专题12 一元二次不等式的解法一、知识点精讲【引例】二次函数y＝x2－x－6的对应值表与图象如下：由对应值表及函数图象(如图2.3－1)可知图2.3－1当x＝－2，或x＝3时，y＝0，即x2－x＝6＝0；当x＜－2，或x＞3时，y＞0，即x2－x－6＞0；当－2＜x＜3时，y＜0，即x2－x－6＜0．这就是说，如果抛物线y= x2－x－6与x轴的交点是(－2，0)与(3，0)，那么一元二次方程x2－x－6＝0的解就是x1＝－2，x2＝3；同样，结合抛物线与x轴的相关位置，可以得到一元二次不等式x2－x－6＞0的解是x＜－2，或x＞3；一元二次不等式x2－x－6＜0的解是－2＜x＜3．上例表明：由抛物线与x轴的交点可以确定对应的一元二次方程的解和对应的一元二次不等式的解集．那么，怎样解一元二次不等式ax2＋bx＋c＞0(a≠0)呢？我们可以用类似于上面例子的方法，借助于二次函数y＝ax2＋bx＋c(a≠0)的图象来解一元二次不等式ax2＋bx＋c＞0(a≠0)．为了方便起见，我们先来研究二次项系数a＞0时的一元二次不等式的解．我们知道，对于一元二次方程ax2＋bx＋c＝0(a＞0)，设△＝b2－4ac，它的解的情形按照△＞0，△=0，△＜0分别为下列三种情况——有两个不相等的实数解、有两个相等的实数解和没有实数解，相应地，抛物线y＝ax2＋bx＋c（a＞0）与x轴分别有两个公共点、一个公共点和没有公共点(如图2.3－2所示)，因此，我们可以分下列三种情况讨论对应的一元二次不等式ax2＋bx＋c＞0（a＞0）与ax2＋bx＋c＜0（a＞0）的解．（1）当Δ＞0时，抛物线y＝ax2＋bx＋c（a＞0）与x轴有两个公共点(x1，0)和(x2，0)，方程ax2＋bx＋c＝0有两个不相等的实数根x1和x2(x1＜x2)，由图2.3－2①可知不等式ax2＋bx＋c＞0的解为x＜x1，或x＞x2；不等式ax2＋bx＋c＜0的解为x1＜x＜x2．（2）当Δ＝0时，抛物线y＝ax2＋bx＋c（a＞0）与x轴有且仅有一个公共点，方程ax2＋bx＋c＝0有两个相等的实数根x1＝x2＝－b2a，由图2.3－2②可知不等式ax2＋bx＋c＞0的解为x≠－b2a；不等式ax2＋bx＋c＜0无解．（3）如果△＜0，抛物线y＝ax2＋bx＋c（a＞0）与x轴没有公共点，方程ax2＋bx＋c＝0没有实数根，由图2.3－2③可知不等式ax2＋bx＋c＞0的解为一切实数；不等式ax2＋bx＋c＜0无解．今后，我们在解一元二次不等式时，如果二次项系数大于零，可以利用上面的结论直接求解；如果二次项系数小于零，则可以先在不等式两边同乘以－1，将不等式变成二次项系数大于零的形式，再利用上面的结论去解不等式．二、典例精析【典例1】解下列不等式：（1）x2＋2x－3≤0；（2）x－x2＋6＜0；（3）4x2＋4x＋1≥0；（4）x2－6x＋9≤0；（5）－4＋x －x 2＜0． 【答案】见解析 【解析】（1）∵Δ＞0，方程x 2＋2x －3＝0的解是x 1＝－3，x 2＝1．∴不等式的解为－3≤x ≤1．（2）整理，得x 2－x －6＞0．∵Δ＞0，方程x 2－x －6=0的解为 x 1＝－2，x 2＝3． ∴原不等式的解为x ＜－2，或x ＜3．（3）整理，得(2x ＋1)2≥0.由于上式对任意实数x 都成立， ∴原不等式的解为一切实数．（4）整理，得(x －3)2≤0.由于当x ＝3时，(x －3)2＝0成立；而对任意的实数x ，(x －3)2＜0都不成立，∴原不等式的解为x ＝3．（5）整理，得x 2－x ＋4＞0．Δ＜0，所以，原不等式的解为一切实数．