高中数学知识图谱必修一 · 第 2 章方法

二次函数图像法

先求出二次式的根,再根据开口方向看图像哪一段在 x 轴上方、哪一段在下方,写出不等式的解集。

出现在2.3 二次函数与一元二次方程、不等式

什么时候用

适合什么题
一元二次不等式,例如 x2−5x+6>0x^2-5x+6>0;含参数时,参数已经分好情况(比如已经确定 a>0a>0)。
最后要得到什么
不等式的解集,用区间或集合写出,例如 (−∞,2)∪(3,+∞)(-\infty,2)\cup(3,+\infty)。
要注意
二次项系数为负时,先两边乘 −1-1 并把不等号反向;带等号的不等式解集要包含根,不带等号的不包含。

解题步骤

按顺序做。标了条件的技能,只在题目符合那个条件时才用。

  1. 1

    移项,让一边是 0

    #

    把所有项移到左边,整理成 ax2+bx+c>0ax^2+bx+c>0(或 <<、≥\ge、≤\le)的样子。例如 x2−5x>−6x^2-5x>-6 移项得 x2−5x+6>0x^2-5x+6>0。

    a<0a<0 时两边乘 −1-1,不等号反向;aa 含参数时要看它能不能为 00,a=0a=0 时就成了一次不等式,要单独解。

  2. 2

    求出根,从小到大排好

    #

    解方程 x2−5x+6=0x^2-5x+6=0,因式分解为 (x−2)(x−3)=0(x-2)(x-3)=0,两根是 22 和 33。

    共三种情况:Δ>0\Delta>0 有两个不同的根;Δ=0\Delta=0 只有一个根,图像在顶点处碰到 xx 轴;Δ<0\Delta<0 没有实根,图像整条在 xx 轴的一侧。

  3. 3

    画草图,看哪段在 x 轴上方

    #

    开口向上的抛物线经过 (2,0)(2,0) 和 (3,0)(3,0):两根之外图像在 xx 轴上方,式子为正;两根之间在 xx 轴下方,式子为负。

    二次项系数为正时可记成:「大于取两边,小于取中间」。

  4. 4

    按不等号写出解集

    #

    x2−5x+6>0x^2-5x+6>0 要式子为正,取两根之外;不带等号,根 22、33 不取,解集为 (−∞,2)∪(3,+∞)(-\infty,2)\cup(3,+\infty)。

    如果是 ≥0\ge0,根也要包含进去:(−∞,2]∪[3,+∞)(-\infty,2]\cup[3,+\infty)。题目对 xx 另有限制时(如分母不为 00、x>0x>0),最后再和它取交集。

    看图读解集:切换不等号,解集落在两根之间还是之外

    前提是先把二次项系数化成正数(a>0a>0),且 Δ>0\Delta>0、两根 x1<x2x_1<x_2;点四个不等号按钮,看图像在 xx 轴上方还是下方,以及根是否算进去。

    ax2+bx+cax^2+bx+c(a>0a>0,Δ>0\Delta>0)要

    开口向上、和 x 轴交于 x₁、x₂ 两点的抛物线,下方是解集数轴 x y = ax² + bx + c(a > 0) x₁x₂ 解集

    解集x<x1x<x_1 或 x>x2x>x_2图像在 xx 轴上方:两根之外。

    二次项系数为正时:大于取两边,小于取中间。

    图解交互正在加载;正文与题例可直接阅读。

背后用到的知识

上面各步骤用到的性质和公式。做一道具体的题,通常只用到其中一部分。

易错

开口向下时乘 −1 忘了变号 #

错误做法

解 −x2+2x+3>0-x^2+2x+3>0:化成 x2−2x−3>0x^2-2x-3>0,得 x<−1x<-1 或 x>3x>3。

两边同乘 −1-1,不等号要反向;「大于取两边」只对二次项系数为正的式子成立。

正确做法

两边同乘 −1-1 并变号:x2−2x−3<0x^2-2x-3<0,即 (x+1)(x−3)<0(x+1)(x-3)<0。

小于取中间:解集为 −1<x<3-1<x<3。

相关不等式的性质 · 乘除与方向

Δ = 0 时漏掉或多算顶点 #

错误做法

x2−2x+1≤0x^2-2x+1\le0 没有两个不同的根,于是说无解。

Δ=0\Delta=0 时图像只在顶点 x=1x=1 处碰到 xx 轴,这一点的值为 00,满足「≤0\le0」。

正确做法

x2−2x+1=(x−1)2≤0x^2-2x+1=(x-1)^2\le0 只有 x=1x=1,解集为 {1}\{1\}。

同理 (x−1)2<0(x-1)^2<0 无解,(x−1)2>0(x-1)^2>0 的解集是 x≠1x\ne1,不能写成 R\mathbb R。

相关一元二次不等式 · 开口与根决定符号

解出参数后忘了和前提取交集 #

错误做法

已知 a>0a>0,由 a2−3a−4≥0a^2-3a-4\ge0 得 a≤−1a\le-1 或 a≥4a\ge4,直接作为答案。

二次不等式只解出了满足这一条件的 aa,题目原有的前提 a>0a>0 还没用上,a≤−1a\le-1 与它矛盾。

正确做法

a2−3a−4=(a−4)(a+1)≥0a^2-3a-4=(a-4)(a+1)\ge0,得 a≤−1a\le-1 或 a≥4a\ge4。

与前提 a>0a>0 取交集,答案为 a≥4a\ge4。

相关含参一元二次不等式分类讨论法 · 把各种情况的解集列齐

例题

1. 取两根之间还是两根之外

解 x2−5x+6>0x^2-5x+6>0。

  1. 两根为 2,32,3,开口向上。
  2. 两根之外图像在 xx 轴上方;不带等号,两根本身不取。
  3. 解集为 (−∞,2)∪(3,+∞)(-\infty,2)\cup(3,+\infty)。

教材 2.3 例 1

2. 没有实根:直接看整条图像

解 x2+x+1>0x^2+x+1>0 与 x2+x+1<0x^2+x+1<0。

  1. Δ=1−4=−3<0\Delta=1-4=-3<0,开口向上,图像全在 xx 轴上方,x2+x+1x^2+x+1 恒正。
  2. 所以 x2+x+1>0x^2+x+1>0 的解集为 R\mathbb R,x2+x+1<0x^2+x+1<0 无解。

本页说明例

内容出处:人教 A 版必修第一册第二章