新教材高中数学同步精品讲练必修第一册 第2章 §2.3 第2课时 一元二次不等式的应用(含解析)
展开第2课时 一元二次不等式的应用
学习目标 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.2.能够构建一元二次函数模型,解决实际问题.
知识点一 简单的分式不等式的解法
分式不等式的解法:
思考 >0与(x-3)(x+2)>0等价吗?≥0与(x-3)(x+2)≥0等价吗?
答案 >0与(x-3)(x+2)>0等价;≥0与(x-3)(x+2)≥0不等价,前者的解集中没有-2,后者的解集中有-2.
知识点二 一元二次不等式恒成立问题
1.转化为一元二次不等式解集为R的情况,即
ax2+bx+c>0(a≠0)恒成立⇔
ax2+bx+c<0(a≠0)恒成立⇔
2.分离参数,将恒成立问题转化为求最值问题.
知识点三 利用不等式解决实际问题的一般步骤
1.选取合适的字母表示题目中的未知数.
2.由题目中给出的不等关系,列出关于未知数的不等式(组).
3.求解所列出的不等式(组).
4.结合题目的实际意义确定答案.
思考 解一元二次不等式应用题的关键是什么?
答案 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.不等式<0的解集为________.
答案 {x|1
答案 {x|x≥1或x<0}
解析 ∵≤1,∴≥0,∴
∴x≥1或x<0.
3.若方程x2+ax+1=0的解集是∅,则实数a的取值范围是________.
答案 -2 解析 由题意可得a2-4<0,所以-2 4.对∀x∈R,不等式x2+2x+m>0恒成立,则实数m的取值范围是________.
答案 m>1
解析 由题意可得22-4m<0,所以m>1.
一、简单的分式不等式的解法
例1 解下列不等式:
(1)<0;
(2)≥0;
(3)>1.
解 (1)原不等式可化为(x+1)(2x-1)<0,
∴-1
(2)原不等式可化为≤0,
∴∴
即-
(3)原不等式可化为-1>0,
∴>0,>0,则x<-2.
故原不等式的解集为{x|x<-2}.
(学生)
反思感悟 分式不等式的解法
(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,但要注意等价变形,保证分母不为零.
(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.
跟踪训练1 解下列不等式:
(1)≥0;(2)<3.
解 (1)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
例2 对∀x∈R,不等式mx2-mx-1<0,求m的取值范围.
解 若m=0,显然-1<0恒成立;
若m≠0,则⇒解得-4
延伸探究
1.在本例中,是否存在m∈R,使得∀x∈R,不等式mx2-mx-1>0,若存在,求m的取值范围;若不存在,说明理由.
解 显然m=0时不等式不成立;
由题意可得解得m∈∅,
所以不存在m∈R,使得∀x∈R,不等式mx2-mx-1>0.
2.在本例中,把条件“∀x∈R”改为“x∈{x|2≤x≤3}”,其余不变,求m的取值范围.
解 由不等式mx2-mx-1<0得m(x2-x)<1,
因为x∈{x|2≤x≤3},所以x2-x>0,
所以m(x2-x)<1可化为m<,
因为x2-x=2-≤6,
所以≥,所以m<.
即m的取值范围是.
(学生)
反思感悟 一元二次不等式恒成立问题的解法
(1)转化为对应的二次函数图象与x轴的交点问题,考虑两个方面:x2的系数和对应方程的判别式的符号.
(2)转化为二次函数的最值问题:分离参数后,求相应二次函数的最值,使参数大于(小于)这个最值.
跟踪训练2 若关于x的不等式(k-1)x2+(k-1)x-1<0恒成立,则实数k的取值范围是________.
答案 {k|-3
例3 某农贸公司按每担200元的价格收购某农产品,并每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)写出降税后税收y(万元)与x的关系式;
(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%)万元.
