a .若a =0,b <0,解集为R ;b ≥0,解集为∅. 2.三个“二次”的关系通过同解变形,一元二次不等式可化为:ax 2+bx +c >0或ax 2+bx +c <0 (a >0). 不妨设方程ax 2+bx +c =0的两根为x 1、x 2且x 1<x 2.从函数观点来看,一元二次不等式ax 2+bx +c >0 (a >0)的解集,就是二次函数y =ax 2+bx +c (a >0)在x 轴上方部分的点的横坐标x 的集合;ax 2+bx +c <0 (a >0)的解集,就是二次函数y =ax 2+bx +c (a >0)在x 轴下方部分的点的横坐标x 的集合.从方程观点来看,一元二次方程的根是对应的一元二次不等式解集的端点值.3.简单的高次不等式的解法——数轴穿根法数轴穿根法来源于实数积的符号法则,例如要解不等式(x -1)(x -2)(x -3)>0.我们可以列表如下:x 的区间x <1 1<x <2 2<x <3 x >3 x -1 - + + + x -2 - - + + x -3 - - - +(x -3)(x -2)·(x -1) - + - +把表格的信息“浓缩”在数轴得:据此,可写出不等式(x -1)(x -2)(x -3)>0的解集是{x |1<x <2或x >3}. 一般地,利用数轴穿根法解一元高次不等式的步骤是:(1)化成形如p (x )=(x -x 1)(x -x 2)…(x -x n )>0 (或<0)的标准形式; (2)将每个因式的根标在数轴上,从右上方依次通过每个点画曲线; (3)奇次根依次穿过,偶次根穿而不过(即不要改变符号);(4)根据曲线显现出的p (x )的符号变化规律,标出p (x )的正值区间和负值区间; (5)写出不等式的解集,并检验零点是否在解集内. 4.分式不等式的解法 (1)f (x )g (x )>0⇔f (x )·g (x )>0. (2)f (x )g (x )<0⇔f (x )·g (x )<0. (3)f (x )g (x )≥0⇔⎩⎪⎨⎪⎧f (x )·g (x )≥0g (x )≠0. (4)f (x )g (x )≤0⇔⎩⎪⎨⎪⎧f (x )·g (x )≤0g (x )≠0. 注意:解不等式时,一般情况下不要在两边约去相同的因式.例如:解不等式:2x +1x -3>2x +13x -2.解 原不等式⇔2x +1x -3-2x +13x -2>0⇔(2x +1)2(x -3)(3x -2)>0⇔⎝⎛⎭⎫x +122(x -3)⎝⎛⎭⎫x -23>0⇔x <-12或-12<x <23或x >3.∴原不等式的解集为⎝⎛⎭⎫-∞,-12∪⎝⎛⎭⎫-12,23∪(3,+∞).5.恒成立问题(1)f (x )≥a ,x ∈D 恒成立⇔f (x )min ≥a ,x ∈D 恒成立; f (x )≤a ,x ∈D 恒成立⇔f (x )max ≤a ,x ∈D 恒成立;(2)ax 2+bx +c >0恒成立⇔⎩⎨⎧ a >0Δ<0或⎩⎪⎨⎪⎧a =b =0c >0ax 2+bx +c <0恒成立⇔⎩⎨⎧ a <0Δ<0或⎩⎪⎨⎪⎧a =b =0c <0. 6.一元二次方程根的分布我们以ax 2+bx +c =0 (a >0)为例,借助开口方向向上的二次函数的图象给出根的分布的充要条件.根的分布 二次函数的图象 充要条件x 1<k <x 2f (k )<0x 1<x 2<k⎩⎨⎧ f (k )>0-b2a <k Δ>0k <x 1<x 2⎩⎨⎧f (k )>0-b 2a >k Δ>0k 1<x 1 <x 2<k 2⎩⎨⎧f (k 1)>0f (k 2)>0k 1<-b 2a <k 2Δ>0k 1<x 1<k 2 <x 2<k 3⎩⎪⎨⎪⎧f (k 1)>0f (k 2)<0f (k 3)>0法突破一、分式不等式的解法方法链接:解分式不等式通常是移项通分再求解,切忌随意去分母(仅在分母恒大于零时可以去分母).例1 解不等式:x 2+2x -23+2x -x 2≥x .解 原不等式⇔x 2+2x -23+2x -x 2-x ≥0⇔x 3-x 2-x -23+2x -x 2≥0⇔(x 3-2x 2)+(x 2-x -2)3+2x -x 2≥0⇔(x -2)x 2+(x -2)(x +1)x 2-2x -3≤0⇔(x -2)(x 2+x +1)(x -3)(x +1)≤0⇔x -2(x +1)(x -3)≤0. 由图可知,原不等式的解集为{x |x <-1或2≤x <3}.二、含参数不等式的解法方法链接:对于含有参数的不等式,由于参数的取值范围不同,其结果就不同,因此必须对参数进行分类讨论,即要产生一个划分参数的标准.例2 解不等式:(x -k )(x +3)x +2<x +1 (k ∈R ).解 原不等式⇔kx +3k +2x +2>0⇔(x +2)(kx +3k +2)>0当k =0时,原不等式解集为{x |x >-2}; 当k >0时,(kx +3k +2)(x +2)>0,变形为⎝⎛⎭⎫x +3k +2k (x +2)>0.∵3k +2k =3+2k >3>2,∴-3k +2k<-2.∴x <-3k +2k 或x >-2.故解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x >-2或x <-3k +2k . 当k <0时,原不等式⇔(x +2)⎝⎛⎭⎫x +3k +2k <0由(-2)-⎝⎛⎭⎫-3k +2k =k +2k .∴当-2<k <0时,k +2k <0,-2<-3k +2k ,不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-2<x <-3k +2k ; 当k =-2时,-3k +2k=-2,原不等式⇔(x +2)2<0不等式的解集为∅;当k <-2时,k +2k >0,-2>-3k +2k .不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-3k +2k <x <-2.综上所述,当k =0时,不等式的解集为{x |x >-2}; 当k >0时,不等式的解集为 ⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x <-3k +2k 或x >-2;当-2<k <0时,不等式的解集为 ⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-2<x <-3k +2k ;当k =-2时,不等式的解集为∅; 当k <-2时,不等式的解集为 ⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-3k +2k <x <-2.三、恒成立问题的解法方法链接:在含参数的恒成立不等式问题中,参数(“客”)和未知数(“主”)是相互牵制、相互依赖的关系,在这里是已知参数a (“客”)的取值范围,反过来求x (“主”)的取值范围,若能转换“主”与“客”两者在问题中的地位:视参数a 为“主”,未知数x 为“客”,则关于x 的一元二次不等式就立即转化为关于a 的一元一次不等式,运用反“客”为“主”的方法,使问题迎刃而解.例3 已知不等式x 2+px +1>2x +p .(1)如果不等式当|p |≤2时恒成立,求x 的取值范围; (2)如果不等式当2≤x ≤4时恒成立,求p 的取值范围.分析 题中不等式含有两个字母x ,p ,由(1)的条件可知,应视p 为变量,x 为常量,再求x 的范围;由(2)的条件可知,应视x 为变量,p 为常量,再求p 的范围.解 (1)不等式化为:(x -1)p +x 2-2x +1>0, 令f (p )=(x -1)p +x 2-2x +1,则f (p )的图象是一条直线.又因为|p |≤2,所以-2≤p ≤2,于是得:⎩⎪⎨⎪⎧f (-2)>0,f (2)>0.即⎩⎪⎨⎪⎧(x -1)·(-2)+x 2-2x +1>0,(x -1)·2+x 2-2x +1>0. 即⎩⎪⎨⎪⎧x 2-4x +3>0,x 2-1>0. ∴x >3或x <-1. 