高中数学人教A版 (2019)必修 第一册2.3 二次函数与一元二次方程、不等式优秀课时作业
展开知识点一
二次函数与方程
函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象与x轴的交点和相应方程ax2+bx+c=0(a≠0)的根的关系
知识点二
一元二次方程根的分布
设二次函数y=ax2+bx+c(a>0)对应的方程的根为x1、x2.
另外,x1,x2∈(0,+∞),即两正根,也可通过满足条件eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(b2-4ac≥0,,-\f(b,a)>0,,\f(c,a)>0))来解决;x1,x2∈(-∞,0),即两负根,也可通过满足条件eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(b2-4ac≥0,,-\f(b,a)<0,,\f(c,a)>0))来解决;x1,x2一正一负也可通过满足eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(b2-4ac>0,,\f(c,a)<0))来解决.
知识点三
一元二次不等式
1.“三个二次”关系
2.解一元二次不等式的一般步骤
(1)化:把不等式变形为二次项系数大于零的标准形式.
(2)判:计算对应方程的判别式.
(3)求:求出对应的一元二次方程的根,或根据判别式说明方程有没有实根.
(4)写:利用“大于取两边,小于取中间”写出不等式的解集.
知识点四
分式不等式的解法
求解分式不等式的关键是对原不等式进行恒等变形,转化为整式不等式(组)求解.
(1) ;
(2)
知识点五
含有参数的不等式的求解
含有参数的不等式的求解,往往需要对参数进行分类讨论.
(1)若二次项系数为常数,首先确定二次项系数是否为正数,再考虑分解因式,对参数进行分类讨论,若不易分解因式,则可依据判别式符号进行分类讨论.
(2)若二次项系数为参数,则应先考虑二次项系数是否为零,确定不等式是不是二次不等式,然后再讨论二次项系数不为零的情形,以便确定解集的形式.
(3)对方程的根进行讨论,比较大小,以便写出解集.
知识点六
一元二次不等式恒成立问题
1.一元二次不等式恒成立问题的求解策略
(1)不等式ax2+bx+c>0对任意实数x恒成立⇔eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=b=0,,c>0))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a>0,,b2-4ac<0.))
(2)不等式ax2+bx+c<0对任意实数x恒成立⇔eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=b=0,,c<0))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a<0,,b2-4ac<0.))
2.一元二次不等式在给定区间上的恒成立问题的求解方法
(1)若f(x)>0在集合A中恒成立,即集合A是不等式f(x)>0的解集的子集,可以先求解集,再由子集的含义求解参数的值(或范围).
*(2)转化为函数值域问题,即已知函数f(x)的值域为[m,n],则f(x)≥a恒成立⇒f(x)min≥a,即m≥a;f(x)≤a
恒成立⇒f(x)max≤a,即n≤a.
*3.一元二次不等式在参数某区间上恒成立确定变量x范围的方法
解决恒成立问题一定要清楚选谁为主元,谁是参数.一般情况下,知道谁的范围,就选谁当主元,求谁的范围,谁就是参数.即把变元与参数交换位置,构造以参数为变量的函数,根据原变量的取值范围列式求解.
考点01 二次函数的图象和性质
【典例1】(2023春·山东潍坊·高二校联考期末)已知二次函数的图像与x轴交点的横坐标为和3,则二次函数的单调递减区间为( ).
A.B.
C.D.
【答案】A
【分析】由题意求得对称轴,再由开口方向求解.
【详解】解:因为二次函数的图像与x轴交点的横坐标为和3,
所以其对称轴方程为:,
又,
所以二次函数的单调递减区间为,
故选:A
【典例2】(2023秋·江苏镇江·高一扬中市第二高级中学校考开学考试)已知二次函数,当 时,函数图象的顶点在y轴上,当 时,函数图象的顶点在x轴上;当 时,函数图象经过原点.
【答案】 或 /1.5
【分析】当二次函数的对称轴为时,函数图象的顶点在y轴上,求出对称轴即可得第一空答案;当顶点的纵坐标为0时,函数图象的顶点在x轴上,求出函数的顶点坐标,令纵坐标为0,求解即可得第二空答案;当,时,函数图象经过原点,代入求解即可得第三空答案.
【详解】解:由题意可知二次函数的对称轴为:,
所以当对称轴为:,即时,函数图象的顶点在y轴上;
因为二次函数的顶点坐标为:,
所以当,即,或时,函数图象的顶点在x轴上;
当时,,所以当,即时,函数图象经过原点.
