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    新教材高中数学同步精品讲练必修第一册 第2章 §2.3 第1课时 二次函数与一元二次方程、不等式(含解析)
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    新教材高中数学同步精品讲练必修第一册 第2章 §2.3 第1课时 二次函数与一元二次方程、不等式(含解析)

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    这是一份新教材高中数学同步精品讲练必修第一册 第2章 §2.3 第1课时 二次函数与一元二次方程、不等式(含解析),共12页。

    §2.3 二次函数与一元二次方程、不等式
    第1课时 二次函数与一元二次方程、不等式
    学习目标 1.从函数观点看一元二次方程.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.经历从实际情景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.3.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.

    知识点一 一元二次不等式的概念
    定义
    只含有一个未知数,并且未知数的最高次数是2的不等式,叫做一元二次不等式
    一般形式
    ax2+bx+c>0,ax2+bx+c<0,ax2+bx+c≥0,ax2+bx+c≤0,其中a≠0,a,b,c均为常数

    思考 a2b+2ab2+9>0(ab≠0)可看作一元二次不等式吗?
    答案 可以,把b看作常数,则是关于a的一元二次不等式;把a看作常数,则是关于b的一元二次不等式.
    知识点二 二次函数的零点
    一般地,对于二次函数y=ax2+bx+c,我们把使ax2+bx+c=0的实数x叫做二次函数y=ax2+bx+c的零点.
    思考 二次函数y=x2-4的零点是什么?
    答案 令y=x2-4=0,解得x=±2,所以二次函数y=x2-4的零点是2和-2.
    知识点三 二次函数与一元二次方程、不等式的解的对应关系
    判别式Δ=b2-4ac
    Δ>0
    Δ=0
    Δ<0
    二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图象



    一元二次方程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}

    R
    ax2+bx+c<0(a>0)的解集
    {x|x1

    思考 一元二次不等式与一元二次函数有什么关系?
    答案 一元二次不等式ax2+bx+c>0(a>0)的解集就是一元二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图象在x轴上方的点的横坐标x的集合;ax2+bx+c<0(a>0)的解集就是一元二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图象在x轴下方的点的横坐标x的集合.

    1.不等式x2<2的解集是________.
    答案 {x|- 解析 由x2<2可得x2-2<0,
    即(x-)(x+)<0,
    所以- 则不等式x2<2的解集是{x|- 2.不等式2x2-x-1>0的解集是________.
    答案 
    解析 ∵2x2-x-1=(2x+1)(x-1),
    ∴由2x2-x-1>0得(2x+1)(x-1)>0,
    解得x<-或x>1,
    ∴不等式的解集为.
    3.不等式-3x2+5x-4>0的解集为________.
    答案 ∅
    解析 原不等式变形为3x2-5x+4<0.
    因为Δ=(-5)2-4×3×4=-23<0,
    所以3x2-5x+4=0无解.
    由函数y=3x2-5x+4的图象可知,
    3x2-5x+4<0的解集为∅.
    4.若不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|-2 答案 -2,3
    解析 不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|-2


    一、一元二次不等式的解法
    例1 解下列不等式:
    (1)-2x2+x-6<0;
    (2)-x2+6x-9≥0;
    (3)x2-2x-3>0.
    解 (1)原不等式可化为2x2-x+6>0.
    因为方程2x2-x+6=0的判别式Δ=(-1)2-4×2×6<0,所以函数y=2x2-x+6的图象开口向上,与x轴无交点(如图所示).

    观察图象可得,原不等式的解集为R.
    (2)原不等式可化为x2-6x+9≤0,即(x-3)2≤0,函数y=(x-3)2的图象如图所示,

    根据图象可得,原不等式的解集为{x|x=3}.
    (3)方程x2-2x-3=0的两根是x1=-1,x2=3.
    函数y=x2-2x-3的图象是开口向上的抛物线,与x轴有两个交点(-1,0)和(3,0),如图所示.观察图象可得不等式的解集为{x|x<-1或x>3}.

