高中数学第二章一元二次函数方程和不等式23二次函数与一元二次方程不等式讲义新人教A版必修第一册.docx

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高中数学第二章一元二次函数方程和不等式23二次函数与一元二次方程不等式讲义新人教A版必修第一册

2.3 二次函数与一元二次方程、不等式

最新课程标准:

(1)从函数观点看一元二次方程.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)从函数观点看一元二次不等式.①经历从实际情境中抽象出一元二次不等式的过程,了解一元二次不等式的现实意义.能借助一元二次函数求解一元二次不等式,并能用集合表示一元二次不等式的解集.②借助一元二次函数的图象,了解一元二次不等式与相应函数、方程的联系.

 

知识点 二次函数与一元二次方程、不等式的解

的对应关系

Δ>0

Δ=0

Δ<0

y=ax2+bx+c(a>0)的图象

ax2+bx+c=0(a>0)的根

有两个不相等的实数根x1,x2(x1

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|xx2}

{x|x≠-

}

R

ax2+bx+c<0(a>0)的解集

{x|x1

 一元二次不等式的解法:

(1)图象法:

一般地,当a>0时,解形如ax2+bx+c>0(≥0)或ax2+bx+c<0(≤0)的一元二次不等式,一般可分为三步:

①确定对应方程ax2+bx+c=0的解;②画出对应函数y=ax2+bx+c的图象简图;③由图象得出不等式的解集.

对于a<0的一元二次不等式,可以直接采取类似a>0时的解题步骤求解;也可以先把它化成二次项系数为正的一元二次不等式,再求解.

(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p0,则x>q或x

[教材解难]

教材P50思考

能.可以从2个角度来看

①函数的角度:

一元二次不等式ax2+bx+c>0表示二次函数y=ax2+bx+c的函数值大于0,图象在x轴的上方;一元二次不等式ax2+bx+c>0的解集即二次函数图象在x轴上方部分的自变量的取值范围.

②方程的角度:

一元二次不等式ax2+bx+c>0的解集的端点值是一元二次方程ax2+bx+c=0的根.

[基础自测]

 

1.下列不等式中是一元二次不等式的是(  )

A.a2x2+2≥0B.

<3

C.-x2+x-m≤0D.x3-2x+1>0

解析:

选项A中,a2=0时不符合;选项B是分式不等式;选项D中,最高次数为三次;只有选项C符合.

答案:

C

2.不等式x(x+1)≤0的解集为(  )

A.[-1,+∞)B.[-1,0)

C.(-∞,-1]D.[-1,0]

解析:

解不等式得-1≤x≤0,故选D.

答案:

D

3.函数y=

的定义域为(  )

A.[-7,1]

B.(-7,1)

C.(-∞,-7]∪[1,+∞)

D.(-∞,-7)∪(1,+∞)

解析:

由7-6x-x2>0,得x2+6x-7<0,即(x+7)(x-1)<0,所以-7

答案:

B

4.不等式1+2x+x2≤0的解集为________.

解析:

不等式1+2x+x2≤0化为(x+1)2≤0,解得x=-1.

答案:

{-1}

 

题型一 解不含参数的一元二次不等式[教材P52例1、2、3]

例1 

(1)求不等式x2-5x+6>0的解集.

(2)求不等式9x2-6x+1>0的解集.

(3)求不等式-x2+2x-3>0的解集.

【解析】 

(1)对于方程x2-5x+6=0,因为Δ>0,所以它有两个实数根.解得x1=2,x2=3.

画出二次函数y=x2-5x+6的图象(图1),结合图象得不等式x2-5x+6>0的解集为{x|x<2,或x>3}.

(2)对于方程9x2-6x+1=0,因为Δ=0,所以它有两个相等的实数根,解得x1=x2=

.

画出二次函数y=9x2-6x+1的图象(图2),结合图象得不等式9x2-6x+1>0的解集为

 

(3)不等式可化为x2-2x+3<0.

因为Δ=-8<0,所以方程x2-2x+3=0无实数根.

画出二次函数y=x2-2x+3的图象(图3).

结合图象得不等式x2-2x+3<0的解集为∅.

因此,原不等式的解集为∅.

因为方程x2-5x+6=0的根是函数y=x2-5x+6的零点,所以先求出x2-5x+6=0的根,再根据函数图象得到x2-5x+6>0的解集.

教材反思

我们以求解可化成ax2+bx+c>0(a>0)形式的不等式为例,用框图表示其求解过程.

跟踪训练1 解下列不等式:

(1)x2-7x+12>0;

(2)-x2-2x+3≥0;

(3)x2-2x+1<0;

(4)-2x2+3x-2<0.

解析:

(1)因为Δ=1>0,所以方程x2-7x+12=0有两个不等实根x1=3,x2=4.再根据函数y=x2-7x+12的图象开口向上,可得不等式x2-7x+12>0的解集是{x|x<3或x>4}.