故答案为:;或;
【规律方法】
对于二次函数的最值或值域问题,通常先判断函数图象对称轴与所给自变量闭区间的关系,结合图象,当函数图象开口向上时,若对称轴在区间的左边,则函数在所给区间内单调递增;若对称轴在区间的右边,则函数在所给区间内单调递减;若对称轴在区间内,则函数图象顶点的纵坐标为最小值,区间端点距离对称轴较远的一端取得函数的最大值.
考点02 二次函数的图象和性质的应用
【典例3】(2021秋·陕西榆林·高一陕西省神木中学校考阶段练习)已知函数(),满足,则下列关系一定成立的是( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】确定和函数的单调性,计算,B正确,,D错误,举反例得到AC错误,得到答案.
【详解】,函数在上单调递减,在上单调递增.
,故,解得;
,,B正确;
,,D错误;
取,,,满足条件,
,A错误;,C错误;
故选:B
【典例4】(2021秋·上海崇明·高一上海市崇明中学校考期末)已知的最小值为,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】分类讨论的符号,去掉绝对值后讨论取到最小值时的情况.
【详解】,
①当时,,
当时,,与矛盾,
当有解时,解集是一个开区间,此时正比例函数在开区间上显然没有最小值;
当无解时,也即恒成立,为下面情况:
②当恒成立时,,
注意到此时仅在处取到最小值,问题转化为:时,恒成立,即,解得
故答案为:.
考点03 一元二次方程根的分布问题
【典例5】(2023·高一课时练习)已知一元二次方程的一根比1大,另一根比1小,则实数a的取值范围是( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】由一元二次方程的根与二次函数的关系,即可由二次函数的性质求解.
【详解】记,则为开口向上的二次函数,
要使方程的根一个大于1一个小于1,则只需要,解得,
故选:C
【典例6】(2022秋·江苏扬州·高一统考阶段练习)已知一元二次方程的两根都在内,则实数的取值范围是( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】设,根据二次函数零点分布可得出关于实数的不等式组,由此可解得实数的取值范围.
【详解】设,由题意可得,解得.
因此,实数的取值范围是.
故选:B.
【规律方法】
研究一元二次方程根的分布问题,要注意数形结合,密切联系图象.一般从:①开口方向;②对称轴位置;③判别式;④端点函数值符号四个方面分析.
考点04 一元二次不等式的解法
【典例7】(2022秋·广西柳州·高一柳铁一中校联考阶段练习)已知关于的不等式的解集是,则关于的不等式的解集是( )
A.或B.
C.或D.
【答案】D
【分析】由不等式的解集是可得,,从而不等式可化为.
【详解】关于的不等式的解集为,
,,
可化为,
即
,
关于的不等式的解集是.
故选:D.
【典例8】【多选题】(2022秋·江苏淮安·高一校考阶段练习)下列四个不等式中,解集为的是( )
A.B.
C.D.
【答案】BD
【解析】由一元二次不等式的性质,结合各一元二次不等式的判别式、函数开口方向即可判断各选项是否为空集.
【详解】A选项,,所以的解集不可能为空集;
B选项,,而开口向上,所以解集为空集;
C选项,的解集为,所以不为空集;
D选项,当且仅当 a = 2时等号成立,而开口向下,所以为空集;
故选:BD
【典例9】(2022秋·北京·高一北京市第五十中学校考阶段练习)解不等式.
【答案】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】需要分类讨论,先讨论,和,时,相应方程的两根大小易判断,可直接得出不等式的解集,时,相应方程的两根的大小不确定,需按两根大小分类.
【详解】当,原不等式等价于,解得.
当时,原不等式
1)当时,原不等式,此时,原不等式解集为
2)当时,原不等式
①当,即时,原不等式解集为
②当,即时,易得原不等式解集为
③当,即时,易得原不等式解集为
综上所述得: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.
【规律方法】
解含参数的一元二次不等式应注意:
(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.
(4)含参数分类讨论问题最后要写综述.
考点05 一元二次不等式恒成立问题
【典例10】(2023春·山西朔州·高一校考阶段练习)若关于的不等式对任意的恒成立,则的最大值为( )
A.2B.C.D.4
【答案】C
【分析】根据一元二次不等式恒成立,结合判别式列出关于m的不等式,即可求得答案.
【详解】由题意得关于的不等式对任意的恒成立,
故恒成立,即,
故的最大值为,
故选:C
【典例11】(2023秋·湖南·高二株洲市第一中学校联考开学考试)已知,若恒成立,则实数m的取值范围是 .
【答案】
【分析】根据基本不等式“1”的代换求得的最小值,从而可得恒成立,根据一元二次不等式即可解得实数m的取值范围.
【详解】,
当且仅当,即时等号成立,
所以,解得,即实数m的取值范围是.
