必修一第二章第一节教案(必修一第一二单元测试题)
导语:必修第一册-第二章-2.3-第2课时一元二次不等式的应用
第2课时 一元二次不等式的应用学 习 目 标
核 心 素 养
1.掌握一元二次不等式的实际应用(重点).
2.理解三个“二次”之间的关系.
3.会解一元二次不等式中的恒成立问题(难点).
1.通过分式不等式的解法及不等式的恒成立问题的学习,培养数学运算素养.
2.借助一元二次不等式的应用培养数学建模素养.
1.分式不等式的解法
主导思想:化分式不等式为整式不等式
类型
同解不等式
>0(<0)
(其中a,b,c,d为常数)
法一:
或
法二:
(ax+b)(cx+d)>0(<0)
≥0(≤0)
法一:
或
法二:
>k(其中k为非零实数)
先移项通分转化为上述两种形式
思考1:>0与(x-3)(x+2)>0等价吗?将>0变形为(x-3)(x+2)>0,有什么好处?
提示:等价;好处是将不熟悉的分式不等式化归为已经熟悉的一元二次不等式.
2.(1)不等式的解集为R(或恒成立)的条件
不等式
ax2+bx+c>0
ax2+bx+c<0
a=0
b=0,c>0
b=0,c<0
a≠0
(2)有关不等式恒成立求参数的取值范围的方法
设二次函数
y=ax2+bx+c
若ax2+bx+c≤k恒成立⇔ymax≤k
若ax2+bx+c≥k恒成立⇔ymin≥k
3.从实际问题中抽象出一元二次不等式模型的步骤
(1)阅读理解,认真审题,分析题目中有哪些已知量和未知量,找准不等关系.
(2)设出起关键作用的未知量,用不等式表示不等关系(或表示成函数关系).
(3)解不等式(或求函数最值).
(4)回扣实际问题.
思考2:解一元二次不等式应用题的关键是什么?
提示: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,选择其中起关键作用的未知量为x,用x来表示其他未知量,根据题意,列出不等关系再求解.
1.若集合A={x|-1≤2x+1≤3},B=,则A∩B等于( )
A.{x|-1≤x<0} B.{x|0<x≤1}
C.{x|0≤x<2} D.{x|0≤x≤1}
B [∵A={x|-1≤x≤1},B={x|0<x≤2},∴A∩B={x|0<x≤1}.]
2.不等式≥5的解集是________.
[原不等式⇔≥⇔≤0⇔解得0<x≤.]
3.不等式x2+ax+4<0的解集不是空集,则实数a的取值范围是________.
a>4或a<-4 [∵x2+ax+4<0的解集不是空集,即不等式x2+ax+4<0有解,∴Δ=a2-4×1×4>0,解得,a>4或a<-4.]
4.
在如图所示的锐角三角形空地中,欲建一个面积不小于300m2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________.
{x|10≤x≤30} [设矩形高为y,由三角形相似得:=,且x>0,y>0,x<40,y<40,xy≥300,整理得y+x=40,将y=40-x代入xy≥300,整理得x2-40x+300≤0,解得10≤x≤30.]
分式不等式的解法
【例1】 解下列不等式:
(1)<0;
(2)≤1.
[解] (1)<0⇔(x-3)(x+2)<0⇔-2<x<3,
∴原不等式的解集为{x|-2<x<3}.
(2)∵≤1,
∴-1≤0,
∴≤0,
即≥0.
此不等式等价于(x-4)≥0且x-≠0,
解得x<或x≥4,
∴原不等式的解集为.
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.
1.解下列不等式:(1)≥0;(2)<3.
[解] (1)根据商的符号法则,不等式≥0可转化成不等式组
解这个不等式组,可得x≤-1或x>3.
即知原不等式的解集为{x|x≤-1或x>3}.
(2)不等式<3可改写为-3<0,
即<0.
可将这个不等式转化成2(x-1)(x+1)<0,
解得-1<x<1.
所以,原不等式的解集为{x|-1<x<1}.
一元二次不等式的应用
【例2】 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%.
[思路点拨] 将文字语言转换成数学语言:“税率降低x个百分点”即调节后税率为(8-x)%;“收购量能增加2x个百分点”,此时总收购量为m(1+2x%)吨,“原计划的78%”即为2 400m×8%×78%.
[解] 设税率调低后“税收总收入”为y元.
y=2 400m(1+2x%)·(8-x)%
=-m(x2+42x-400)(0<x≤8).
依题意,得y≥2 400m×8%×78%,
即-m(x2+42x-400)≥2 400m×8%×78%,
整理,得x2+42x-88≤0,解得-44≤x≤2.
根据x的实际意义,知x的范围为0<x≤2.
求解一元二次不等式应用问题的步骤
2.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(0<x<600),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)≥×800×600,整理得x2-700x+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<x≤100.
不等式恒成立问题
[探究问题]
1.若函数y=ax2+2x+2对一切x∈R,f(x)>0恒成立,如何求实数a的取值范围?
提示:若a=0,显然y>0不能对一切x∈R都成立.所以a≠0,此时只有二次函数y=ax2+2x+2的图象与直角坐标系中的x轴无交点且抛物线开口向上时,才满足题意,则解得a>.
2.若函数y=x2-ax-3对-3≤x≤-1上恒有x2-ax-3<0成立,如何求a的范围?
提示:要使x2-ax-3<0在-3≤x≤-1上恒成立,则必使函数y=x2-ax-3在-3≤x≤-1上的图象在x轴的下方,由y的图象可知,此时a应满足
即
解得a<-2.