故x 的取值范围是x >3或x <-1.(2)不等式可化为(x -1)p >-x 2+2x -1, ∵2≤x ≤4,∴x -1>0.∴p >-x 2+2x -1x -1=1-x .由于不等式当2≤x ≤4时恒成立,所以p >(1-x )max .而2≤x ≤4,所以(1-x )max =-1, 于是p >-1.故p 的取值范围是p >-1. 四、一元二次方程根的分布 方法链接:一元二次方程根的分布一般要借助一元二次函数的图象加以分析,准确找到限制根的分布的充要条件.常常从以下几个关键点去限制,①判别式,②对称轴,③根所在区间端点函数值的符号.例4 已知关于x 的一元二次方程x 2+2mx +2m +1=0.若方程有两根,其中一根在(-1,0)内,另一根在区间(1,2)内,求m 的取值范围.解 设f (x )=x 2+2mx +2m +1,根据题意,画出示意图由图分析可得,m 满足不等式组 ⎩⎪⎨⎪⎧f (0)=2m +1<0f (-1)=2>0f (1)=4m +2<0f (2)=6m +5>0解得:-56<m <-12.五、一元二次不等式的实际应用 方法链接:解一元二次不等式应用题的关键在于构造一元二次不等式模型,解出不等式后还应注意变量应具有的“实际含义”.例5 国家原计划以2 400元/吨的价格收购某种农产品m 吨.按规定,农户向国家纳税为:每收入100元纳税8元(称作税率为8个百分点.即8%).为了减轻农民负担,制定积极的收购政策.根据市场规律,税率降低x 个百分点,收购量能增加2x 个百分点.试确定x 的范围,使税率调低后,国家此项税收总收入不低于原计划的78%.分析对比项 调整前 调整后税率 8% (8-x )%收购量 m (吨) (1+2x %)m (吨)税收总收入 2 400m ×8%2 400(1+2x %)m×(8-x)%解 设税率调低后的“税收总收入”为y 元. y =2 400m (1+2x %)·(8-x )%=-1225m (x 2+42x -400) (0<x ≤8).依题意,y ≥2 400m ×8%×78%即:-1225m (x 2+42x -400)≥2 400m ×8%×78%整理得x 2+42x -88≤0,解得-44≤x ≤2. 根据x 的实际意义,知0<x ≤8, 所以0<x ≤2为所求.区突破1.忽略判别式的适用范围而致错例1 若不等式(a -2)x 2+2(a -2)x -4<0对x ∈R 恒成立,求实数a 的取值范围. [错解] 不等式(a -2)x 2+2(a -2)x -4<0, 对x ∈R 恒成立.⇔{ a -Δ<0 ⇔{ a(a -2)2-4(a -2)(-4)<0 ⇔-2<a <2.[点拨] 当a -2=0时,原不等式不是一元二次不等式,不能应用根的判别式,应当单独检验不等式是否成立.[正解] 当a -2=0,即a =2时,原不等式为-4<0,所以a =2时成立. 当a -2≠0时,由题意得{ a -Δ<0, 即{ a(a -2)2-4(a -2)(-4)<0, 解得-2<a <2.综上所述,可知-2<a ≤2. 温馨点评 在中学阶段,“判别式”是与“二次”联系在一起的,对于一元一次不等式不能应用判别式法来判断.在处理形如ax 2+bx +c 的问题时,要注意对x 2系数的讨论.2.混淆“定义域为R ”与“值域为R ”的区别而致错例2 若函数y =lg(ax 2-2x +a )的值域为R ,求a 的取值范围. [错解1] ∵函数y =lg(ax 2-2x +a )的值域为R . ∴ax 2-2x +a >0对x ∈R 恒成立.∴{ aΔ<0, 即{ a-4a 2<0,∴a >1. [错解2] ∵函数y =lg(ax 2-2x +a )的值域为R . ∴代数式ax 2-2x +a 能取遍一切正值. ∴Δ=4-4a 2≥0, ∴-1≤a ≤1.[点拨] 上述解法1把值域为R 误解为定义域为R ;解法2虽然理解题意,解题方向正确,但是忽略了a <0时,代数式ax 2-2x +a 不可能取到所有正数,从而也是错误的.[正解] 当a =0时,y =lg(-2x )值域为R , a =0适合.当a ≠0时,ax 2-2x +a =a ⎝⎛⎭⎫x -1a 2+⎝⎛⎭⎫a -1a 为使y =lg(ax 2-2x +a )的值域为R , 代数式ax 2-2x +a 应取到所有正数.所以a 应满足⎩⎨⎧a a -1a ≤0,解得0<a ≤1. 综上所述,0≤a ≤1.题多解例 解不等式:lg x -1≤3-lg x . 解 方法一 lg x -1≤3-lg x⇔{ lg x -1≥-lg x ≥x -1≤(3-lg x )2 ⇔{ 1≤lg x ≤2x -7lg x +10≥0 ⇔{ 1≤lg x ≤x ≤2或lg x ≥5 ⇔1≤lg x ≤2⇔10≤x ≤100. 方法二 设lg x -1=t , 则lg x =t 2+1 (t ≥0).∴lg x -1≤3-lg x⇔{ t ≥t ≤2-t 2⇔0≤t ≤1⇔0≤lg x -1≤1 ⇔1≤lg x ≤2 ⇔10≤x ≤100.方法三 解方程lg x -1=3-lg x , 解得:x =100. 令f (x )=lg x -1,易知f (x )在[10,+∞)为增函数,g (x )=3-lg x 在[10,+∞)为减函数. 且f (100)=g (100)=1.为使f (x )≤g (x ), 则10≤x ≤100.方法四 令lg x =t ,f (t )=t -1,g (t )=3-t .在同一坐标系中画出它们的图象如图所示: 易知交点为(2,1).当1≤t ≤2时,f (t )≤g (t ). 即lg x -1≤3-lg x 成立. 由1≤t ≤2,即1≤lg x ≤2, 解得:10≤x ≤100.题赏析1.(2009·江西)若不等式9-x 2≤k (x +2)-2的解集为区间[a ,b ],且b -a =2,则k =________.解析 令y 1=9-x 2,y 2=k (x +2)-2,在同一个坐标系中作出其图象,因9-x 2≤k (x +2)-2的解集为[a ,b ]且b -a =2.结合图象知b =3,a =1,即直线与圆的交点坐标为(1,22).∴k =22+21+2= 2.答案 2赏析 本题主要考查解不等式、直线过定点问题以及数形结合的数学方法. 2.(2009·天津)设0<b <1+a ,若关于x 的不等式(x -b )2>(ax )2的解集中的整数恰有3个,则( )A .-1<a <0B .0<a <1C .1<a <3D .3<a <6解析 (x -b )2>(ax )2,(a 2-1)x 2+2bx -b 2<0,要使x 的解集中恰有3个整数,必须有a 2-1>0.又a +1>0,∴a >1.不等式变形为[(a -1)x +b ][(a +1)x -b ]<0.∵a >1,b >0,∴b a -1>0,0<ba +1<1,∴b 1-a <x <b a +1, 其中含三个整数,∴-3≤b 1-a <-2,2<ba -1≤3.∴2a -2<b ≤3a -3.∴{ 3a -3≥b >0,a -2<b <a +1,∴{ a >1,a <3,∴1<a <3. 答案 C赏析 本题考查了一元二次不等式知识灵活地运用.。