依题意得y=200a(1+2x%)(10-x)%
=a(100+2x)(10-x)(0
依题意得a(100+2x)(10-x)≥20a×83.2%,
化简得x2+40x-84≤0,解得-42≤x≤2.
又因为0
反思感悟 解不等式应用题的步骤
跟踪训练3 某农家院有客房20间,日常每间客房日租金为80元,每天都客满.该农家院欲提高档次,并提高租金,经市场调研,每间客房日租金每增加10元,客房出租数就会减少1间.每间客房日租金不得超过130元,要使每天客房的租金总收入不低于1 800元,该农家院每间客房日租金提高的空间有多大?
解 设每间客房日租金提高x个10元,即每间客房日租金提高到(80+10x)元,则客房出租数减少x间,此时客房的租金总收入为(80+10x)(20-x)元.因为每天客房的租金总收入不低于1 800元,
所以(80+10x)(20-x)≥1 800.
化简,得x2-12x+20≤0.
解得2≤x≤10,所以20≤10x≤100.
又由题意可知80+10x≤130,所以10x≤50.
因此,该农家院每间客房日租金提高的空间是20~50元.
1.不等式≥0的解集为( )
A.{x|-1
解析 原不等式⇔
∴-1≤x<1.
2.若集合A={x|-1≤2x+1≤3},B=,则A∩B等于( )
A.{x|-1≤x<0} B.{x|0
答案 B
解析 ∵A={x|-1≤x≤1},B={x|0
答案
解析 原不等式⇔-5≥0⇔≤0⇔解得0
答案 a>4或a<-4
解析 ∵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.
5.某商品在最近30天内的价格y1与时间t(单位:天)的关系式是y1=t+10(0
解析 z=(t+10)(-t+35),
依题意有(t+10)·(-t+35)≥500,
解得10≤t≤15,t∈N,所以解集为{t|10≤t≤15,t∈N}.
1.知识清单:
(1)简单的分式不等式的解法.
(2)不等式的恒成立问题.
(3)一元二次不等式的实际应用.
2.方法归纳:转化、恒等变形.
3.常见误区:
(1)解分式不等式要等价变形.
(2)利用一元二次不等式解决实际问题时,应注意实际意义.
1.不等式≤0的解集是( )
A.{x|x<-1或-1
C.{x|x<-1或x≥2}
D.{x|-1
解析 此不等式等价于
∴-1
A. B.
C. D.
答案 B
解析 不等式≥1,移项得-1≥0,
即≤0,可化为
解得≤x<2,则原不等式的解集为.
3.若关于x的不等式ax-b>0的解集为{x|x>1},则关于x的不等式>0的解集为( )
A.{x|x>1或x<-2} B.{x|1
解析 x=1为ax-b=0的根,∴a-b=0,即a=b,
∵ax-b>0的解集为{x|x>1},∴a>0,
故=>0,等价为(x+1)(x-2)>0.
∴x>2或x<-1.
4.已知不等式-x2+4x≥a2-3a在R上有解,则实数a的取值范围为( )
A.{a|-1≤a≤4} B.{a|-1 C.{a|a≥4或a≤-1} D.{a|-4≤a≤1}
答案 A
解析 由题意知,原不等式可化为-(x-2)2+4≥a2-3a在R上有解,
∴a2-3a≤4,即(a-4)(a+1)≤0,∴-1≤a≤4.
5.某地每年销售木材约20万立方米,每立方米价格为2 400元,为了减少木材消耗,决定按销售收入的t%征收木材税,这样每年的木材销售量减少t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900万元,则t的取值范围是( )
A.{t|1≤t≤3} B.{t|3≤t≤5}
C.{t|2≤t≤4} D.{t|4≤t≤6}
答案 B
解析 设按销售收入的t%征收木材税时,税金收入为y万元,
则y=2 400×t%=60(8t-t2).
令y≥900,即60(8t-t2)≥900.解得3≤t≤5.
6.不等式>0的解集为________.