    (学生)
    反思感悟 解一元二次不等式的一般步骤
    (1)将一元二次不等式化为一端为0的形式(习惯上二次项系数大于0).
    (2)求出相应一元二次方程的根,或判断出方程没有实根.
    (3)画出相应二次函数示意草图,方程有根的将根标在图中.
    (4)观察图象中位于x轴上方或下方的部分,对比不等式中不等号的方向,写出解集.
    跟踪训练1 解下列不等式:
    (1)x2-5x-6>0;
    (2)(2-x)(x+3)<0.
    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(x-2)(x+3)>0.
    方程(x-2)(x+3)=0的两根为x1=2,x2=-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}.
    二、含参数的一元二次不等式的解法
    例2 解关于x的不等式ax2-2≥2x-ax(x∈R).
    解 原不等式可化为ax2+(a-2)x-2≥0.
    ①当a=0时,原不等式化为x+1≤0,解得x≤-1.
    ②当a>0时,原不等式化为(x+1)≥0,
    解得x≥或x≤-1.
    ③当a<0时,原不等式化为(x+1)≤0.
    当>-1,即a<-2时,解得-1≤x≤;
    当=-1,即a=-2时,解得x=-1;
    当<-1,即-2 综上所述,当a=0时,不等式的解集为{x|x≤-1};
    当a>0时,不等式的解集为;
    当-2 当a=-2时,不等式的解集为{-1};
    当a<-2时,不等式的解集为.
    反思感悟 解含参数的一元二次不等式的步骤

    特别提醒:对应方程的根优先考虑用因式分解确定,分解不开时再求判别式Δ,用求根公式计算.
    跟踪训练2 解关于x的不等式x2-(3a-1)x+(2a2-2)>0.
    解 原不等式可化为[x-(a+1)][x-2(a-1)]>0,
    讨论a+1与2(a-1)的大小.
    (1)当a+1>2(a-1),即a<3时,不等式的解为x>a+1或x<2(a-1).
    (2)当a+1=2(a-1),即a=3时,不等式的解为x≠4.
    (3)当a+1<2(a-1),即a>3时,不等式的解为x>2(a-1)或x 综上,当a<3时,不等式的解集为{x|x>a+1或x<2(a-1)},
    当a=3时,不等式的解集为{x|x≠4},
    当a>3时,不等式的解集为{x|x>2(a-1)或x 三、二次函数与一元二次方程、不等式间的关系及应用
    例3 已知关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|2 解 由不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|2 且2和3是方程ax2+bx+c=0的两根,
    由根与系数的关系可知=-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.

    延伸探究
    1.若本例中条件不变,求关于x的不等式cx2-bx+a>0的解集.
    解 由根与系数的关系知=-5,=6且a<0.
    ∴c<0,=-,故不等式cx2-bx+a>0,
    即x2-x+<0,即x2+x+<0.
    解得- 故原不等式的解集为.
    2.若将本例中的条件“关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|2 解 方法一 由ax2+bx+c≥0的解集为
    知a<0.
    又×2=<0,则c>0.
    又-,2为方程ax2+bx+c=0的两个根,
    ∴-=,∴=-.
    又=-,∴b=-a,c=-a,
    ∴不等式cx2+bx+a<0变为x2+x+a<0,
    即2ax2+5ax-3a>0.
    又∵a<0,∴2x2+5x-3<0,
    故所求不等式的解集为.
    方法二 由已知得a<0 且+2=-,×2=知c>0,
    设方程cx2+bx+a=0的两根分别为x1,x2,
    则x1+x2=-,x1·x2=,
    其中==-,
    -===-,
    ∴x1==-3,x2=.
    ∴不等式cx2+bx+a<0(c>0)的解集为
    .
    (学生)
    反思感悟 已知以a,b,c为参数的不等式(如ax2+bx+c>0)的解集,求解其他不等式的解集时,一般遵循
    (1)根据解集来判断二次项系数的符号.
    (2)根据根与系数的关系把b,c用a表示出来并代入所要解的不等式.
    (3)约去 a,将不等式化为具体的一元二次不等式求解.
    跟踪训练3 已知关于x的不等式x2+ax+b<0的解集为{x|10的解集.
    解 ∵x2+ax+b<0的解集为{x|1 ∴方程x2+ax+b=0的两根为1,2.
    由根与系数的关系得得
    代入所求不等式,得2x2-3x+1>0.
    解得x<或x>1.
    ∴bx2+ax+1>0的解集为.