高中数学必修5常考题型:一元二次不等式及其解法(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除2一元二次不等式及其解法(复习课)【常考题型】题型一、简单的分式不等式【例1】 解下列不等式(1)x +21-x <0;(2)x +1x -2≤2. [解] (1)由x +21-x <0,得x +2x -1>0, 此不等式等价于(x +2)(x -1)>0,∴原不等式的解集为{x |x <-2或x >1}.(2)法一:移项得x +1x -2-2≤0, 左边通分并化简有-x +5x -2≤0,即x -5x -2≥0, 它的同解不等式为⎩⎪⎨⎪⎧ x -2x -5≥0,x -2≠0, ∴x <2或x ≥5.∴原不等式的解集为{x |x <2或x ≥5}.法二:原不等式可化为x -5x -2≥0, 此不等式等价于⎩⎪⎨⎪⎧ x -5≥0,x -2>0① 或⎩⎪⎨⎪⎧ x -5≤0,x -2<0,②解①得x ≥5,解②得x <2,∴原不等式的解集为{x |x <2或x ≥5}.【类题通法】1.对于比较简单的分式不等式,可直接转化为一元二次不等式或一元一次不等式组求解,但要注意分母不为零.2.对于不等号右边不为零的较复杂的分式不等式,先移项再通分(不要去分母),使之转化为不等号右边为零,然后再用上述方法求解.【对点训练】3 1.解下列不等式:(1)x +23-x ≥0; (2)2x -13-4x>1. 解:(1)原不等式等价于⎩⎪⎨⎪⎧ x +23-x ≥0,3-x ≠0,即⎩⎪⎨⎪⎧ x +2x -3≤0,x ≠3-2≤x <3.∴原不等式的解集为{x |-2≤x <3}.(2)原不等式可化为2x -13-4x -1>0,即3x -24x -3<0. 等价于(3x -2)(4x -3)<0.∴23<x <34. ∴原不等式的解集为{x |23<x <34}. 题型二、不等式中的恒成立问题【例2】 关于x 的不等式(1+m )x 2+mx +m <x 2+1对x ∈R 恒成立,求实数m 的取值范围.[解] 原不等式等价于mx 2+mx +m -1<0,对x ∈R 恒成立,当m =0时,0·x 2+0·x -1<0对x ∈R 恒成立.当m ≠0时,由题意,得⎩⎪⎨⎪⎧ m <0,Δ=m 2-4mm -1<0⎩⎪⎨⎪⎧ m <0,3m 2-4m >0⎩⎪⎨⎪⎧ m <0,m <0,或m >43m <0.综上,m 的取值范围为m ≤0.【类题通法】不等式对任意实数x 恒成立,就是不等式的解集为R ,对于一元二次不等式ax 2+bx +c >0,它的解集为R 的条件为⎩⎪⎨⎪⎧a >0,Δ=b 2-4ac <0;4一元二次不等式ax 2+bx +c ≥0,它的解集为R 的条件为⎩⎪⎨⎪⎧ a >0,Δ=b 2-4ac ≤0;一元二次不等式ax 2+bx +c >0的解集为的条件为⎩⎪⎨⎪⎧ a <0,Δ≤0.【对点训练】2.若关于x 的不等式ax 2+2x +2>0在R 上恒成立,求实数a 的取值范围.解:当a =0时,原不等式可化为2x +2>0,其解集不为R ,故a =0不满足题意,舍去; 当a ≠0时,要使原不等式的解集为R ,只需解得a >12. 综上,所求实数a 的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,+∞. 题型三、一元二次不等式的实际应用【例3】 某农贸公司按每担200元收购某农产品,并按每100元纳税10元(又称征税率为10个百分点),计划可收购a 万担,政府为了鼓励收购公司多收购这种农产品,决定将征税率降低x (x ≠0)个百分点,预测收购量可增加2x 个百分点.(1)写出税收y (万元)与x 的函数关系式;(2)要使此项税收在税率调节后,不少于原计划税收的83.2%,试确定x 的取值范围.[解] (1)降低税率后的税率为(10-x )%,农产品的收购量为a (1+2x %)万担,收购总金额为200a (1+2x %).依题意得,y =200a (1+2x %)(10-x )%=150a (100+2x )(10-x )(0<x <10). (2)原计划税收为200a ·10%=20a (万元).依题意得,150a (100+2x )(10-x )≥20a ×83.2%, 化简得x 2+40x -84≤0,∴-42≤x ≤2.又∵0<x <10,∴0<x ≤2.∴x 的取值范围是{x |0<x ≤2}.【类题通法】5用一元二次不等式解决实际问题的操作步骤是:(1)理解题意,搞清量与量之间的关系;(2)建立相应的不等关系,把实际问题抽象为数学中的一元二次不等式问题;(3)解这个一元二次不等式,得到实际问题的解.【对点训练】3.某校园内有一块长为800 m ,宽为600 m 的长方形地面,现要对该地面进行绿化,规划四周种花卉(花卉带的宽度相同),中间种草坪,若要求草坪的面积不小于总面积的一半,求花卉带宽度的范围.解:设花卉带的宽度为x m ,则中间草坪的长为(800-2x ) m ,宽为(600-2x ) m .根据题意可得(800-2x )(600-2x )≥12×800×600,整理得x 2-700x +600×100≥0,即(x -600)(x -100)≥0,所以0<x ≤100或x ≥600,x ≥600不符合题意,舍去.故所求花卉带宽度的范围为(0,100] m.【练习反馈】1.若集合A ={x |-1≤2x +1≤3},B ={x |x -2x ≤0},则A ∩B =( ) A .{x |-1≤x <0}B .{x |0<x ≤1}C .{x |0≤x ≤2}D .{x |0≤x ≤1}解析:选B ∵A ={x |-1≤x ≤1},B ={x |0<x ≤2},∴A ∩B ={x |0<x ≤1}.2.已知不等式x 2+ax +4<0的解集为空集,则a 的取值范围是( )A .-4≤a ≤4B .-4<a <4C .a ≤-4或a ≥4D .a <-4或a >4 解析:选A 依题意应有Δ=a 2-16≤0,解得-4≤a ≤4,故选A.3.不等式x +1x ≤3的解集为________. 解析:x +1x ≤3x +1x -3≤02x -1x ≥0x (2x -1)≥0且x ≠0x <0或x ≥12. 答案:⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x <0或x ≥12 4.若函数f (x )=log 2(x 2-2ax -a )的定义域为R ,则a 的取值范围为________.解析:已知函数定义域为R ,即x 2-2ax -a >0对任意x∈R恒成立.∴Δ=(-2a)2+4a<0.解得-1<a<0.答案:(-1,0)5.你能用一根长为100 m的绳子围成一个面积大于600 m2的矩形吗解:设围成的矩形一边的长为x m,则另一边的长为(50-x) m,且0<x<50.由题意,得围成矩形的面积S=x(50-x)>600,即x2-50x+600<0,解得20<x<30.所以,当矩形一边的长在(20,30)的范围内取值时,能围成一个面积大于600 m2的矩形.6。
一元二次不等式及其解法(一)【知识梳理】1.一元二次不等式我们把只含有一个未知数,并且未知数的最高次数是2的不等式,称为一元二次不等式,即形如ax2+bx +c >0(≥0)或ax2+bx +c <0(≤0)(其中a ≠0)的不等式叫做一元二次不等式.2.一元二次不等式的解与解集使一元二次不等式成立的x 的值,叫做这个一元二次不等式的解,其解的集合,称为这个一元二次不等式的解集.3.一元二次不等式与相应的二次函数及一元二次方程的关系如表 判别式Δ=b2-4ac Δ>0Δ=0Δ<0一元二次方程ax2+bx +c =0(a>0)的根有两相异实根x1,x2,(x1<x2)有两相等实根x1=x2=-b2a没有实数根二次函数y =ax2+bx +c (a>0)的图象ax2+bx +c>0(a>0)的解集 错误!或x>x2}⎩⎨⎧⎭⎬⎫x|x ≠-b 2aRax2+bx +c<0(a>0)的解集 {}x|x1<x<x2∅ ∅题型一、一元二次不等式的解法【例1】解下列不等式: (1)2x2+7x +3>0; (2)x2-4x -5≤0; (3)-4x2+18x -814≥0;(4)-12x2+3x -5>0;(5)-2x2+3x -2<0.[解] (1)因为Δ=72-4×2×3=25>0,所以方程2x2+7x +3=0有两个不等实根x1=-3,x2=-12.又二次函数y =2x2+7x +3的图象开口向上,所以原不等式的解集为{x|x >-12,或x<-3}.(2)原不等式可化为(x -5)(x +1)≤0,所以原不等式的解集为{x|-1≤x ≤5}.