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掌握一类简单的可化为一元二次不等式的分式不等式的解法.
会解与一元二次不等式有关的恒成立问题和实际应用题.
一元二次不等式的应用
【课标要求】
【核心扫描】
一元二次不等式的应用.(重点)
一元二次不等式中的恒成立问题.(难点)
与二次函数、二次方程、实际应用题联系密切,而且应用广泛.
注意实际问题中变量有意义的范围.
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一元二次不等式恒成立问题
一元二次不等式ax2+bx+c>0的解集是R的等价条件是
__________;一元二次不等式ax2+bx+c<0的解集是R的等价条件是__________.
自学导引
1.
a>0且Δ<0
a<0且Δ<0
穿针引线法——解简单分式不等式或高次不等式的方法
(1)将不等式化为标准形式;一端为0,另一端为一次因式(因式中x的系数为正)或二次不可约因式的乘积.
(2)求出各因式为0时的实数根,并在数轴上标出.
(3)自最右端上方起,用曲线从右至左依次由各根穿过数轴,遇奇次重根一次穿过,遇偶次重根穿而不过(说明:奇过偶不过).
(4)记数轴上方为正,下方为负,根据不等式的符号写出解集.
用一元二次不等式解决实际问题的操作步骤
(1)理解题意,搞清量与量之间的关系;
(2)建立相应的不等关系,把实际问题抽象为一元二次不等式问题;
(3)解这个一元二次不等式得到实际问题的解.
3.
4.
想一想:用一根长为100 m的绳子能围成一个面积大于600 m2的矩形吗?________(用“能”或“不能”填空)
提示 能.设矩形一边的长为x m,则另一边的长为(50-x)m,0<x<50.由题意,得x(50-x)>600,即x2-50x+600<0,解得20<x<30.所以,当矩形一边的长在(20,30)的范围内取值时,能围成一个面积大于600 m2的矩形
由二次函数图像与一元二次不等式的关系分析,可以得到常用的两个结论:
(1)不等式ax2+bx+c>0的解集是全体实数(或恒成立)的条件是当a=0时,b=0,c>0;
名师点睛
1.
一元二次不等式的实际应用
(1)解不等式应用题,首先要认真审题,分清题意,建立合理、恰当的数学模型,这是解决好不等式应用题最关键的一环.
(2)不等式应用题常常以函数的形式出现,大都是解决现实生活、生产、科技中的最优化问题,在解题中涉及不等式解法及有关问题.
(3)不等式应用题主要考查综合运用数学知识,数学方法分析和解决实际问题的能力,考查数学建模、解不等式等数学内容.
2.
分离参数法——解不等式恒成立问题
对于有的恒成立问题,分离参数是一种行之有效的方法.这是因为将参数予以分离后,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,经常要用到下述简单结论:(1)a≥f(x)恒成立⇔a≥f(x)max;(2)a≤f(x)恒成立⇔a≤f(x)min.
3.
题型一 恒成立问题
当a为何值时,不等式(a2-1)x2-(a-1)x-1<0的解集为R?
[思路探索] 不等式的解集为R,也就是函数f(x)=(a2-1)x2-(a-1)x-1的图像恒在x轴下方,注意二次项系数a2-1可能为0,也可能小于0,应分两种情况讨论加以解决.
【例1】
(2)审清题意,弄清楚哪个是参数,哪个是自变量.例如,“已知函数y=x2+2(a-2)x+4,对∀a∈[-3,1],y<0恒成立”中,变量是a,参数是x,该函数是关于a的函数.
不等式(a+1)x2+ax+a>m(x2+x+1)对任意x恒成立,试比较a与m的大小.
解 原不等式整理得
(a-m+1)x2+(a-m)x+a-m>0对任意x恒成立.
①当a-m+1=0时,原不等式化为-x-1>0,
即x<-1,不恒成立.
