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分段函数不等式解法详解
2025/08/14·StepFun can make mistakes, check important info.
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请做题并列出详细步骤
Reason
思考过程

首先,分析分段函数 的定义:

步骤1:分析 的表达式

要解 ,需先确定 所在的区间(因为 的分段由 决定)。

(1)分析

的符号由 与 3 的大小决定:

  • (即 )时,
  • (即 )时,

(2)分析

的符号由 的正负决定:

  • (即 )时,
  • (即 )时,

步骤2:分情况讨论不等式

根据 的正负和 的符号,将 分为 三类,分别分析:

情况1:

此时 (因 负, 正),故

对于

  • (即 ),则
  • (即 ),则
子情况1.1:

,不等式 恒成立,故 是解。

子情况1.2:

,需满足:

化简得:

因指数函数 单调递增,故 ,即 。但此子情况中 ,即 ,仅当 时等式成立。

,故 。此时 ,满足 。因此, 是解。

情况2:

此时 (因 ),故

对于
,则 ,故

不等式变为:

两边消去2020,得:

因指数函数单调递增,故:

化简得:

解二次不等式 ,因式分解为 ,解得

但此情况中 ),故 ,即

情况3:

此时 ,故
,故

不等式变为:

化简得:

因指数函数单调递增,故 ,即 ,此情况中 已满足,故 是解。

步骤3:合并所有解集

综合三类情况的解:

  • 情况1:
  • 情况2:
  • 情况3:

合并后,解集为

最终结论

满足 的取值集合为

要解决不等式 (其中 是分段函数),需先分析函数定义,再分情况讨论参数范围。

步骤1:明确分段函数 的定义

步骤2:分析 的表达式

需根据 的符号,确定它们所在的区间():

    • (即 ),则
    • (即 ),则
    • (即 ),则
    • (即 ),则

步骤3:分情况讨论不等式

根据 的正负和 的符号,将 分为 三类,逐一分析:

情况1:

此时 (因 负, 正),故

进一步分两类:

  • 子情况1.1:
    ,故
    不等式变为 恒成立,因此 是解。

  • 子情况1.2:
    ,故
    不等式变为 ,化简得
    因指数函数 单调递增,故 ,即
    但此子情况中 (即 ),仅当 时等式成立。
    ,故 。此时 ,满足 ,因此 是解。

情况2:

此时 (因 ),故

,则 ,故

不等式变为 ,消去2020后得
因指数函数单调递增,故 ,化简得

解二次不等式
因式分解为 ,解得
结合此情况的范围 ,得 是解。

情况3:

此时 ,故
,故

不等式变为 ,化简得
因指数函数单调递增,故 ,即 ,此情况中 已满足,因此 是解。

步骤4:合并所有解集

综合三类情况的解:

  • 情况1:(包含 );
  • 情况2:
  • 情况3:

合并后,解集为