    1.不等式3x2-2x+1>0的解集为(  )
    A. B.
    C.∅ D.R
    答案 D
    解析 因为Δ=(-2)2-4×3×1=4-12=-8<0,
    所以不等式3x2-2x+1>0的解集为R.

    2.不等式3+5x-2x2≤0的解集为(  )
    A.
    B.
    C.
    D.R
    答案 C
    解析 3+5x-2x2≤0⇒2x2-5x-3≥0
    ⇒(x-3)(2x+1)≥0⇒x≥3或x≤-.
    3.已知集合U={x|x2>1},集合A={x|x2-4x+3<0},∁UA等于(  )
    A.{x|1 C.{x|x<-1或x≥3} D.{x|x<-1或x>3}
    答案 C
    解析 ∵U={x|x2>1}={x|x>1或x<-1},A={x|x2-4x+3<0}={x|1 4.若0 A.
    B.
    C.
    D.
    答案 D
    解析 ∵01>m,
    故原不等式的解集为.
    5.已知方程ax2+bx+2=0的两根为-和2,则不等式ax2+bx-1>0的解集为________.
    答案 
    解析 ∵方程ax2+bx+2=0的两根为-和2,由根与系数的关系可得
    ∴a=-2,b=3,
    ax2+bx-1>0可变为-2x2+3x-1>0,
    即2x2-3x+1<0,解得
    1.知识清单:
    (1)一元二次不等式的概念.
    (2)二次函数的零点.
    (3)二次函数与一元二次方程、不等式的关系及应用.
    2.方法归纳:数形结合、分类讨论.
    3.常见误区:解含参数的二次不等式时找不到分类讨论的标准.


    1.不等式9x2+6x+1≤0的解集是(  )
    A. B.
    C.∅ D.
    答案 D
    解析 原不等式可化为(3x+1)2≤0,
    ∴3x+1=0,∴x=-.
    2.不等式(x+5)(3-2x)≥6的解集是(  )
    A.
    B.
    C.
    D.
    答案 D
    解析 方法一 取x=1检验,满足,排除A;
    取x=4检验,不满足,排除B,C.
    方法二 原不等式可化为2x2+7x-9≤0,
    即(x-1)(2x+9)≤0,解得-≤x≤1.
    3.若集合A={x|(2x+1)(x-3)<0},B={x∈N*|x≤5},则A∩B等于(  )
    A.{1,2,3} B.{1,2}
    C.{4,5} D.{1,2,3,4,5}
    答案 B
    解析 (2x+1)(x-3)<0,∴- 又x∈N*且x≤5,则x=1,2.
    4.如果关于x的不等式x2 A.-81 B.81
    C.-64 D.64
    答案 B
    解析 不等式x2 那么,由根与系数的关系得
    解得a=4,b=-3,所以ba=(-3)4=81.
    5.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 答案 B
    解析 方程(m-x)(n+x)=0的两根为m,-n,因为m+n>0,所以m>-n,结合函数y=(m-x)(n+x)的图象,得原不等式的解集是{x|-n 6.不等式x2-4x+4>0的解集是________.
    答案 {x|x≠2}
    解析 原不等式可化为(x-2)2>0,∴x≠2.
    7.若a<0,则关于x的不等式a(x+1)<0的解集为________.
    答案 
    解析 因为a<0,所以原不等式等价于(x+1)·>0,方程(x+1)=0的两根为-1,-,显然->0>-1,所以原不等式的解集为.
    8.已知关于x的不等式ax2+bx+c<0的解集是,则ax2-bx+c>0的解集为________.
    答案 
    解析 由题意知,-2,-是方程ax2+bx+c=0的两个根且a<0,
    故解得a=c,b=a.
    所以不等式ax2-bx+c>0,即为2x2-5x+2<0,
    解得 即不等式ax2-bx+c>0的解集为.
    9.解关于x的不等式x2-ax-2a2<0(a∈R).
    解 原不等式转化为(x-2a)(x+a)<0.
    对应的一元二次方程的根为x1=2a,x2=-a.
    ①当a>0时,x1>x2,
    不等式的解集为{x|-a ②当a=0时,原不等式化为x2<0,无解;
    ③当a<0时,x1 综上,当a>0时,原不等式的解集为{x|-a 当a=0时,原不等式的解集为∅;
    当a<0时,原不等式的解集为{x|2a 10.已知关于x的不等式ax2+5x+c>0的解集为.
    (1)求a,c的值;
    (2)解关于x的不等式ax2+(ac+2)x+2c≥0.
    解 (1)由题意知,不等式对应的方程ax2+5x+c=0的两个实数根为和,
    由根与系数的关系,得
    解得a=-6,c=-1.
    (2)由a=-6,c=-1知不等式ax2+(ac+2)x+2c≥0可化为-6x2+8x-2≥0,
    即3x2-4x+1≤0,解得≤x≤1,
    所以不等式的解集为.