(2)不等式两边同乘-1,原不等式可化为x2+2x-3≤0.因为Δ=16>0,所以方程x2+2x-3=0有两个不等实根x1=-3,x2=1.再根据函数y=x2+2x-3的图象开口向上,可得不等式-x2-2x+3≥0的解集是{x|-3≤x≤1}.

(3)因为Δ=0,所以方程x2-2x+1=0有两个相等的实根x1=x2=1.再根据函数y=x2-2x+1的图象开口向上,可得不等式x2-2x+1<0的解集为∅.

(4)原不等式可化为2x2-3x+2>0,因此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.

 

―→

题型二 三个“二次”之间的关系[经典例题]

例2 已知关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|2

【解析】 方法一 由不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|2

=-5,

=6.由a<0知c<0,

,故不等式cx2+bx+a<0,即x2+

x+

>0,即x2-

x+

>0,解得x<

或x>

,所以不等式cx2+bx+a<0的解集为

.

方法二 由不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|2

<0,故原不等式的解集为

.

 

 

方法归纳

一元二次不等式与其对应的函数与方程之间存在着密切的联系,在解决具体的数学问题时,要注意三者之间的相互联系,并在一定条件下相互转换.

(1)若一元二次不等式的解集为区间的形式,则区间的端点值恰是对应一元二次方程的根,要注意解集的形式与二次项系数的联系.

(2)若一元二次不等式的解集为R或∅,则问题可转化为恒成立问题,此时可以根据二次函数图象与x轴的交点情况确定判别式的符号,进而求出参数的范围.

跟踪训练2 已知一元二次不等式x2+px+q<0的解集为

,求不等式qx2+px+1>0的解集.

解析:

因为x2+px+q<0的解集为

,所以x1=-

与x2=

是方程x2+px+q=0的两个实数根,

由根与系数的关系得

解得

所以不等式qx2+px+1>0即为-

x2+

x+1>0,

整理得x2-x-6<0,解得-2

即不等式qx2+px+1>0的解集为{x|-2

 

题型三 含参数的一元二次不等式的解法[经典例题]

例3 解关于x的不等式2x2+ax+2>0.

【解析】 对于方程2x2+ax+2=0,其判别式Δ=a2-16=(a+4)(a-4).

①当a>4或a<-4时,Δ>0,方程2x2+ax+2=0的两根为x1=

(-a-

),x2=

(-a+

).

∴原不等式的解集为

.

②当a=4时,Δ=0,方程有两个相等实根,x1=x2=-1,

∴原不等式的解集为{x|x≠-1}.

③当a=-4时,Δ=0,方程有两个相等实根,x1=x2=1,

∴原不等式的解集为{x|x≠1}.

④当-4

 二次项系数为2,Δ=a2-16不是一个完全平方式,故不能确定根的个数,因此需对判别式Δ的符号进行讨论,确定根的个数.

方法归纳

含参数一元二次不等式求解步骤

(1)讨论二次项系数的符号,即相应二次函数图象的开口方向;

(2)讨论判别式的符号,即相应二次函数图象与x轴交点的个数;

(3)当Δ>0时,讨论相应一元二次方程两根的大小;

(4)最后按照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 解关于x的不等式x2-(a+a2)x+a3>0.

解析:

原不等式可变形为(x-a)·(x-a2)>0,则方程(x-a)(x-a2)=0的两个根为x1=a,x2=a2,

(1)当a<0时,有aa2,此时原不等式的解集为{x|xa2};

(2)当0a2,即xa,此时原不等式的解集为{x|xa};

(3)当a>1时,有a2>a,即xa2,此时原不等式的解集为{x|xa2};

(4)当a=0时,有x≠0;∴原不等式的解集为{x|x∈R且x≠0};

(5)当a=1时,有x≠1,此时原不等式的解集为{x|x∈R且x≠1};

综上可知:

当a<0或a>1时,原不等式的解集为{x|xa2};

当0a};

当a=0时,原不等式的解集为{x|x∈R且x≠0};

当a=1时,原不等式的解集为{x|x∈R且x≠1}.

 

题型四 一元二次不等式的实际应用[经典例题]

例4 某工厂的固定成本为3万元,该工厂每生产100台某产品的生产成本为1万元,设生产该产品x(百台),其总成本为g(x)万元(总成本=固定成本+生产成本),并且销售收入r(x)满足r(x)=

假定该产品产销平衡,根据上述统计规律求:

(1)要使工厂有盈利,产品数量x应控制在什么范围?

(2)工厂生产多少台产品时盈利最大?

【解析】 

(1)依题意得g(x)=x+3,设利润函数为f(x),则

f(x)=r(x)-g(x),所以f(x)=

要使工厂有盈利,则有f(x)>0,因为f(x)>0⇒

则3<x≤7或7<x<10.5,即3<x<10.5,所以要使工厂盈利,产品数量应控制在大于300台小于1050台的范围内.

(2)当3<x≤7时,f(x)=-0.5(x-6)2+4.5,故当x=6时,f(x)有最大值4.5,而当x>7时,f(x)<10.5-7=3.5,所以当工厂生产600台产品时盈利最大.