(3)原不等式可化为⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -922≤0,所以原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x|x =94.(4)原不等式可化为x2-6x +10<0,Δ=(-6)2-40=-4<0,所以方程x2-6x +10=0无实根,又二次函数y =x2-6x +10的图象开口向上,所以原不等式的解集为∅.(5)原不等式可化为2x2-3x +2>0,因为Δ=9-4×2×2=-7<0,所以方程2x2-3x +2=0无实根,又二次函数y =2x2-3x +2的图象开口向上,所以原不等式的解集为R.【类题通法】解一元二次不等式的一般步骤(1)通过对不等式变形,使二次项系数大于零; (2)计算对应方程的判别式;(3)求出相应的一元二次方程的根,或根据判别式说明方程没有实根; (4)根据函数图象与x 轴的相关位置写出不等式的解集. 【对点训练】 1.解下列不等式:(1)x2-5x -6>0;(2)-x2+7x>6.(3)(2-x)(x +3)<0;(4)4(2x2-2x +1)>x(4-x). 解:(1)方程x2-5x -6=0的两根为x1=-1, x2=6.结合二次函数y =x2-5x -6的图象知,原不等式的解集为{x|x<-1或x>6}. (2)原不等式可化为x2-7x +6<0. 解方程x2-7x +6=0得,x1=1,x2=6.结合二次函数y =x2-7x +6的图象知,原不等式的解集为 {x|1<x<6}.(3)原不等式可化为(x -2)(x +3)>0. 方程(x -2)(x +3)=0两根为2和-3.结合二次函数y =(x -2)(x +3)的图象知,原不等式的解集为{x|x<-3或x>2}. (4)由原不等式得8x2-8x +4>4x -x2. ∴原不等式等价于9x2-12x +4>0.解方程9x2-12x +4=0,得x1=x2=23.结合二次函数y =9x2-12x +4的图象知,原不等式的解集为{x|x ≠23}.题型二、解含参数的一元二次不等式【例2】解关于x 的不等式x2+(1-a)x -a <0.[解]方程x2+(1-a)x -a =0的解为x1=-1,x2=a ,函数y =x2+(1-a)x -a 的图象开口向上,则当a <-1时,原不等式解集为{x|a <x <-1};当a =-1时,原不等式解集为∅;当a >-1时,原不等式解集为{x|-1<x <a}. 【类题通法】解含参数的一元二次不等式时:(1)若二次项系数含有参数,则需对二次项系数大于0与小于0进行讨论; (2)若求对应一元二次方程的根需用公式,则应对判别式Δ进行讨论; (3)若求出的根中含有参数,则应对两根的大小进行讨论. 【对点训练】2.解关于x 的不等式:ax2-(a -1)x -1<0(a ∈R). 解:原不等式可化为: (ax +1)(x -1)<0, 当a =0时,x <1,当a >0时⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1a (x -1)<0 ∴-1a <x <1.当a =-1时,x ≠1,当-1<a <0时,⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1a (x -1)>0, ∴x >-1a 或x <1.当a <-1时,-1a <1,∴x >1或x <-1a ,综上原不等式的解集是:当a =0时,{x|x <1};当a >0时,⎩⎨⎧⎭⎬⎫x|-1a <x <1;当a =-1时,{x|x ≠1}; 当-1<a <0时,⎩⎨⎧⎭⎬⎫x|x <1或x >-1a .当a <-1时,⎩⎨⎧⎭⎬⎫x|x <-1a 或x >1, 题型三、一元二次不等式与相应函数、方程的关系【例3】已知关于x 的不等式x2+ax +b <0的解集为{x|1<x <2},求关于x 的不等式bx2+ax +1>0的解集.[解]∵x2+ax +b <0的解集为{x|1<x <2}, ∴1,2是x2+ax +b =0的两根.由韦达定理有⎩⎪⎨⎪⎧-a =1+2,b =1×2,得⎩⎪⎨⎪⎧a =-3,b =2,代入所求不等式,得2x2-3x +1>0.由2x2-3x +1>0⇔(2x -1)(x -1)>0⇔x <12或x >1.∴bx2+ax +1>0的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,12∪(1,+∞). 【类题通法】1.一元二次不等式ax2+bx +c >0(a ≠0)的解集的端点值是一元二次方程ax2+bx +c =0的根,也是函数y =ax2+bx +c 与x 轴交点的横坐标.2.二次函数y =ax2+bx +c 的图象在x 轴上方的部分,是由不等式ax2+bx +c >0的x 的值构成的;图象在x 轴下方的部分,是由不等式ax2+bx +c <0的x 的值构成的,三者之间相互依存、相互转化.【对点训练】3.已知方程ax2+bx +2=0的两根为-12和2.(1)求a 、b 的值;(2)解不等式ax2+bx -1>0.解:(1)∵方程ax2+bx +2=0的两根为-12和2,由根与系数的关系,得⎩⎪⎨⎪⎧-12+2=-b a,-12×2=2a .解得a =-2,b =3.(2)由(1)知,ax2+bx -1>0可变为-2x2+3x -1>0, 即2x2-3x +1<0,解得12<x <1.∴不等式ax2+bx -1>0的解集为{x|12<x <1}.【练习反馈】1.不等式x(2-x)>0的解集为( ) A .{x|x >0} B .{x|x <2} C .{x|x >2或x <0}D .{x|0<x <2}解析:选D 原不等式化为x(x -2)<0,故0<x <2. 2.已知集合M ={x|x2-3x -28≤0},N ={x|x2-x -6>0}, 则M ∩N 为( )A .{x|-4≤x <-2或3<x ≤7}B .{x|-4<x ≤-2或3≤x <7}C .{x|x ≤-2或x >3}D .{x|x <-2或x ≥3}解析:选A ∵M ={x|x2-3x -28≤0} ={x|-4≤x ≤7},N ={x|x2-x -6>0}={x|x <-2或x >3}, ∴M ∩N ={x|-4≤x <-2或3<x ≤7}.3.二次函数y =x2-4x +3在y <0时x 的取值范围是________. 解析:由y <0得x2-4x +3<0, ∴1<x <3 答案:(1,3)4.若不等式ax2+bx +2>0的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x|-12<x <2,则实数a =________,实数b =________.解析:由题意可知-12,2是方程ax2+bx +2=0的两个根.由根与系数的关系得⎩⎪⎨⎪⎧-12+2=-b a,-12×2=2a ,解得a =-2,b =3. 答案:-23 5.解下列不等式: (1)x(7-x)≥12; (2)x2>2(x -1).解:(1)原不等式可化为x2-7x +12≤0,因为方程x2-7x +12=0的两根为x1=3,x2=4, 所以原不等式的解集为{x|3≤x ≤4}. (2)原不等式可以化为x2-2x +2>0,因为判别式Δ=4-8=-4<0,方程x2-2x +2=0无实根,而抛物线y =x2-2x +2的图象开口向上,所以原不等式的解集为R.。