故答案为:.
【典例12】(2023秋·浙江金华·高一浙江省东阳市外国语学校校考期末)已知函数,当时,恒成立,则的最大值为 .
【答案】2
【分析】将函数化简可得,结合题目要求的最大值,故考虑,得出关于的不等式,进而取特殊值判断是否满足满足取等条件求解即可.
【详解】函数,对恒成立,令,则或,故,得,当时,满足,则的最大值为2.
故答案为:2
【规律方法】
1.对于恒成立问题,常用到以下两个结论:(1)a≥f(x)恒成立⇔a≥f(x)max;(2)a≤f(x)恒成立⇔a≤f(x)min.
2.常见类型:
(1)一元二次不等式在R上的恒成立问题
(2)一元二次不等式在给定区间上的恒成立问题.
(3)一元二次不等式给定参数范围的恒成立问题.
在这三种类型中,转化与化归思想的应用意识要强,要体会具体转化方法的应用
考点06 “三个二次”关系的应用
【典例13】(2023·全国·高一课堂例题)不等式的解集为,则函数的图象大致为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据题意,可得方程的两个根为和,且,结合二次方程根与系数的关系得到、、的关系,再结合二次函数的性质判断即可.
【详解】因为的解集为,
所以方程的两根分别为和1,且,
则变形可得
故函数的图象开口向下,
且与x轴的交点坐标为和,故A选项的图象符合.
故选:A
【典例14】【多选题】(2023春·浙江杭州·高一校考期末)已知关于x的不等式的解集为,则( )
A.
B.
C.不等式的解集为
D.不等式的解集为
【答案】ABD
【分析】根据一元二次不等式的解与二次方程的根之间的关系可得,即可结合选项逐一求解.
【详解】由于不等式的解集为,
所以和是的两个实数根,
所以,故,
,故AB正确,
对于C,不等式为,故,故C错误,
对于D, 不等式可变形为,
解得,故D正确,
故选:ABD
【总结提升】
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的图象与x轴交点的横坐标.
2.注意灵活运用根与系数的关系解决问题
考点07 一元二次不等式的实际应用
【典例15】(2023春·河南安阳·高二林州一中校考阶段练习)某地每年消耗木材约20万立方米,每立方米售价480元,为了减少木材消耗,决定按征收木材税,这样,每年的木材消耗量减少万立方米,为了既减少木材消耗又保证税金收入每年不少于180万元,t的取值范围是( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【分析】根据题意,列出不等式,即可求解.
【详解】由题意,每年消耗木材为万立方米,所以每年税金为,
要保证税金收入每年不少于万元,可得且,
解得,即实数的取值范围为.
故选:C.
【典例16】(2023秋·高一课时练习)某热带风暴中心B位于海港城市A南偏东的方向,与A市相距400 km,该热带风暴中心B以40 km/h的速度向正北方向移动,影响范围的半径是350 km.问:从此时起,经多少时间后A市将受热带风暴影响,大约受影响多长时间?
【答案】在3.75 h后,A市会受到热带风暴的影响,时间长达2.5 h.
【分析】根据给定条件,建立坐标系,求出热带风暴中心B随时间变化的坐标,再列出一元二次不等式求解作答.
【详解】如图,以A市为原点,正东方向为x轴正方向建立直角坐标系,
显然,热带风暴中心B的坐标为,
则x h后热带风暴中心B到达点处,
依题意,当A市受热带风暴影响时,有,即,
整理得,解得,,
所以在3.75 h后,A市会受到热带风暴的影响,时间长达2.5 h.
【总结提升】
注意把握三个要点:引入变量、构建不等式;化简整理、解不等式;回归检验、做出结论.
考点08 分式不等式的解法
【典例17】(2020·全国·高三对口高考)已知集合,则 .
【答案】
【分析】根据分式不等式的解法求解即可.
【详解】解:原不等式等价于,化简得,
所以,又等价于,解得:
所以,
故答案为:.
【典例18】(2020秋·上海嘉定·高一统考期中)解下列关于的不等式或不等式组:
(1)设,解不等式:;
(2)解不等式组:.
【答案】(1)时,不等式的解集为;时,不等式的解集为;(2)
【解析】(1)分和讨论,分别求出不等式的解集即可;
(2)分别解分式不等式和一元二次不等式,取交集可得答案.
【详解】(1)等价于
,时,;时,
故时,不等式的解集为;时,不等式的解集为.
(2)等价于,即
,解得或
故不等式的解集为.
考点09 根据不等式有解求参数(范围)
【典例19】(2023·全国·高一专题练习)若,使得不等式成立,则实数的取值范围( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】由题意可转化为,使成立,求的最小值即可.
