一、二次不等式
例1 (数字系数的二次不等式)
解关于\(x\)的不等式\(-x^2+4x-3 \ge 0\)
分析:\(x\in [1,3]\);
例2(含参数的二次不等式,一动根一静根)
解关于\(x\)的不等式\((x-2)[x-(3a+1)]<0\)
例3 (含参数的二次不等式,两动根)
解关于\(x\)的不等式\(x^2-\cfrac{a}{2}x-\cfrac{a^2}{2}<0\)
分析:将原不等式等价转化为\((x-a)(x+\cfrac{a}{2})<0\),
令\((x-a)(x+\cfrac{a}{2})=0\),
则方程的两个根为\(x=-\cfrac{a}{2}\)和\(x=a\),
下来根据这两个动根的大小分类讨论
当\(-\cfrac{a}{2}<a\)时,即\(a>0\)时,不等式的解集为\((-\cfrac{a}{2},a)\);
当\(-\cfrac{a}{2}=a\)时,即\(a=0\)时,不等式的解集为\(\varnothing\);
当\(-\cfrac{a}{2}>a\)时,即\(a<0\)时,不等式的解集为\((a,-\cfrac{a}{2})\);
综上,略。
例4(含参数的二次不等式,两动根)
解关于\(x\)的不等式\(x^2-(a^2+a)x+a^3\leq 0\)
分析:将原不等式等价转化为\((x-a^2)(x-a)\leq 0\),
其对应方程的两个根为\(x=a^2\)和\(x=a\),分类讨论如下:
\(1^{\circ}\) 当\(a^2>a\),即\(a<0\)或\(a>1\)时,解集为\([a,a^2]\);
\(2^{\circ}\) 当\(a^2=a\),即\(a=0\)或\(a=1\)时,解集为\(\{0,1\}\);
\(3^{\circ}\) 当\(a^2<a\),即\(0<a<1\)时,解集为\([a^2,a]\);
综上所述:
当\(a<0\)或\(a>1\)时,解集为\([a,a^2]\);
当\(a=0\)或\(a=1\)时,解集为\(\{0,1\}\);
当\(0<a<1\)时,解集为\([a^2,a]\);
例5(含参数的二次不等式,两动根)
解关于\(x\)的不等式\(\cfrac{x-2a}{x-(a^2+1)}<0\).
分析:
当\(a=1\)时,原不等式为\(1<0\),故解集为\(\varnothing\);
当\(a\neq 1\)时,由于\(a^2+1>2a\),故解集为\((2a,a^2+1)\);
二、涉及含有参数的二次不等式的因式分解练习:
实际高三数学教学和考试中的相关内容常常是这样的:
①\(x^2-5\sqrt{2}x+8\ge 0\),即\((x-\sqrt{2})(x-4\sqrt{2})\ge 0\);
②\(x^2-(2m+1)x+m^2+m-2\leq 0\),即\([x-(m+2)][x-(m-1)]\leq 0\);
③\(x^2-3mx+(m-1)(2m+1)\ge 0\);即\([x-(m-1)][x-(2m+1)]\ge 0\);
④\(x^2-(a+a^2)x+a^3\leq 0\),即\((x-a)(x-a^2)\leq 0\);
⑤\(x^2-(a+1)x+a\leq 0\),即\((x-1)(x-a)\leq 0\);
⑥\(x^2-(2a+1)x+a(a+1)\leq 0\);即\((x-a)[x-(a+1)]\leq 0\);
⑦\(\cfrac{x-2a}{x-(a^2+1)}<0(a\neq 1)\);即\((x-2a)[x-(a^2+1)]<0\),解集为\((2a,a^2+1)\);
⑧\(x^2+(m+4)x+m+3<0\),即\((x+1)[x+(m+3)]<0\);
三、能转化为含有参数的二次不等式
例设函数\(f(x)=\cfrac{1}{2}{x^2}+aln(1+x)\),讨论\(f(x)\)的单调性;
【分析】利用导数转化为求解含有参数a的不等式,给导函数的分子配方就能找到分类讨论的标准。
【解答】导数法研究单调性,先求出定义域\((-1,+\infty)\),
\(f'(x)=x+\cfrac{a}{x+1}\)
\(=\cfrac{x(x+1)+a}{x+1}\)
\(=\cfrac{x^2+x+a}{x+1}\)
\(=\cfrac{(x+\cfrac{1}{2})^2+a-\cfrac{1}{4}}{x+1}\),
①当\(a≥\cfrac{1}{4}\)时,\(f'(x)≥0\)恒成立,且当\(a=\cfrac{1}{4}\)时仅仅在\(x=-\cfrac{1}{2}\)处取到等号,
故函数\(f(x)\)在\((-1,+∞)\)上单调递增;
②当\(a<\cfrac{1}{4}\)时,令\(x^2+x+a=0\),得到\(x=\cfrac{-1±\sqrt{1-4a}}{2}\),
接下来将其中的小根和-1作比较,
当\(-1<\cfrac{-1-\sqrt{1-4a}}{2}\)时,即\(0<a<\cfrac{1}{4}\)时,
\(x\in (-1,\cfrac{-1-\sqrt{1-4a}}{2})\)时,\(f'(x)>0\),\(f(x)\)单调递增,
\(x\in(\cfrac{-1-\sqrt{1-4a}}{2},\cfrac{-1+\sqrt{1-4a}}{2})\)时,\(f'(x)<0\),\(f(x)\)单调递减,
\(x\in(\cfrac{-1+\sqrt{1-4a}}{2},+\infty)\)时,\(f'(x)>0\),\(f(x)\)单调递增,
当\(-1=\cfrac{-1-\sqrt{1-4a}}{2}\)时,即\(a=0\)时,\(x\in (-1,\cfrac{-1+\sqrt{1-4a}}{2})\)时,\(f'(x)<0\),\(f(x)\)单调递减,\(x\in(\cfrac{-1+\sqrt{1-4a}}{2},+\infty)\)时,\(f'(x)>0\),\(f(x)\)单调递增,
当\(-1>\cfrac{-1-\sqrt{1-4a}}{2}\)时,即\(a<0\)时,\(x\in(-1,\cfrac{-1+\sqrt{1-4a}}{2})\)时,\(f'(x)<0\),\(f(x)\)单调递减,\(x\in(\cfrac{-1+\sqrt{1-4a}}{2},+\infty)\)时,\(f'(x)>0\),\(f(x)\)单调递增,
综上所述,当\(a≥\cfrac{1}{4}\)时,函数\(f(x)\)的单调递增区间为\((-1,+∞)\),无单调递减区间;
当\(0<a<\cfrac{1}{4}\)时,单调递增区间为\((-1,\cfrac{-1-\sqrt{1-4a}}{2})\)和\((\cfrac{-1+\sqrt{1-4a}}{2},+\infty)\),
单调递减区间为\((\cfrac{-1-\sqrt{1-4a}}{2},\cfrac{-1+\sqrt{1-4a}}{2})\);
当\(a≤0\)时,单调递减区间为\((-1,\cfrac{-1+\sqrt{1-4a}}{2})\),单调递增区间为\((\cfrac{-1+\sqrt{1-4a}}{2},+\infty)\);