②当a-m+1≠0时,由题意知
【训练1】
∵a-m+1>0,∴3(a-m+1)+1>1>0,
∴a-m>0,∴a>m.
综上,a与m的大小关系是a>m.
[思路探索] 将分式不等式等价转化为一元二次不等式或一元一次不等式组.
【例2】
题型二 分式不等式的解法
规律方法 (1)解分式不等式关键是如何将它转化为同解的整式不等式,化未知为已知.做题时要体会这种转化的思想.
(2)转化的依据是实数运算的符号法则,所以要将不等式一边先化为零.
【训练2】
[思路探索] 解答本题可先移项通分,将各因式最高次项系数化为正,再转化为与它同解的整式不等式求解.用穿针引线法求解集.
【例3】
题型三   简单高次不等式的解法
此不等式等价于(x+1)(x-2)(x-1)2(x+4)≤0,且x≠1,x≠
-4.分别令各个因式为零,可得根依次为-1,2,1,-4.
在x轴上标根,并从右上方引曲线可得图
由x轴上的图像可得不等式的解集为{x|x<-4,或-1≤x<1,或1<x≤2}.
规律方法 解简单的高次不等式时要特别注意偶次方根要“穿而不过”,也就是要“反弹”起来,遵循“奇穿偶回”的原则.
解 (1)各因式的根分别为0,1,-1,-2,其中1为二重根,-1为三重根.在x轴上标根,并从右上方引曲线可得图
【训练3】
(本题满分12分)汽车在行驶中,由于惯性作用,刹车后还要继续向前滑行一段距离才能停住,我们称这段距离为“刹车距离”.刹车距离是分析事故的一个重要因素.在一个限速40 km/h以内的弯道上,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)之间有如下关系:s甲=0.1x+0.01x2,s乙=0.05x+0.005x2.问:超速行驶应负主要责任的是谁?
审题指导 将文字语言翻译成数学语言,将不等关系转化为不等式问题求解.
【例4】
题型四 一元二次不等式的简单应用
[规范解答] 由题意知,对于甲车,有0.1x+0.01x2>12,即x2+10x-1 200>0,(2分)
解得x>30,或x<-40(不符合实际意义,舍去),(4分)
这表明甲车的车速超过30 km/h.但根据题意刹车距离略超过12 m,由此估计甲车车速不会超过限速40 km/h.(6分)
对于乙车,有0.05x+0.005x2>10,即x2+10x-2 000>0,(8分)
解得x>40,或x<-50(不符合实际意义,舍去),(10分)
这表明乙车的车速超过40 km/h,即超过规定限速.(12分)
【题后反思】 解不等式应用题的步骤:
(1)认真审题,抓住问题中的关键词,找准不等关系;
(2)引入数学符号,用不等式表示不等关系,使其数学化;
(3)求解不等式;
(4)还原实际问题.
国家原计划以2 400元/t的价格收购某种农产品m t.按规定,农民向国家纳税: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,国家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的取值范围.使税率调低后,国家此项税收总收入不低于原计划的78%.
【训练4】
所以y≥2 400m×8%×78%,即-44≤x≤2.
又0<x≤8,所以x的取值范围是0<x≤2.
解 “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”时,总收购量为m(1+2x%)t,总收购款为2 400m(1+2x%)元;“总收入不低于原计划的78%”,即税率调低后,税收总收入≥2 400m×8%×78%.设税率调低后的“税收总收入” 为y元,
y=2 400m(1+2x%)(8-x)%
[错解] 原不等式可化为x2>1,即(x-1)(x+1)>0,∴x<-1或x>1,∴原不等式的解集为{x|x<-1,或x>1}.
错解的主要原因是乱去分母.不等式的运算之理不清,不等式两边同乘一个数,是否改变符号?
误区警示 算理不清,胡乱变形而致错
【示例】
由图知
原不等式的解集为{x|-11}.
不等式中不能乱去分母,去分母时要知道分母的符号,最好是移项通分.