【典例2】已知不等式20(0)ax bx c a ++<≠的解是2,3x x <>或求不等式20bx ax c ++>的解． 【答案】见解析【解析】由不等式20(0)ax bx c a ++<≠的解为2,3x x <>或，可知0a <，且方程20ax bx c ++=的两根分别为2和3，∴5,6bca a-==， 即5,6b c a a =-=．由于0a <，所以不等式20bx ax c ++>可变为 20b cx x a a++< ，即－2560,x x ++< 整理，得2560,x x -->所以，不等式20bx ax c +->的解是x ＜－1，或x ＞65． 【说明】：本例利用了方程与不等式之间的相互关系来解决问题． 【典例3】解关于x 的一元二次不等式210(x ax a ++>为实数).【答案】见解析【分析】 对于一元二次不等式，按其一般解题步骤，首先应该将二次项系数变成正数，本题已满足这一要求，欲求一元二次不等式的解，要讨论根的判别式∆的符号，而这里的∆是关于未知系数的代数式， ∆的符号取决于未知系数的取值范围，因此，再根据解题的需要，对∆的符号进行分类讨论. 【解析】: ∆24a =-，①当0,2a a ∆><->即或2时, 10x ax ++=2方程的解是1222a a x x ---+==所以，原不等式的解集为2a x -< 或2a x ->；②当Δ＝0，即a ＝±2时，原不等式的解为x ≠－a2 ； ③当0,22,a ∆<-<<即时原不等式的解为一切实数 .综上，当a ≤－2，或a ≥2时，原不等式的解是2a x -< 或2a x ->；当22,a -<<时原不等式的解为一切实数．【典例4】已知函数y ＝x 2－2ax ＋1(a 为常数)在－2≤x ≤1上的最小值为n ，试将n 用a 表示出来． 【答案】见解析【分析】：由该函数的图象可知，该函数的最小值与抛物线的对称轴的位置有关，于是需要对对称轴的位置进行分类讨论．【解析】:∵y ＝(x －a )2＋1－a 2，∴抛物线y ＝x 2－2ax ＋1的对称轴方程是x ＝a ．（1）若－2≤a ≤1，由图2.3-3①可知，当x ＝a 时，该函数取最小值n ＝1－a 2；（2）若a ＜-2时， 由图2.3-3②可知， 当x ＝-2时，该函数取最小值 n ＝4a +5； （3）若a ＞1时， 由图2.3-3③可知， 当x ＝1时，该函数取最小值n ＝-2a +2.综上，函数的最小值为245,2,1,21,22, 1.a a n a a a a +<-⎧⎪=--≤≤⎨⎪-+>⎩三、对点精练 1．解下列不等式：（1）3x 2－x －4＞0； （2）x 2－x －12≤0； （3）x 2＋3x －4＞0； （4）16－8x ＋x 2≤0．【答案】见解析 【解析】（1）3x 2－x －4＞0 413x x ⇔<->或 （2）x 2－x －12≤034x ⇔-≤≤（3）x 2＋3x －4＞041x x ⇔<->或；（4）16－8x ＋x 2≤04x ⇔=．2.解关于x 的不等式x 2＋2x ＋1－a 2≤0（a 为常数）． 【答案】见解析 【解析】不等式可以变为(x ＋1＋a )( x ＋1－a )≤0，（1）当－1－a ＜－1＋a ，即a ＞0时，∴－1－a ≤x ≤－1＋a ；（2）当－1－a ＝－1＋a ，即 a ＝0时，不等式即为(x ＋1)2≤0，∴x ＝－1；（3）当－1－a ＞－1＋a ，即a ＜0时，∴－1＋a ≤x ≤－1－a ． 综上，当a ＞0时，原不等式的解为－1－a ≤x ≤－1＋a ；当a ＝0时，原不等式的解为x ＝－1；当a ＜0时，原不等式的解为－1＋a ≤x ≤－1－a ． 3. 