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1、第2章 一元二次函數、方程和不等式
知識系統(tǒng)整合
規(guī)律方法收藏
1.比較數(式)的大小
依據:a-b>0?a>b;a-b<0?a<b;a-b=0?a=b.
適用范圍:若數(式)的大小不明顯,作差后可化為積或商的形式.
步驟:①作差;②變形;③判斷差的符號;④下結論.
變形技巧:①分解因式;②平方后再作差;③配方法;④分子(分母)有理化.
2.利用基本不等式證明不等式
(1)充分利用條件是關鍵,要注意“1”的整體代換及幾個“=”必須保證同時成立.
(2)利用基本不等式證明不等式是綜合法證明不等式的一種情況,其實質就是從已知的不等式入手,借助不等式的性質和基本
2、不等式,經過逐步的邏輯推理,最后推得所證結論,其特征是“由因導果”.
(3)證明不等式時要注意靈活變形,可以多次利用基本不等式的變形形式.
3.利用基本不等式求最值
(1)利用基本不等式求最值,必須同時滿足以下三個條件:一正、二定、三相等.
即:①x,y都是正數.
②積xy(或和x+y)為常數(有時需通過“配湊、分拆”湊出定值).
③x與y必須能夠相等(等號能夠取到).
(2)構造定值條件的常用技巧
①加項變換;②拆項變換;③統(tǒng)一換元;④平方后利用基本不等式.
4.解一元二次不等式的步驟
當a>0時,解形如ax2+bx+c>0(≥0)或ax2+bx+c<0(≤0)的一元二次
3、不等式的一般步驟如下:
(1)確定對應方程ax2+bx+c=0的解;
(2)畫出對應函數y=ax2+bx+c的圖象的簡圖;
(3)由圖象寫出不等式的解集.
特別提醒:(1)在通過圖象獲取解集時,注意不等式中的不等號方向、是否為嚴格不等關系及Δ=0時的特殊情況.
(2)當a<0時,解不等式可以從兩個方面入手:①畫出對應圖象進行直接判定(此時圖象開口向下);②兩邊同乘以-1,把a轉變?yōu)椋璦再進行求解.
5.一元二次不等式的實際應用
不等式在解決生活、生產中的一些實際問題中有著廣泛的應用,主要有范圍問題、最值問題等.解一元二次不等式的應用問題的關鍵在于構造一元二次不等式模型.解題的一般
4、步驟是:
(1)理清題意:弄清問題的實際背景和意義,用數學語言來描述問題.
(2)簡化假設:精選問題中的關鍵變量.
(3)列出關系式:建立變量間的不等關系式.
(4)求解:運用數學知識解相應不等式.
(5)檢驗并作答:將所得不等式的解集放回原題中檢驗是否符合實際情況,然后給出問題的答案.
學科思想培優(yōu)
一、常數代換法
[典例1] 已知正數x,y滿足x+y=1,則+的最小值為( )
A.5 B. C. D.2
解析 因為x+y=1,所以x+(1+y)=2,則2=[x+(1+y)]=++5≥2+5=9,所以+≥,當且僅當即時,等號成立,因此+的最小值為.故選C.
答
5、案 C
二、消元法
[典例2] 設x,y,z為正實數,滿足x-2y+3z=0,則的最小值為________.
解析 解法一:由x-2y+3z=0,得y=,故==≥=3,
當且僅當x=y(tǒng)=3z時取等號,即的最小值為3.
解法二:由x-2y+3z=0,得x=2y-3z,=2->0.
==≥=3.當且僅當x=y(tǒng)=3z時取等號,即的最小值為3.
答案 3
三、配湊法
1.從和或積為定值的角度入手配湊
某些不等式的約束條件可看成若干變元的和或積的定值,在不等式的變形中,配湊出這些定值,可使問題巧妙獲解.常見的配湊變形有化積為和、常數的代換、加法結合律等常規(guī)運算和技巧.
[典例3]
6、設x>0,y>0,x2+=1,求x的最大值.