3.2一元二次不等式及其解法3.2.1一元二次不等式的概念和一元二次不等式解法从容说课本节课是人民教育出版社A版必修数学5第三章不等式第二大节3.2一元二次不等式及其解法的第一节课.一元二次不等式及其解法教学分为三个学时,第一个学时先由师生共同分析日常生活中的实际问题来引出一元二次不等式及其解法中的一些基本概念、求解一元二次不等式的步骤、求解一元二次不等式的程序框图.确定一元二次不等式的概念和解法,以此激发学生对科学的探究精神和严肃认真的科学态度.通过具体例题的分析和求解,在这些例题中设置思考项,让学生探究,层层铺设,以便让学生深刻理解一元二次不等式的概念,有利于一元二次不等式的解法的教学.讲述完一元二次不等式的概念后,再回归到先前的具体事例,总结一元二次不等式解法与二次函数的关系和一元二次不等式解法的步骤,由学生用表格将一元二次不等式解法与二次函数的数形关系的对应关系用图表形式表示出来;然后用一个程序框图把求解一般一元二次不等式的过程表示出来,根据这些图表,得出一元二次不等式解法与二次函数的关系两者之间的区别与联系,再辅以新的例题巩固.整个教学过程,探究一元二次不等式的概念,揭示一元二次不等式解法与二次函数的关系本质,引出一元二次不等式解法的步骤和过程,并及时加以巩固,同时让学生体验数学的奥秘与数学美,激发学生的学习兴趣.教学重点1.从实际问题中抽象出一元二次不等式模型.2.围绕一元二次不等式的解法展开,突出体现数形结合的思想.教学难点理解二次函数、一元二次方程与一元二次不等式的关系.教具准备多媒体及课件,幻灯片三张三维目标一、知识与技能1.经历从实际情景中抽象出一元二次不等式模型的过程;2.通过函数图象了解一元二次不等式与二次函数、一元二次方程的联系;3.会解一次二次不等式,对给定的一元二次不等式,尝试设计求解的程序框图.二、过程与方法1.采用探究法,按照思考、交流、实验、观察、分析、得出结论的方法进行启发式教学;2.发挥学生的主体作用,作好探究性实验;3.理论联系实际,激发学生的学习积极性.三、情感态度与价值观1.通过利用二次函数的图象来求解一元二次不等式的解集,培养学生的数形结合的数学思想;2.通过研究函数、方程与不等式之间的内在联系,使学生认识到事物是相互联系、相互转化的,树立辩证的世界观.教学过程导入新课师上网获取信息已经成为人们日常生活的重要组成部分,因特网服务公司(Internet Servi c e Provider)的任务就是负责将用户的计算机接入因特网,同时收取一定的费用.某同学要把自己的计算机接入因特网,现有两家ISP公司可供选择,公司A每小时收费1.5元;公司B的收费原则是在用户上网的第一小时内收费1.7元,第二小时内收费1.6元,以后每小时减少0.1元.(若用户一次上网时间超过17小时,按17小时计算)一般来说,一次上网时间不会超过17小时,所以,不妨一次上网时间总小于17小时,那么,一次上网在多长时间以内能够保证选择公司A比选择公司B所需费用少?假设一次上网x 小时,则A 公司收取的费用为1.5x ,那么B 公司收取的费用为多少?怎样得来? 生 结果是20)35(x x -元,因为是等差数列,其首项为1.7,公差为-0.1,项数为x 的和,即.20)35()1.0(2)1(7.1x x x x x -=--+师 如果能够保证选择A 公司比选择B 公司所需费用少,则如何列式? 生 由题设条件应列式为20)35(x x ->1.5x(0<x <17),整理化简得不等式x 2-5x <0.推进新课师 因此这个问题实际就是解不等式:x 2-5x <0的问题.这样的不等式就叫做一元二次不等式,它的解法是我们下面要学习讨论的重点.什么叫做一元二次不等式?含有一个未知数并且未知数的最高次数是二次的不等式叫做一元二次不等式,它的一般形式是a x 2+b x+c >0或a x 2+b x+c <0(a ≠0).例如2x 2-3x-2>0,3x 2-6x <-2,-2x 2+3<0等都是一元二次不等式. 那么如何求解呢?师 在初中,我们已经学习过一元一次方程和一元一次不等式的解法,以及一次函数的有关知识,那么一元一次方程、一元一次不等式以及一次函数三者之间有什么关系呢? 思考:对一次函数y=2x-7,当x 为何值时,y=0?当x 为何值时,y <0?当x 为何值时,y >0?它的对应值表与图象如下:x 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 y-3-2-1123由对应值表与图象(如上图)可知: 当x=3.5时,y=0,即2x-7=0;当x <3.5时,y <0,即2x-7<0;当x >3.5时,y >0,即2x-7>0.师 一般地,设直线y=a x+b 与x 轴的交点是(x 0,0),则有如下结果:(1)一元一次方程a x+b =0的解是x 0;(2)①当a >0时,一元一次不等式a x+b >0的解集是{x|x >x 0};一元一次不等式a x+b <0的解集是{x|x <x 0}.②当a <0时,一元一次不等式a x+b >0的解集是{x|x <x 0};一元一次不等式a x+b <0的解集是{x|x >x 0}.师 在解决上述问题的基础上分析,一次函数、一元一次方程、一元一次不等式之间的关系.能通过观察一次函数的图象求得一元一次不等式的解集吗? 生 函数图象与x 轴的交点横坐标为方程的根,不等式的解集为函数图象落在x 轴上方(下方)部分对应的横坐标.a >0 a <0一次函数 y=a x+b (a ≠0)的图象一元一次方程a x+b =0的解集 {x|x=a b -} {x|x=a b -} 一元一次不等式a x+b >0的解集 {x|x >a b-}{x|x <a b-}一元一次不等式a x+b <0的解集{x|x <ab-}{x|x >ab-}师 在这里我们发现一元一次方程、一元一次不等式与一次函数三者之间有着密切的联系.利用这种联系(集中反映在相应一次函数的图象上)我们可以快速准确地求出一元一次不等式的解集,类似地,我们能不能将现在要求解的一元二次不等式与二次函数联系起来讨论找到其求解方法呢?在初中学习二次函数时,我们曾解决过这样的问题:对二次函数y=x 2-5x ,当x 为何值时,y=0?当x 为何值时,y <0?当x 为何值时,y >0?当时我们又是怎样解决的呢? 生 当时我们是通过作出函数的图象,找出图象与x 轴的交点,通过观察来解决的. 二次函数y=x 2-5x 的对应值表与图象如下: x -1 0 1 2 3 4 5 6 y6-4-6-6-46由对应值表与图象(如上图)可知: 当x=0或x=5时,y=0,即x 2-5x=0;当0<x <5时,y <0,即x 2-5x <0; 当x <0或x >5时,y >0,即x 2-5x >0.这就是说,若抛物线y=x 2-5x 与x 轴的交点是(0,0)与(5,0), 则一元二次方程x 2-5x=0的解就是x 1=0,x 2=5.一元二次不等式x 2-5x <0的解集是{x|0<x <5};一元二次不等式x 2-5x >0的解集是{x|x <0或x >5}.[教师精讲]由一元二次不等式的一般形式知,任何一个一元二次不等式,最后都可以化为a x 2+b x+c >0或a x 2+b x+c <0(a >0)的形式,而且我们已经知道,一元二次不等式的解与其相应的一元二次方程的根及二次函数图象有关,即由抛物线与x 轴的交点可以确定对应的一元二次方程的解和对应的一元二次不等式的解集. 如何讨论一元二次不等式的解集呢?我们知道,对于一元二次方程a x 2+b x+c =0(a >0),设其判别式为Δ=b 2-4ac ,它的解按照Δ>0,Δ=0,Δ<0分为三种情况,相应地,抛物线y=a x 2+b x+c (a >0)与x 轴的相关位置也分为三种情况(如下图),因此,对相应的一元二次不等式a x 2+b x+c >0或a x 2+b x+c <0(a >0)的解集我们也分这三种情况进行讨论.(1)若Δ>0,此时抛物线y=a x 2+b x+c (a >0)与x 轴有两个交点〔图(1)〕,即方程a x 2+b x+c =0(a >0)有两个不相等的实根x 1,x 2(x 1<x 2),则不等式a x 2+b x+c >0(a >0)的解集是{x|x <x 1,或x >x 2};不等式a x 2+b x+c <0(a >0)的解集是{x|x 1<x <x 2}. (2)若Δ=0,此时抛物线y=a x 2+b x+c (a >0)与x 轴只有一个交点〔图(2)〕,即方程a x 2+b x+c =0(a >0)有两个相等的实根x 1=x 2=ab2-,则不等式a x 2+b x+c >0(a >0)的解集是{x|x≠ab2-};不等式a x 2+b x+c <0(a >0)的解集是. (3)若Δ<0,此时抛物线y=a x 2+b x+c (a >0)与x 轴没有交点〔图(3)〕,即方程a x 2+b x+c =0(a >0)无实根,则不等式a x 2+b x+c >0(a >0)的解集是R ;不等式a x 2+b x+c <0(a >0)的解集是.