解下列不等式： (1) 260x x +->(2) (1)(2)(2)(21)x x x x -+≥-+【答案】见解析 【解析】⑴解法一：原不等式可以化为：(3)(2)0x x +->，于是：3020x x +<⎧⎨-<⎩或3020x x +>⎧⎨->⎩3322x x x x <->-⎧⎧⇒⎨⎨<>⎩⎩或32x x ⇒<->或所以，原不等式的解是32x x <->或． 解法二：解相应的方程260x x +-=得：123,2x x =-=，所以原不等式的解是32x x <->或． (2) 解法一：原不等式可化为：240x x -+≤，即240(4)0x x x x -≥⇒-≥于是：00044040x x x x x x ≤≥⎧⎧⇒≤≥⎨⎨-≤-≥⎩⎩或或，所以原不等式的解是04x x ≤≥或． 解法二：原不等式可化为：240x x -+≤，即240x x -≥，解相应方程240x x -=，得120,4x x ==，所以原不等式的解是04x x ≤≥或．【说明】：解一元二次不等式，实际就是先解相应的一元二次方程，然后再根据二次函数的图象判断出不等式的解．4. 求关于x 的不等式222m x mx m +>+的解． 【答案】见解析【解析】原不等式可化为：(2)2m m x m ->- (1) 当202m m ->>即时，1mx >，不等式的解为1x m>； (2) 当202m m -<<即时，1mx <． ① 02m <<时，不等式的解为1x m<； ② 0m <时，不等式的解为1x m>； ③ 0m =时，不等式的解为全体实数． (3) 当202m m -==即时，不等式无解． 综上所述：当0m <或2m >时，不等式的解为1x m >；当02m <<时，不等式的解为1x m<；当0m =时，不等式的解为全体实数；当2m =时，不等式无解． 5.解下列不等式： (1) 2280x x --<(2) 2440x x -+≤(3) 220x x -+<【答案】见解析 【解析】(1) 不等式可化为(2)(4)0x x +-<∴ 不等式的解是24x -<< (2) 不等式可化为2(2)0x -≤ ∴ 不等式的解是2x =； (3) 不等式可化为217()024x -+<∴ 不等式无解。

6. 已知对于任意实数x ，22kx x k -+恒为正数，求实数k 的取值范围． 【答案】见解析 【解析】显然0k =不合题意，于是：222000111(2)4010k k k k k k k k >>>⎧⎧⎧⇒⇒⇒>⎨⎨⎨<->--<->⎩⎩⎩或 7. 解下列不等式： (1)2301x x -<+(2)132x ≤+ 【答案】见解析 【分析】(1) 类似于一元二次不等式的解法，运用“符号法则”将之化为两个一元一次不等式组处理；或者因为两个数(式)相除异号，那么这两个数(式)相乘也异号，可将分式不等式直接转化为整式不等式求解． (2) 注意到经过配方法，分母实际上是一个正数． 【解析】(1) 解法(一)原不等式可化为：3323023031221010211x x x x x x x x x ⎧⎧-<-><>⎧⎧⎪⎪⇒⇒-<<⎨⎨⎨⎨+>+<⎩⎩⎪⎪>-<-⎩⎩或或解法(二) 原不等式可化为：3(23)(1)012x x x -+<⇒-<<． (2) 原不等式可化为：135353000222x x x x x --+-≤⇒≤⇒≥+++(35)(2)020x x x ++≥⎧⇒⇒⎨+≠⎩ 523x x <-≥-或【说明】：(1) 转化为整式不等式时，一定要先将右端变为0．(2) 本例也可以直接去分母，但应注意讨论分母的符号：2020133(2)13(2)12x x x x x +>+<⎧⎧≤⇒⎨⎨+≥+≤+⎩⎩或。