解 ∵x>0,y>0,x2與的和為定值,
∴x==≤·=·=,當且僅當x2=,即x=,y=時取等號,即x的最大值為.
[典例4] 已知x,y,z為正數,且滿足xyz(x+y+z)=1,求(x+y)(y+z)的最小值.
解 由條件得x+y+z=,則(x+y)(y+z)=xy+xz+y2+yz=y(tǒng)(x+y+z)+xz=y(tǒng)·+xz=+xz≥2,當且僅當=xz,即xz=1時取等號,故(x+y)(y+z)的最小值為2.
[典例5] 設a1,a2,a3,…,an均為正實數,求證:++…++≥a1+a2+a3+…+an.
證明 為了約去中的分母,可考
7、慮配上一項ak+1,于是有+a2≥2a1,+a3≥2a2,…,+an≥2an-1,+a1≥2an,當且僅當a1=a2=…=an時取等號.以上不等式相加,化簡,可得原不等式成立.
2.從取等號的條件入手配湊
在題中約束條件下,各變元將取某個特定值,這就提示我們可考慮用這些值來進行配湊.
[典例6] 設a,b,c>0,a+b+c=1,求++的最大值.
解 ·≤=,·≤,·≤.
以上三式相加,并利用a+b+c=1,得(++)≤6,故++的最大值為3.
四、判別式法在“三個二次”問題中的應用
一元二次方程、一元二次不等式與二次函數的關系十分密切,習慣上稱為“三個二次”問題.根據判別式法在
8、解一元二次方程中的作用,可見判別式法在“三個二次”問題中的重要性.
1.求變量的取值范圍
[典例7] 不等式(m2-2m-3)x2-(m-3)x-1<0對任意x∈R恒成立,求實數m的取值范圍.
解 (m2-2m-3)x2-(m-3)x-1<0對任意x∈R恒成立.
①若m2-2m-3=0,則m=-1或m=3.
當m=-1時,不符合題意;當m=3時,符合題意.
②若m2-2m-3≠0,設y=(m2-2m-3)x2-(m-3)x-1<0對任意x∈R恒成立.
則m2-2m-3<0,Δ=b2-4ac=5m2-14m-3<0,
解得-
9、最值
[典例8] 已知正實數a,b滿足a+2b+ab=30,試求實數a,b為何值時,ab取得最大值.
解 構造關于a的二次方程,應用“判別式法”.
設ab=y(tǒng),?、?
由已知得a+2b+y=30.?、?
由①②消去b,整理得a2+(y-30)a+2y=0,?、?
對于③,由Δ=(y-30)2-4×2y≥0,即y2-68y+900≥0,解得y≤18或y≥50,又y=ab<30,故舍去y≥50,得y≤18.把y=18代入③(注意此時Δ=0),得a2-12a+36=0,即a=6,從而b=3.故當a=6,b=3時,ab取得最大值18.
3.證明不等式
[典例9] 已知x,y∈R,證明:2
10、x2+2xy+y2-4x+5>0恒成立.
證明 不等式可變形為y2+2xy+2x2-4x+5>0,將不等式左邊看作關于y的二次函數,令z=y(tǒng)2+2xy+2x2-4x+5,則關于y的一元二次方程y2+2xy+2x2-4x+5=0的根的判別式Δ=4x2-4(2x2-4x+5)=-4(x-2)2-4<0,即Δ<0.則對于二次函數z=y(tǒng)2+2xy+2x2-4x+5,其圖象開口向上,且在x軸上方,所以z>0恒成立,即2x2+2xy+y2-4x+5>0恒成立.
五、含變量的不等式恒成立問題
[典例10] 對于滿足0≤p≤4的一切實數,不等式x2+px>4x+p-3恒成立,試求x的取值范圍.
解 原不等式可化為x2+px-4x-p+3>0,
令y=x2+px-4x-p+3
=(x-1)p+(x2-4x+3).
由題設得
解得x>3或x<-1.
故x的取值范圍是x<-1或x>3.
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