Δ=b 2-4ac Δ>0Δ=0Δ<0二次函数y=a x 2+b x+c (a >0)的图象a x 2+b x+c =0的根ab x 22.1∆≡±-=x 1=x 2=ab 2-∅a x 2+b x+c >0的解集 {x|x <x 1或x >x 2} {x|x≠ab 2-} Ra x 2+b x+c <0的解集 {x|x 1<x <x 2}∅ ∅对于二次项系数是负数(即a <0)的不等式,可以先把二次项系数化成正数,再求解. [知识拓展]【例1】 解不等式2x 2-5x-3>0. 生 解:因为Δ>0,2x 2-5x-3=0的解是x 1=-21,x 2=3.所以不等式的解集是{x|x <21-,或x >3}.【例2】 解不等式-3x 2+15x >12.生 解:整理化简得3x 2-15x+12<0.因为Δ>0,方程3x 2-15x+12=0的解是x 1=1,x 2=4,所以不等式的解集是{x|1<x <4}.【例3】 解不等式4x 2+4x+1>0.生 解:因为Δ=0,方程4x 2+4x+1=0的解是x 1=x 2=21-.所以不等式的解集是{x|x≠21-}.【例4】 解不等式-x 2+2x-3>0.生 解:整理化简,得x 2-2x+3<0.因为Δ<0,方程x 2-2x+3=0无实数解,所以不等式的解集是∅.师 由上述讨论及例题,可归纳出解一元二次不等式的程序吗? 生 归纳如下:(1)将二次项系数化为“+”:y=a x 2+b x+c >0(或<0)(a >0). (2)计算判别式Δ,分析不等式的解的情况:①Δ>0时,求根x 1<x 2,⎩⎨⎧≠.,0;,02121x x x y x x x x y <<则<若>或则>若②Δ=0时,求根x 1=x 2=x 0,⎪⎩⎪⎨⎧==∅∈≠.,0;,0;,000x x y x y x x y 则若则<若的一切实数则>若③Δ<0时,方程无解,⎩⎨⎧∅∈≤∈.,0;,0x y R x y 则若则>若(3)写出解集.师 说的很好.下面我们用一个程序框图把求解一元二次不等式的过程表示出来,请同学们将判断框和处理框中的空格填充完整. [学生活动过程][方法引导]上述过程以学生自主探究为主,教师起引导作用,充分体现学生的主体作用与新课程的理念.该过程中的思考、观察、探究起到层层铺设的作用,激起学生学习的兴趣与勇于探索的精神. 课堂小结1.一元二次不等式:含有一个未知数并且未知数的最高次数是二次的不等式叫做一元二次不等式,它的一般形式是a x 2+b x+c >0或a x 2+b x+c <0(a ≠0).2.求解一元二次不等式的步骤和解一元二次不等式的程序. 布置作业1.完成第90页的练习.2.完成第90页习题3.2第1题.板书设计一元二次不等式的概念和一元二次不等式解法多媒体演示区一元二次不等式概念一元二次不等式解题步骤例题。
教学设计学段:高中学科:数学课题:含参数的一元二次不等式的解法含参数的一元二次不等式解法一、教学目标1.知识目标:在一元二次不等式的解法学习的基础上,使学生掌握解含参数的一元二次不等式时分类讨论的标准有三个:二次项系数、判别式、根的大小,在具体题目中根据要求准确解决问题。
2.能力目标:通过图像法渗透数形结合、分类讨论,化归等数学思想,培养学生动手能力,观察分析能力,抽象概括等能力,提升学生逻辑推理、数学抽象及数学运算等学科核心素养。
3.情感、态度与价值观目标:通过学生对参数不重不漏的讨论,培养学生理性思维,激发学生超越自我的潜力,提高数学学习兴趣。
二、学情分析在本节课之前学生学习了一般的一元二次不等式的解法,了解了一元二次方程、二次函数及一元二次不等式间的关系,本节课利用讲授法,结合数形结合思想,将知识具体化、实际化,这样既体现本节课的教学重点,又突破教学难点。
三、教学重、难点重点 : 使学生掌握含参数的一元二次不等式的解法。
难点 : 数形结合、分类讨论、等价转换等数学思想的应用和理解,以及分类讨论的标准。
四、教学过程设计(一)复习回顾1.一元二次不等式的解题步骤:一化(将一元二次不等式化为一端为0,而且二次项系数为正的不等式);→二求(求对应方程的∆,进而求出对应方程的根);→三画(画出对应二次函数的图象,标根);→四写(根据二次函数图象,数形结合,写出不等式的解集)。
(二)新知探究1.含参数的一元二次不等式的解题步骤在解含参数的一元二次型不等式时,由于参数取值的不同会导致不等式解集的不同,因此需对参数进行分类讨论,为做到不重不漏,需考虑:(1)关于不等式类型的讨论:对二次项系数a>0, a=0, a<0的讨论;(2)关于对应方程的根讨论:对判别式∆>0, ∆=0, ∆<0讨论;(3)关于对应方程根大小的讨论:x1 >x2,x1=x2,x1<x2。
2.例题讲解例题1:解关于x的不等式ax2-(a+1)x+1<0.分析:(1)因为二次项系数含有参数a,所以先对二次项系数分类,分a=0与a≠0两大类;(2)当不等式为一元二次不等式时,对其∆进行讨论,确定不等式对应方程根的个数情况;(3)因为对应方程根1/a中含有参数a,因此要对两根1与1/a的大小分类讨论。
一元二次不等式教学设计一、教材分析:本节课是人教A版数学(必修5)第三章第二节第一部分内容,是初中一元一次不等式的解法、一元二次方程的根在知识上的延伸和发展,是《不等式》的核心内容。
同时,这部分内容较好地反映了方程、不等式、函数知识的内在联系和相互转化,蕴含着归纳、转化、数形结合、分类讨论等丰富的数学思想方法,能较好地培养学生的观察能力、概括能力、探究能力及创新意识,它还可渗透到中学数学的几乎所有领域中,对今后的学习起着十分重要的作用。
二、学生现状分析现阶段高中生已经掌握了一元一次不等式(组)的解法,一元二次方程的求根等基础知识,有着良好的知识基础;而且他们通过初中的学习心智发育逐渐成熟,发散思维习惯和方式已初步养成,具备了一定的数形结合的思想,有着较好的观察与总结、化归、探究能力。
三、核心素养分析根据教学大纲的要求及教材内容地位的分析,结合学生实际学习水平制定本节课教学的核心素养如下:1.知识与能力素养:(1)掌握看图像找解集的方法,并能熟练应用一元二次不等式的解法。
(2)正确理解一元二次方程、一元二次不等式和二次函数三者的关系,探求一元二次不等式的解法。
2.过程与方法素养:通过看图像找解集,培养学生从“从形到数”的转化能力,“由具体到抽象”、“从特殊到一般”的归纳概括能力。
3.情感态度与价值观素养:(1)通过对解不等式过程中“等”与“不等”对立统一关系的认识,向学生逐步渗透辩证唯物主义思想。
(2)创设问题情景,激发学生观察、分析、探求的学习激情、强化学生参与意识及主体作用。
四教学重点难点重点:熟练掌握一元二次不等式的解法;难点:正确理解一元二次方程、一元二次不等式和二次函数三者的关系,探求一元二次不等式的解法。
五、教法与学法确定了课堂教学的重点和难点后,在设计教学时,我的策略如下:以“诱思引控教学法”为主要教学方法;以现代多媒体为辅助教学手段;充分体现课堂教学中“教师为主导,学生为主体”的教学关系和“以人为本,以学定教”的教学理念。
一元二次不等式及其解法教学重点: 正确理解一元二次不等式的解法;掌握一元二次不等式的不等式的解法;理解二次函数、一元二次方程、一元二次不等式之间的关系;教学难点: 理解二次函数、一元二次方程及一元二次不等式之间的关系。
1. 一元二次不等式(1) 一元二次不等式的定义:一般地,含有1个未知数,且未知数的最高次数为2的整式不等式,叫做一元二次等式;(2) 一元二次不等式的解集:使某个一元二次不等式成立的未知数的取值集合叫做这个一元二次不等式的解集;(3) 同解不等式:如果两个不等式的解集相同,那么这两个不等式叫做同解不等式。