答案 {x|x<-5或x>2}
解析 >0⇔(x+5)(x-2)>0⇔x<-5或x>2.
7.不等式≥-1的解集是________.
答案 {x|x≤0或x>1}
解析 ≥-1⇔+1≥0⇔≥0
⇔
∴不等式的解集是{x|x≤0或x>1}.
8.若实数a,b满足a+b<0,则不等式<0的解集为________.
答案 {x|x>-a或x 解析 原不等式等价于(x+a)(b-x)<0⇔(x-b)(x+a)>0.
因为a+b<0,所以b<-a.
所以原不等式的解集为{x|x>-a或x 9.解下列不等式:
(1)<0;(2)≤1.
解 (1)<0⇔(2x-5)(x+4)<0
⇔-4
(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.
10.某汽车厂上年度生产汽车的投入成本为10万元/辆,出厂价为12万元/辆,年销售量为10 000辆.本年度为适应市场需求,计划提高产品质量,适度增加投入成本.若每辆车投入成本增加的比例为x(0
(2)为使本年度的年利润比上年度有所增加,则投入成本增加的比例x应在什么范围内?
解 (1)由题意得y=[12(1+0.75x)-10(1+x)]×10 000×(1+0.6x)(0
必须有
即解得0
11.二次不等式ax2+bx+c<0的解集为全体实数的条件是( )
A. B. C. D.
答案 D
解析 二次不等式ax2+bx+c<0的解集为全体实数等价于二次函数y=ax2+bx+c的图象全部在x轴下方,需要开口向下,且与x轴无交点,故需要
12.若a>0,b>0,则不等式-b< A.
B.
C.
D.
答案 A
解析 原不等式可化为即
可得
故不等式的解集为.
13.设x2-2x+a-8≤0对于任意x∈{x|1≤x≤3}恒成立,则a的取值范围是________.
答案 {a|a≤5}
解析 原不等式x2-2x+a-8≤0转化为a≤-x2+2x+8对任意x∈{x|1≤x≤3}恒成立,设y=-x2+2x+8,易知y在{x|1≤x≤3}上的最小值为5.∴a≤5.
14.在一个限速40 km/h的弯道上,甲、乙两辆汽车相向而行,发现情况不对,同时刹车,但还是相碰了.事发后现场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.则这次事故的主要责任方为________.
答案 乙车
解析 由题意列出不等式s甲=0.1x+0.01x2>12,
s乙=0.05x+0.005x2>10.
分别求解,得x甲<-40或x甲>30,
x乙<-50或x乙>40.
由于x>0,从而得x甲>30 km/h,x乙>40 km/h.
经比较知乙车超过限速,应负主要责任.
15.不等式x2+8y2≥λy(x+y)对于任意的x,y∈R恒成立,则实数λ的取值范围为________.
答案 -8≤λ≤4
解析 因为x2+8y2≥λy(x+y)对于任意的x,y∈R恒成立,
所以x2+8y2-λy(x+y)≥0对于任意的x,y∈R恒成立,
即x2-λyx+(8-λ)y2≥0恒成立,
由二次不等式的性质可得,
Δ=λ2y2+4(λ-8)y2=y2(λ2+4λ-32)≤0,
所以(λ+8)(λ-4)≤0,解得-8≤λ≤4.
16.某热带风暴中心B位于海港城市A南偏东60°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?
解 如图,以A市为原点,正东方向为x轴建立直角坐标系.
∵AB=400,∠BAx=30°,
∴台风中心B的坐标为(200,-200),x h后台风中心B到达点P(200,40x-200)处.
由已知,A市受台风影响时,有AP≤350,
即(200)2+(40x-200)2≤3502,
整理得16x2-160x+375≤0,
解这个不等式得,3.75≤x≤6.25,
A市受台风影响的时间为6.25-3.75=2.5(h).
故在3.75 h后,A市会受到台风的影响,时间长达2.5 h.