【详解】因为,使得不等式成立,
所以,使得不等式成立,
令,,
因为对称轴为,,
所以,
所以,
所以实数的取值范围为.
故选:D.
【典例20】(2022秋·四川南充·高一统考期末)已知函数.
(1)若不等式的解集为或,若不等式的解集;
(2)若,使得成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据不等式的解集求得,进而求得不等式的解集.
(2)利用分离常数法化简不等式,结合二次函数的性质求得正确答案.
【详解】(1)不等式,即,由于,
所以,其解集为或,
所以,且,解得,
所以不等式即,
即,解得,
所以不等式的解集为.
(2)依题意,,使得成立,
,使得成立,由于,
所以,
由于函数的开口向下,对称轴为,
所以,
即的取值范围是.
1.(2021·湖南·高考真题)函数的单调递减区间是( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】
【分析】
求出二次函数的对称轴,根据二次函数的性质即可求解.
【详解】
函数的对称轴为,开口向上,
所以函数的单调递减区间是,
故选:C.
2.(2019·北京·高考真题)李明自主创业,在网上经营一家水果店,销售的水果中有草莓、京白梨、西瓜、桃,价格依次为60元/盒、65元/盒、80元/盒、90元/盒.为增加销量,李明对这四种水果进行促销:一次购买水果的总价达到120元,顾客就少付x元.每笔订单顾客网上支付成功后,李明会得到支付款的80%.
①当x=10时,顾客一次购买草莓和西瓜各1盒,需要支付 元;
②在促销活动中,为保证李明每笔订单得到的金额均不低于促销前总价的七折,则x的最大值为 .
【答案】 130. 15.
【分析】由题意可得顾客需要支付的费用,然后分类讨论,将原问题转化为不等式恒成立的问题可得的最大值.
【详解】(1),顾客一次购买草莓和西瓜各一盒,需要支付元.
(2)设顾客一次购买水果的促销前总价为元,
元时,李明得到的金额为,符合要求.
元时,有恒成立,即,即元.
所以的最大值为.
3.(2018·天津·高考真题(文))已知,函数若对任意x∈[–3,+),f(x)≤恒成立,则a的取值范围是__________.
【答案】
【解析】
【分析】
由题意分类讨论和两种情况,结合恒成立的条件整理计算即可求得最终结果.
【详解】
分类讨论:①当时,即:,
整理可得:,
由恒成立的条件可知:,
结合二次函数的性质可知:
当时,,则;
②当时,即:,整理可得:,
由恒成立的条件可知:,
结合二次函数的性质可知:
当或时,,则;
综合①②可得的取值范围是,故答案为.
一、单选题
1.(2023秋·福建厦门·高三厦门市松柏中学校考阶段练习)若是的必要不充分条件,则实数的范围是( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【分析】由充分必要条件与集合间关系可得答案.
【详解】因是的必要不充分条件,
则是的真子集,
所以.
故选:A
2.(2023秋·广东深圳·高三深圳市南头中学校考阶段练习)已知不等式的解集为,则实数的取值范围为( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根据不等式恒成立,结合不等式与函数图象的关系,即可求解.
【详解】由不等式的解集为,
则,解得:.
故选:D
3.(2023秋·高一课时练习)若存在,使得成立,则实数的取值范围为( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【分析】由于,所以问题转化为有解,再由可求得结果.
【详解】因为恒成立,
所以原不等式等价于有解,
即有解,
所以,解得,
即实数的取值范围为,
故选:C
4.(2020秋·陕西渭南·高三校考阶段练习)若二次函数在上为减函数,则的取值范围为( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根据题意,由求解.
【详解】解:因为二次函数在上为减函数,
所以,解得,
所以的取值范围为,
故选:D
二、多选题
5.(2023·全国·高一假期作业)有纯农药液一桶,倒出8升后用水加满,然后又倒出4升后再用水加满,此时桶中所含的纯农药药液不超过桶的容积的,则桶的容积可能为( )
A.7B.9C.11D.13
【答案】BC
【分析】根据题意列出不等式求解即可.
【详解】设桶的容积为x,
根据题意可得关于x的一元二次不等式:,且,
化简可得,
,
故选:BC
6.(2022秋·福建泉州·高一统考期中)若关于x的不等式的解集中恰有两个整数,则a的值可能为( )
A.0B.C.1D.
【答案】BC
【分析】原不等式可化为,根据一次函数和二次函数的图象可知和为原不等式的两个整数解,由此列不等式组求的范围即可.