    11.(多选)下列不等式的解集为R的有(  )
    A.x2+x+1≥0 B.x2-2x+>0
    C.x2+6x+10>0 D.2x2-3x+4<1
    答案 AC
    解析 A中Δ=12-4×1<0.满足条件;
    B中Δ=(-2)2-4×>0,解集不为R;
    C中Δ=62-4×10<0.满足条件;
    D中不等式可化为2x2-3x+3<0,所对应的二次函数开口向上,显然不可能.
    12.在R上定义运算“⊙”:a⊙b=ab+2a+b,则满足x⊙(x-2)<0的实数x的取值范围为(  )
    A.{x|0 C.{x|x<-2或x>1} D.{x|-1 答案 B
    解析 根据给出的定义得,
    x⊙(x-2)=x(x-2)+2x+(x-2)
    =x2+x-2=(x+2)(x-1),
    又x⊙(x-2)<0,则(x+2)(x-1)<0,
    故不等式的解集是{x|-2 13.关于x的不等式(mx-1)(x-2)>0,若此不等式的解集为,则m的取值范围是________.
    答案 {m|m<0}
    解析 由题意知m<0,∵不等式(mx-1)(x-2)>0的解集为,
    ∴方程(mx-1)(x-2)=0的两个实数根为和2,
    且解得m<0,
    ∴m的取值范围是{m|m<0}.
    14.不等式ax2-bx+c>0的解集是,对于系数a,b,c,有下列结论:
    ①a>0;②b>0;③c>0;④a+b+c>0;⑤a-b+c>0.
    其中正确结论的序号是________.
    答案 ③⑤
    解析 由ax2-bx+c>0的解集为知a<0,∵=-×2=-1<0,∴c>0.
    又=-+2>0,∴b<0.
    ∵-1∉,∴a+b+c≤0,
    又1∈,
    ∴a-b+c>0,故③⑤正确.

    15.设不等式x2-2ax+a+2≤0的解集为A,若A⊆{x|1≤x≤3},则a的取值范围为________.
    答案 -1 解析 设y=x2-2ax+a+2,
    因为不等式x2-2ax+a+2≤0的解集为A,
    且A⊆{x|1≤x≤3},
    所以对于方程x2-2ax+a+2=0.
    若A=∅,则Δ=4a2-4(a+2)<0,即a2-a-2<0,
    解得-1 若A≠∅,则
    即所以2≤a≤.
    综上,a的取值范围为-1 16.解关于x的不等式:x2-2ax+2≤0.
    解 因为Δ=4a2-8,所以当Δ<0,即- 当Δ=0时,即a=±时,原不等式对应的方程有两个相等实根.
    当a=时,原不等式的解集为{x|x=};
    当a=-时,原不等式的解集为{x|x=-}.
    当Δ>0,即a>或a<-时,原不等式对应的方程有两个不等实数,分别为x1=a-,x2=a+,且x1 综上所述,
    当- 当a=时,原不等式的解集为{x|x=};
    当a=-时,原不等式的解集为{x|x=-};
    当a>或a<-时,
    原不等式的解集为{x|a-≤x≤a+}.
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