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例2:一元二次不等式

不等式及其解法 · 高一
讲清楚它是什么

定义 求满足 $ax^2+bx+c>0$(或 $<0$)的实数 $x$ 取值范围,即解一元二次不等式。

从哪来 本节为起点,无前置知识点。需基于初中已掌握的“实数大小比较”及“二次函数图像特征”作为认知基础,但严格依据图谱记录,本节无特定前置知识点依赖。

为什么 一元二次不等式的解集本质上是二次函数 $y=ax^2+bx+c$ 图像在 $x$ 轴上方($y>0$)或下方($y<0$)部分对应的 $x$ 的集合。 其核心逻辑源于数形结合: 1. 代数角度:二次三项式 $ax^2+bx+c$ 的符号变化仅由两个根(若存在)决定。根据韦达定理和因式分解,$a(x-x_1)(x-x_2)$ 的符号取决于 $(x-x_1)$ 和 $(x-x_2)$ 的同号或异号情况。 2. 几何角度:抛物线开口方向由 $a$ 决定,与 $x$ 轴交点由 $\Delta$ 决定。不等式解集即为图像位于特定半平面的投影区间。 因此,解题关键在于确定抛物线开口方向及与 $x$ 轴的位置关系(交点个数)。

口诀记忆法** 适合**形象思维强、喜欢规律总结、基础较弱**的学生。 **操作
1. 强调“一化二判三解”: * 一化:二次项系数化为正($a>0$)。 * 二判:算 $\Delta$,判根的情况($\Delta>0$ 两根,$\Delta=0$ 一根,$\Delta<0$ 无根)。 * 三解: * $\Delta>0$:大于取两边,小于取中间。 * $\Delta=0$:大于取除根外全体,小于取空集。 * $\Delta<0$:大于取全体,小于取空集。 2. 配合手势:双手张开表示“两边”,双手合拢表示“中间”。 优点:降低认知负荷,快速建立解题流程。
数形结合动态演示法** 适合**逻辑推理能力强、喜欢直观理解、空间感好**的学生。 **操作
1. 在坐标系中画出 $y=x^2-2x-3$ 的图像。 2. 提问:$x^2-2x-3>0$ 意味着什么?(图像在 $x$ 轴上方)。 3. 引导学生观察:哪些 $x$ 对应的点在上方?($x<-1$ 或 $x>3$)。 4. 变换系数:将 $a$ 变为负数,图像翻转,问 $-x^2+2x+3>0$ 的解集?($-1优点:从本质理解符号与区间的关系,避免死记硬背。
因式分解符号分析法** 适合**代数运算能力强、抽象思维好、讨厌画图**的学生。 **操作
1. 将 $ax^2+bx+c$ 因式分解为 $a(x-x_1)(x-x_2)$(假设 $\Delta>0$ 且 $a>0$)。 2. 分析符号: * 当 $x>x_2$ 时,$(x-x_1)>0, (x-x_2)>0 \Rightarrow$ 乘积 $>0$。 * 当 $x_10, (x-x_2)<0 \Rightarrow$ 乘积 $<0$。 * 当 $x0$。 3. 结论:$a>0$ 时,$>0$ 取两边,$<0$ 取中间。 优点:纯代数推导,严谨性强,为后续学习高次不等式(穿针引线法)做铺垫。
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练一道
基础题
解不等式 $x^2 - 5x + 6 < 0$
变式
解不等式 $-x^2 + 2x - 3 > 0$
看解答过程
1. 一化:二次项系数 $1>0$,无需变形。 2. 二判:对应方程 $x^2 - 5x + 6 = 0$。 $\Delta = (-5)^2 - 4 \times 1 \times 6 = 25 - 24 = 1 > 0$。 求根:$x = \frac{5 \pm 1}{2}$,得 $x_1 = 2, x_2 = 3$。 3. 三解: 不等式为 $<0$,且 $a>0$,故解集取两根之间。
试试手自己判
检测题
解不等式 $2x^2 - 3x - 2 \le 0$
看答案和判分标准
答案:$\{x \mid -\frac{1}{2} \le x \le 2\}$ 或 $[-\frac{1}{2}, 2]$
判对标准:
1. 正确求出方程 $2x^2 - 3x - 2 = 0$ 的两个根 $-\frac{1}{2}$ 和 $2$。(2分)
2. 正确判断不等号方向为 $\le$,且 $a>0$,故取两根之间(含端点)。(2分)
3. 解集书写格式正确,包含端点。(1分)
*注:若根算错或区间取反,不得分。
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