(1)求利润函数f(x)⇒解不等式f(x)>0⇒回答实际问题.

(2)根据第

(1)题所求范围,分类讨论求函数最值⇒回答实际问题.

方法归纳

解不等式应用题的四步骤

(1)审:

认真审题,把握问题中的关键量,找准不等关系.

(2)设:

引进数学符号,用不等式表示不等关系.

(3)求:

解不等式.

(4)答:

回答实际问题.

特别提醒:

确定答案时应注意变量具有的“实际含义”.

跟踪训练4 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.

解析:

(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)%

a(100+2x)(10-x)(0

(2)原计划税收为200a·10%=20a(万元).

依题意得,

a(100+2x)(10-x)≥20a×83.2%,

化简得x2+40x-84≤0,

∴-42≤x≤2.

又∵0<x<10,∴0<x≤2.

∴x的取值范围是{x|0<x≤2}.

 根据题意,列出各数量之间的关系表,如下:

原计划

降税后

价格(元/担)

200

200

税率

10%

(10-x)%(0

收购量(万担)

a

a(1+2x%)

收购总金额(万元)

200a

200·a(1+2x%)

税收y(万元)

200a·10%

200·a(1+2x%)(10-x)%

 

一、选择题

1.不等式3x2-2x+1>0的解集为(  )

A.

B.

C.∅D.R

解析:

因为Δ=(-2)2-4×3×1=-8<0,所以抛物线y=3x2-2x+1开口向上,与x轴无交点,故3x2-2x+1>0恒成立,即不等式3x2-2x+1>0的解集为R.

答案:

D

2.设m+n>0,则关于x的不等式(m-x)(n+x)>0的解集是(  )

A.{x|x<-n或x>m}B.{x|-n

C.{x|x<-m或x>n}D.{x|-m

解析:

不等式(m-x)(n+x)>0可化为(x-m)(x+n)<0,方程(x-m)(x+n)=0的两根为x1=m,x2=-n.由m+n>0,得m>-n,则不等式(x-m)(x+n)<0的解集是{x|-n

答案:

B

3.不等式ax2+5x+c>0的解集为

,则a,c的值分别为(  )

A.a=6,c=1B.a=-6,c=-1

C.a=1,c=1D.a=-1,c=-6

解析:

由题意知,方程ax2+5x+c=0的两根为x1=

,x2=

,由根与系数的关系得x1+x2=

=-

,x1·x2=

×

.解得a=-6,c=-1.

答案:

B

4.若不等式x2+mx+

>0的解集为R,则实数m的取值范围是(  )

A.(2,+∞)B.(-∞,2)

C.(-∞,0)∪(2,+∞)D.(0,2)

解析:

由题意知原不等式对应方程的Δ<0,即m2-4×1×

<0,即m2-2m<0,解得0

答案:

D

二、填空题

5.不等式(2x-5)(x+3)<0的解集为________.

解析:

方程(2x-5)(x+3)=0的两根为x1=

,x2=-3,函数y=(2x-5)(x+3)的图象与x轴的交点坐标为(-3,0)和

,所以不等式(2x-5)(x+3)<0的解集为

.

答案:

6.不等式

<0的解集为________.

解析:

原不等式可以化为(2x-1)(2x+1)<0,

<0,

故原不等式的解集为

.

答案:

7.用一根长为100m的绳子能围成一个面积大于600m2的矩形吗?

若“能”,当长=________m,宽=________m时,所围成的矩形的面积最大.

解析:

设矩形一边的长为xm,则另一边的长为(50-x)m,0600,即x2-50x+600<0,解得20

答案:

25 25

三、解答题

8.解下列不等式:

(1)x2+2x-15>0;

(2)x2-3x+5>0;

(3)4(2x2-2x+1)>x(4-x).

解析:

(1)x2+2x-15>0⇔(x+5)(x-3)>0⇔x<-5或x>3,所以不等式的解集是{x|x<-5或x>3}.

(2)因为Δ=(-3)2-4×1×5=-11<0,再根据函数y=x2-3x+5图象的开口方向,所以原不等式的解集为R.

(3)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=

.

结合二次函数y=9x2-12x+4的图象知,原不等式的解集为

.

9.若关于x的一元二次不等式ax2+bx+c<0的解集为

,求关于x的不等式cx2-bx+a>0的解集.

解析:

由题意知

所以

代入不等式cx2-bx+a>0中得

ax2+

ax+a>0(a<0).

x2+

x+1<0,化简得x2+5x+6<0,

所以所求不等式的解集为{x|-3

[尖子生题库]

10.解关于x的不等式x2-ax-2a2<0.

解析:

方程x2-ax-2a2=0的判断式Δ=a2+8a2=9a2≥0,得方程两根x1=2a,x2=-a.

(1)若a>0,则-a

(2)若a<0,则2a

(3)若a=0,则原不等式即为x2<0,此时解集为∅.

综上所述,原不等式的解集为:

当a>0时,{x|-a

当a<0时,{x|2a

当a=0时,∅.

 

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