故当a<-2时,有f(x)<0在-3≤x≤-1上恒成立.
3.若函数y=x2+2(a-2)x+4对任意-3≤a≤1时,y<0恒成立,如何求x的取值范围?
提示:由于本题中已知a的取值范围求x,所以我们可以把函数f(x)转化为关于自变量是a的函数,求参数x的取值问题,则令y=2x·a+x2-4x+4.
要使对任意-3≤a≤1,y<0恒成立,只需满足
即
因为x2-2x+4<0的解集是空集,
所以不存在实数x,使函数y=x2+2(a-2)x+4对任意-3≤a≤1,y<0恒成立.
【例3】 已知y=x2+ax+3-a,若-2≤x≤2,x2+ax+3-a≥0恒成立,求a的取值范围.
[思路点拨] 对于含参数的函数在某一范围上的函数值恒大于等于零的问题,可以利用函数的图象与性质求解.
[解] 设函数y=x2+ax+3-a在-2≤x≤2时的最小值为关于a的一次函数,设为g(a),则
(1)当对称轴x=-<-2,即a>4时,g(a)=(-2)2+(-2)a+3-a=7-3a≥0,解得a≤,与a>4矛盾,不符合题意.
(2)当-2≤-≤2,即-4≤a≤4时,g(a)=3-a-≥0,解得-6≤a≤2,此时-4≤a≤2.
(3)当->2,即a<-4时,g(a)=22+2a+3-a=7+a≥0,解得a≥-7,此时-7≤a<-4.
综上,a的取值范围为-7≤a≤2.
1.(变结论)本例条件不变,若y=x2+ax+3-a≥2恒成立,求a的取值范围.
[解] 若-2≤x≤2,x2+ax+3-a≥2恒成立可转化为:
当-2≤x≤2时,ymin≥2
⇔
或
或
解得a的取值范围为-5≤x≤-2+2.
2.(变条件)将例题中的条件“y=x2+ax+3-a,-2≤x≤2,y≥0恒成立”变为“不等式x2+2x+a2-3>0的解集为R”,求a的取值范围.
[解] 法一:∵不等式x2+2x+a2-3>0的解集为R,
∴函数y=x2+2x+a2-3的图象应在x轴上方,
∴Δ=4-4(a2-3)<0,
解得a>2或a<-2.
法二:令y=x2+2x+a2-3,要使x2+2x+a2-3>0的解集为R,则a满足ymin=a2-4>0,解得a>2或a<-2.
法三:由x2+2x+a2-3>0,得a2>-x2-2x+3,
即a2>-(x+1)2+4,要使该不等式在R上恒成立,必须使a2大于-(x+1)2+4的最大值,即a2>4,故a>2或a<-2.
1.不等式ax2+bx+c>0的解是全体实数(或恒成立)的条件是:当a=0时,b=0,c>0;
当a≠0时,
2.不等式ax2+bx+c<0的解是全体实数(或恒成立)的条件是:当a=0时,b=0,c<0;
当a≠0时,
3.解决恒成立问题一定要搞清谁是主元,谁是参数.一般地,知道谁的范围,谁就是主元,求谁的范围,谁就是参数.
1.解分式不等式时,一定要等价变形为一边为零的形式,再化归为一元二次不等式(组)求解.当不等式含有等号时,分母不为零.
2.对于某些恒成立问题,分离参数是一种行之有效的方法.这是因为将参数分离后,问题往往会转化为函数问题,从而得以迅速解决.当然,这必须以参数容易分离作为前提.分离参数时,经常要用到以下简单结论:
(1)若f(x)有最大值f(x)max,则a>f(x)恒成立⇔a>f(x)max;(2)若f(x)有最小值f(x)min,则a<f(x)恒成立⇔a<f(x)min.
3.在某集合A中恒成立问题
设y=ax2+bx+c(a≠0)
若ax2+bx+c>0在集合A中恒成立,则集合A是不等式ax2+bx+c>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取值(范围).
1.思考辨析
(1)不等式>1的解集为x<1.( )
(2)求解m>ax2+bx+c(a<0)恒成立时,可转化为求解y=ax2+bx+c的最小值,从而求出m的范围.( )
[提示] (1)>1⇒-1>0⇒<0⇒{x|0<x<1}.故(1)错.
(2)m>ax2+bx+c(a<0)恒成立转化为m>ymax,故(2)错.
[答案] (1)× (2)×
2.不等式>0的解集为________.
{x|-4<x<-3或x>-1} [原式可转化为(x+1)(x+2)2(x+3)(x+4)>0,
根据数轴穿根法,解集为-4<x<-3或x>-1.]
3.对于任意实数x,不等式(a-2)x2-2(a-2)x-4<0恒成立,则实数a的取值范围是________.
-2<a≤2 [当a-2=0,即a=2时,-4<0恒成立;
当a-2≠0,即a≠2时,则有
解得-2<a<2.综上,实数a的取值范围是-2<a≤2.]
4.某文具店购进一批新型台灯,若按每盏台灯15元的价格销售,每天能卖出30盏;若售价每提高1元,日销售量将减少2盏.为了使这批台灯每天能获得400元以上的销售收入,应怎样制定这批台灯的销售价格?
[解] 设每盏台灯售价x元,则x≥15,并且日销售收入为x[30-2(x-15)],由题意知,当x≥15时,有x[30-2(x-15)]>400,解得:15≤x<20.
所以为了使这批台灯每天获得400元以上的销售收入,应当制定这批台灯的销售价格为15≤x<20.
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