2. 一元二次不等式与相应的函数、方程之间的关系对于一元二次方程()200ax bx c a ++=>设24b ac ∆=-它的解按0,0,0∆>∆<∆=可分为三种情况,列表如下:0>∆0=∆0<∆c bx ax y ++=2c bx ax y ++=2c bx ax y ++=23.一元二次不等式的解法步骤(1)对不等式进行变形,使一端为0,且二次项系数大于0;(2)计算相应方程的根的判别式;(3)当0∆>时,求出相应的一元二次方程的两根;(4)根据一元二次不等式解集的结构,写出其解集。
注:若不等式左侧可因式分解,则可转化为一元一次不等式组求解。
(一看,二算,三写)4.含参数的一元二次不等式的解法(1)二次项系数含参数时,根据一元二次不等式的标准形式需要化二次项系数为正,所以要对参数讨论;(2)解∆得过程中,若∆表达式含有参数且参数的取值影响∆的符号,这时根据∆的符号确定的需要,对参数进行讨论;(3)方程的两根表达式中如果有参数,需要对参数讨论才能确定根的大小,这时要对参数进行讨论。
5.不等式的恒成立问题(1)结合二次函数的图像和性质用判别式法,当x的取值为全体实数时,一般用此法;(2)从函数的最值入手考虑,如大于零恒成立可转化为最小值大于零;(3)能分离变量的尽量把参数和变量分离出来;(4)数形结合,结合图形进行分析,从整体上把握图形。
一元二次不等式及其解法[考点梳理]1.解不等式的有关理论(1)若两个不等式的解集相同,则称它们是;(2)一个不等式变形为另一个不等式时,若两个不等式是同解不等式,这种变形称为不等式的; (3)解不等式变形时应进行同解变形;解不等式的结果,一般用集合表示. 2.一元一次不等式解法任何一个一元一次不等式经过不等式的同解变形后,都可以化为ax >b (a ≠0)的形式.当a >0时,解集为_______;当a <0时,解集为.若关于x 的不等式ax >b 的解集是R ,则实数a ,b 满足的条件是_______.3.一元二次不等式及其解法(1)我们把只含有一个未知数,并且未知数的最高次数是2的不等式,称为__________不等式. (2)使某个一元二次不等式成立的x 的值叫做这个一元二次不等式的解,一元二次不等式所有的解组成的集合叫做一元二次不等式的________.(3)若一元二次不等式经过同解变形后,化为一元二次不等式ax 2+bx +c >0(或ax 2+bx +c <0)(其中a >0)的形式,其对应的方程ax 2+bx +c =0有两个不相等的实根x 1,x 2,且x 1<x 2(此时Δ=b 2-4ac >0),则可根据“大于号取,小于号取”求解集.(4)一元二次不等式的解:函数与不等式 Δ>0 Δ=0 Δ<0二次函数y =ax 2+bx +c (a >0)的图象一元二次方程ax 2+bx +c =0(a >0)的根 有两相异实根 x 1,x 2(x 1<x 2)有两相等实根x 1=x 2=-b2a无实根 ax 2+bx +c >0(a >0)的解集 ① ② Rax 2+bx +c <0(a >0)的解集 {x |x 1<x <x 2}∅③(1)化分式不等式为标准型.方法:移项,通分,右边化为0,左边化为f (x )g (x )的形式.(2)将分式不等式转化为整式不等式求解,如:f (x )g (x )>0 ⇔ f (x )g (x )>0;f (x )g (x )<0 ⇔ f (x )g (x )<0;f (x )g (x )≥0 ⇔ ⎩⎨⎧f (x )g (x )≥0,g (x )≠0;f (x )g (x )≤0 ⇔ ⎩⎨⎧f (x )g (x )≤0,g (x )≠0.[基础自测]已知集合A ={x |x 2-2x -3≥0},B ={x |-2≤x <2},则A ∩B =( ) A .[-2,-1] B .[-1,2) C .[-1,1] D .[1,2)设f (x )=x 2+bx +1且f (-1)=f (3),则f (x )>0的解集为( ) A .{x |x ∈R} B .{x |x ≠1,x ∈R} C .{x |x ≥1} D .{x |x ≤1}已知-12<1x <2,则x 的取值范围是( )A .(-2,0)∪⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,2 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-12∪(2,+∞) D .(-∞,-2)∪⎝ ⎛⎭⎪⎫12,+∞不等式2x 2-x <4的解集为____________.若一元二次不等式2kx 2+kx -38<0对一切实数x 都成立,则k 的取值范围为________.[典例解析]类型一 一元一次不等式的解法已知关于x 的不等式(a +b )x +2a -3b <0的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-13,则关于x 的不等式(a -3b )x +b -2a >0的解集为________.小结:一般地,一元一次不等式都可以化为ax >b (a ≠0)的形式.挖掘隐含条件a +b >0且3b -2aa +b=-13是解本题的关键. 解关于x 的不等式:(m 2-4)x <m +2.类型二 一元二次不等式的解法解下列不等式:(1)x 2-7x +12>0; (2)-x 2-2x +3≥0; (3)x 2-2x +1<0; (4)x 2-2x +2>0.小结:解一元二次不等式的步骤:(1)将二次项系数化为正数;(2)解相应的一元二次方程;(3)根据一元二次方程的根,结合不等号的方向画图;(4)写出不等式的解集.容易出现的错误有:①未将二次项系数化正,对应错标准形式;②解方程出错;③结果未按要求写成集合.关于x 的不等式x 2-(a +1)x +a <0的解集中,恰有3个整数,则实数a 的取值范围是________.类型三 二次不等式、二次函数及二次方程的关系已知不等式ax 2+bx +2>0的解集为{x |-1<x <2},则不等式2x 2+bx +a <0的解集为( )A.⎩⎨⎧⎭⎬⎫xx <-1或x >12 B.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-1<x <12 C .{x |-2<x <1} D .{x |x <-2或x >1}小结: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.已知不等式ax 2+bx +c >0的解集为{x |2<x <3},则不等式cx 2-bx +a >0的解集为________.类型四 含有参数的一元二次不等式解关于x 的不等式:mx 2-(m +1)x +1<0.小结:当x 2的系数是参数时,首先对它是否为零进行讨论,确定其是一次不等式还是二次不等式,即对m ≠0与m =0进行讨论,这是第一层次;第二层次:x 2的系数正负(不等号方向)的不确定性,对m <0与m >0进行讨论;第三层次:1m 与1大小的不确定性,对m <1、m >1与m =1进行讨论.解关于x 的不等式ax 2-2≥2x -ax (a ∈R).类型五 分式不等式的解法(1)不等式x -12x +1≤1的解集为________. (2)不等式x -2x 2+3x +2>0的解集为______.小结:分式不等式可以先转化为简单的高次不等式,再利用数轴标根法写出不等式的解集,如果该不等式有等号,则要注意分式的分母不能为零.※用“数轴标根法”解不等式的步骤:(1)移项:根据不等式的性质对不等式进行移项,使得右端为0,化为不等式的标准形式(注意:一定要保证x 的最高次幂的项的系数为正数).(2)求根:就是求出不等式所对应的方程的所有根.①若是整式不等式,将其分解因式,求出所有根;②若是分式不等式,用积和商的符号法则,将其转化为整式不等式,再求出所有根.(3)标根:在数轴上按从左到右(由小到大)依次标出各根(不需标出准确位置,只需标出相对位置即可).