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专题25 导数零点难解答,ATM找点法
函数中存在零点,通常我们寻找这个零点,需要用到零点存在定理,就是当时,一定有,这样说明在区间内一定有一个零点.
只要高考题中出现了零点问题,那就需要进行找点,就是找出这个和,一些不太会操作找点的同学,经常把找点当作玄学,其实找点的本质就是一句话:把不可解方程转化为可解方程。
我们来看一下,什么样方程可以在中学的范围内解出来。
①;
②;
③;
④;
⑤时,;
说起来就是这么简单,总共就是这五个可解方程,其中①和⑤甚至可以合并,我们就是将一系列方程式转化为这五个可解方程式,并把零点求出来,其中体现了不等式放缩能力和技巧,函数的求单调和极值的基本功,还有方程的转化求解能力,属于“函数方程不等式”综合能力考查,因此成为高考的重中之重。
一.零点个数问题分类
既然“三位一体”,我们先从处于老大地位的函数下手,零点个数涉及的函数知识,我们总结如下:
(1)当有一个零点时,
①单调,
如图5-1,当时,我们需要找到、,且,;
如图5-2,当时,我们需要找到、,且,;
5-1 5-2
②不单调,且仅有一个极值时,单调,,使,且,
如图5-3,5-4;
5-3 5-4
③不单调,且有两个极值时,单调,,使,且,如图5-5,5-6;
5-5 5-6
关于②和③,建议大家先求导,并作出导函数图象后进行分析,更容易加深问题的理解;
(2)当有两个零点时,
①单调,,使,且,,如图5-7,5-8;
5-7 5-8
②不单调,且有两个极值时,单调,,使,且或者,如图5-9,5-10;
5-9 5-10
(3)当有三个零点时,会有三次函数的零点,这里涉及到四段论,我们在三次函数专题已经分析过,或者出现的指对函数会有一个已知的显零点,然后转化为两个零点的情况,或者是对数和飘带函数之间的三个零点问题,属于特殊题型的问题,具体将会在下一节讲解。
一旦涉及零点个数问题,必须要找点,首先求导搞定函数的单调性分析,再根据零点存在定理找到和,使得,找点问题在于意识。
二.找点的方程不等式原理
(1)单零点的楞次找点法原理
物理学电磁感应有一个重要的定理叫做“楞次定理”,其中最重要的一句口诀叫做“增反减同”,这个原理也能应用在找点上,就是单调递增的函数,需要找到,使,我们在找大点的时候需要一个更小的函数,使;找小点则需要构造一个更大的函数,使
(如图),我们将此叫做“增反”,即增函数找大点构造小函数,找小点构造大函数,当然以及都是我们上面介绍的那五个可求出零点的函数;
减函数则满足“减同”,即减函数找大点构造大函数,找小点构造小函数(图5-12);
图5-11 图5-12
(2)单峰函数双零点问题找点原理
我们将只有一个极值的函数称为单峰函数,当函数极大值大于零或者极小值小于零,通常会有两个零点,高考中一旦需要我们去找这两个零点时,我们也可以根据楞次找点法进行分析,两边都构造放缩函数,得到可解方程。我们通常将零点当中的较小零点用表示,较大零点用表示。
若为函数唯一极小值点,那么我们需要找到,,我们可以利用不同的范围来进行放缩,当时,构造,当时,一定有(如图5-13);同理当时,构造,当时,一定有(如图5-14);当然和通常都是零点易求的函数。由于和不是唯一的,我们有多种构造方法和构造选择,故我们把这类型极小值小于零的两个零点问题的放缩找点类型称为“众星捧月”。
图5-13 图5-14
同理,在极大值大于零的两个零点问题时,则需要构造“仙女散花”的模型(如图5-15,5-16)
图5-15 图5-16
三.ATM找点之Area
找点的本质就是替换函数方程,关于将一个函数放大或者缩小,如果去放缩整个函数,那么就会出现一些问题,首先就是要使用不等式,一些课本上没有的不等式是需要证明的,其次就是符号的问题,以这类乘除型函数,在区间和区间时,不等式选取会有不同,在它的单调区间和又会有不一样的方式选择,所以选择一种方式,需要逻辑清晰且易于上手操作,这是高考对我们的要