【详解】可化为,
因为关于的不等式的解集中恰有两个整数,
由一次函数和二次函数的图象可知和为不等式的解集中的两个整数,
所以解得,
故选:BC
三、填空题
7.(2023秋·江苏镇江·高三统考开学考试)若命题“,”为假命题,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】将为假命题转化为为真命题,分离参数求解即可.
【详解】 “”为假命题即为 “”为真命题,
则在区间上有解,
设,
函数的对称轴为,且,
当时函数取得最大值为.
.
故答案为:.
8.(2023秋·安徽·高二合肥一中校联考开学考试)若,且,则的最小值为 .
【答案】
【分析】利用基本不等式、一元二次不等式求得的最小值.
【详解】,当且仅当时等号成立,
,,
,所以的最小值为.
故答案为:
9.(2023秋·安徽·高一校联考期末)已知函数,若不等式的解集非空,则的取值范围是 .
【答案】
【分析】对进行分类讨论即可解决问题.
【详解】①当时,即时,
,解集不是空集;
②当时,即时,
此时函数为开口向下的二次函数,
故不等式的解集非空;
③当0时,若不等式的解集非空,则
,
即,
综上,的取值范围是.
故答案为:.
10.(2021秋·高一单元测试)已知函数.
(1)若在区间上为单调函数,则a的取值范围为 ;
(2)若在区间上的最小值为,则a的值为 .
【答案】
【分析】第一空:先根据换元法求得,进而根据二次函数的单调性求解即可得答案;
第二空:分,,三种情况讨论求解即可得答案.
【详解】令,则,
所以,
所以
对于第一空,因为图像的对称轴为,
由题意知或,解得或.
故实数a的取值范围为.
对于第二空,当时,,
解得(舍去);
当时, ,
解得;
当时, ,
解得 (舍去).
综上,.
故答案为:;.
四、解答题
11.(2023秋·湖南邵阳·高一统考期末)已知二次函数的图象过点.
(1)求的解析式,并写出的单调递增区间(不要求证明);
(2)求不等式的解集.
【答案】(1),;
(2).
【分析】(1)由题意可得,求解即可;
(2)原不等式可转化为,根据一元二次不等式的解法求解即可.
【详解】(1)因为函数的图象过点,
所以,解得.
所以的解析式为.
,故的单调递增区间为.
(2)即为,
即,解得或.
故不等式的解集为.
12.(2023秋·全国·高三校联考阶段练习)已知函数().
(1)若的解集为,解关于x的不等式;
(2)若对任意的恒成立,求的最大值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据解集和韦达定理可得a,b,c的关系,及,代入目标不等式化简可解;
(2)根据不等式恒成立可得和,利用判别式所得关系放缩目标式,然后换元,分离常数后,利用基本不等式可得.
【详解】(1)因为的解集为,
所以,,,得,(),
所以等价于,
又,所以,解得,
即关于x的不等式的解集为.
(2)因为对任意的恒成立,
即对任意的恒成立,
所以,,
所以,
所以,时等号成立.
令,又,
所以,即,所以,
所以,
令(),当时,;
当时,,当且仅当时,等号成立.
所以的最大值为.
函数图象
判别式符号
(设判别式
Δ=b2-4ac)
Δ>0
Δ=0
Δ<0
与x轴交
点个数
2
1
0
方程的根
的个数
2
1
0
根的分布(m<n<p)
图象
满足条件
一个
区间
只有
一个
根
x1<m<x2
f(m)<0
m<x1<n
<x2<p
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(fm>0,,fn<0,,fp>0))
一个
区间
有两
个根
m<x1<
x2<n
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Δ>0,,m<-\f(b,2a)<n,,fm>0,,fn>0))
m<x1<x2
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Δ>0,,-\f(b,2a)>m,,fm>0))
在(m,n)内有且只有一个根
或
f(m)·f(n)<0或Δ=0
且-eq \f(b,2a)∈(m,n)
或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(fm=0,,m<-\f(b,2a)<\f(m+n,2)))
或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(fn=0,,\f(m+n,2)<-\f(b,2a)<n))
设f(x)=ax2+bx+c(a>0),方程ax2+bx+c=0的判别式Δ=b2-4ac
解不等式
f(x)>0
或f(x)<0
的步骤
判别式Δ
=b2-4ac
Δ>0
Δ=0
Δ<0
求方程f(x)=0的解
有两个不等的实数解x1,x2
有两个相等的实数解x1=x2
没有实数解
画函数y=f(x)的示意图
得不等式
的解集
f(x)>0
__{x|x
{x|x≠-eq \f(b,2a)}
R
f(x)<0
__{x|x1
__∅__
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