(4)画穿根线:从数轴“最右根”的右上方向左下方画线,穿过此根,再往左上方穿过“次右根”,一上一下依次穿过各根.但画线时遇偶重根不穿过(即线画至此根时,不穿过此根,而向左依次穿过其余的根),遇奇重根要穿过,可用口诀:“奇穿偶不穿”来记忆.(5)写出不等式的解集:若不等号为“>”,则取数轴上方穿根线以内的范围;若不等号为“<”,则取数轴下方穿根线以内的范围;若不等式中含有“=”号,就连根一同取,但若是分式不等式,写解集时要考虑分母不能为零.(1)若集合A ={x |-1≤2x +1≤3}, B =⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x -2x ≤0,则A ∩B =( )A .{x |-1≤x <0}B .{x |0<x ≤1}C .{x |0≤x ≤2}D .{x |0≤x ≤1}(2)不等式x -12x +1≤0的解集为( )A.⎝⎛⎦⎤-12,1B.⎣⎡⎦⎤-12,1C.⎝⎛⎭⎫-∞,-12∪[1,+∞)D.⎝⎛⎦⎤-∞,-12∪[1,+∞)类型六 和一元二次不等式有关的恒成立问题(1)若不等式x 2+ax +1≥0对于一切x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤0,12成立,则实数a 的最小值为( )A .0B .-2C .-52D .-3(2)已知对于任意的a ∈[-1,1],函数f (x )=x 2+(a -4)x +4-2a 的值总大于0,则x 的取值范围是( )A .1<x <3B .x <1或x >3C .1<x <2D .x <1或x >2小结:(1)一元二次不等式恒成立问题,对于x 变化的情形,解法一利用参变量分离法,化成a >f (x )(a <f (x ))型恒成立问题,再利用a >f (x )max (a <f (x )min ),求出参数范围.解法二化归为二次函数,由于是轴动区间定,结合二次函数对称轴与定义域的位置关系、单调性等相关知识,求出参数范围.(2)对于参数变化的情形,大多利用参变量转换法,即参数转换为变量;变量转换为参数,把关于x 的二次不等式转换为关于a 的一次不等式,化繁为简,然后再利用一次函数的单调性,求出x 的取值范围.(1)若不等式a ·4x -2x +1>0对一切x ∈R 恒成立,则实数a 的取值范围是________. (2)对于满足|a |≤2的所有实数a ,使不等式x 2+ax +1>2x +a 成立的x 的取值范围为________.类型七 二次方程根的讨论若方程2ax 2-x -1=0在(0,1)内有且仅有一解,则a 的取值范围是( ) A .(-∞,-1) B .(1,+∞) C .(-1,1) D .[0,1)小结:本题考查一元二次方程的根的分布与系数的关系,画出相应函数的图象后“看图说话”,主要从以下四个方面分析:①开口方向;②判别式;③区间端点函数值的正负;④对称轴x =-b2a与区间端点的关系.本书2.4节有较详细的讨论,可参看.已知二次函数f (x )=ax 2-(a +2)x +1(a ∈Z),且函数f (x )在(-2,-1)上恰有一个零点,则不等式f (x )>1的解集为________.类型八 一元二次不等式的应用甲厂以x 千克/小时的速度匀速生产某种产品(生产条件要求1≤x ≤10),每小时可获得利润是100⎝ ⎛⎭⎪⎫5x +1-3x 元.(1)要使生产该产品2小时获得的利润不低于3 000元,求x 的取值范围;(2)要使生产900千克该产品获得的利润最大,问:甲厂应该选取何种生产速度?并求最大利润.小结:和一元二次不等式有关的实际应用题是高考考查的重点,这类题目往往与实际生活结合紧密,应予以重视.某商品每件成本价为80元,售价为100元,每天售出100件.若售价降低x成(1成=10%),售出商品数量就增加85x成.要求售价不能低于成本价.(1)设该商店一天的营业额为y,试求y与x之间的函数关系式y=f(x),并写出定义域;(2)若要求该商品一天营业额至少为10 260元,求x的取值范围.[归纳小结]1.一元二次不等式ax2+bx+c>0(或ax2+bx+c<0)(a≠0)的解集的确定,受二次项系数a的符号及判别式Δ=b2-4ac的符号制约,且与相应的二次函数、一元二次方程有密切联系,可结合相应的函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象,数形结合求得不等式的解集;二次函数y=ax2+bx+c的值恒大于0的条件是a>0且Δ<0;若恒大于或等于0,则a>0且Δ≤0.若二次项系数中含参数且未指明该函数是二次函数时,必须考虑二次项系数为0这一特殊情形.2.解分式不等式要使一边为零;求解非严格分式不等式时,要注意分母不等于0,转化为不等式组.(注:形如f(x)g(x)≥0或f(x)g(x)≤0的不等式称为非严格分式不等式)3.解含参数的不等式的基本途径是分类讨论,能避免讨论的应设法避免讨论.对字母参数的逻辑划分要具体问题具体分析,必须注意分类不重、不漏、完全、准确.4.解不等式的过程,实质上是不等式等价转化的过程.因此保持同解变形是解不等式应遵循的基本原则.5.各类不等式最后一般都要化为一元一次不等式(组)或一元二次不等式(组)来解,这体现了转化与化归的数学思想.6.对给定的一元二次不等式,求解的程序框图是:[课后作业]1.不等式x -2x +1≤0的解集是( )A .(-∞,-1)∪(-1,2]B .[-1,2]C .(-∞,-1)∪[2,+∞)D .(-1,2] 2.不等式f (x )=ax 2-x -c >0的解集为{x |-2<x <1},则函数y =f (-x )的图象为( )3.已知一元二次不等式f (x )<0的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x <-1或x >12,则f (10x )>0的解集为( )A .{x |x <-1或x >lg2}B .{x |-1<x <lg2}C .{x |x >-lg2}D .{x |x <-lg2}4.在如图所示的锐角三角形空地中,欲建一个面积不小于300 m 2的内接矩形花园(阴影部分),则其边长x (单位:m )的取值范围是( )A .[15,20]B .[12,25]C .[10,30]D .[20,30]5.若关于x 的不等式2x 2-8x -4-a >0在(1,4)内有解,则实数a 的取值范围是( )A .(-∞,-12)B .(-4,+∞)C .(-12,+∞)D .(-∞,-4)6.若关于x 的方程3x 2-5x +a =0的一个根大于-2且小于0,另一个根大于1且小于3,则实数a 的取值范围是( )A .(-∞,2)B .(-12,+∞)C .(-22,0)D .(-12,0)7.不等式log 2⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x +6≤3的解集为________.8.已知a为正的常数,若不等式1+x≥1+x2-x2a对一切非负实数x恒成立,则a的最大值是____.9.若关于x的不等式x2-ax-a≤-3的解集不是空集,求实数a的取值范围.10.汽车在行驶中,由于惯性的作用,刹车后还要继续向前滑行一段距离才能停住,我们称这段距离为“刹车距离”.刹车距离是分析事故的一个重要因素.在一个限速为40 km/h的弯道上,甲、乙两辆车相向而行,发现情况不对,同时刹车,但还是相碰了.事后现场勘查测得甲车的刹车距离略超过12 m,乙车的刹车距离略超过10 m,又知甲、乙两种车型的刹车距离s(m)与车速x(km/h)之间分别有如下关系:s甲=0.1x+0.01x2,s乙=0.05x+0.005x2.问甲、乙两车有无超速现象?11.已知二次函数f(x)的二次项系数为a,且不等式f(x)>-2x的解集为(1,3).(1)若方程f(x)+6a=0有两个相等的实根,求f(x)的解析式;(2)若f(x)的最大值为正数,求a的取值范围.解关于x的不等式:a(x-1)x-2>1(a<1).。