内容正文:
第8章
8.1
二分法与求方程近似解
8.1.1 函数的零点
学习目标
1.在二次函数的零点概念基础上,进一步理解一般函数零点的概念.
2. 通过对二次函数的研究,归纳出零点存在定理,并会用零点存在定理分析函数的零点.
核心素养:直观想象、逻辑推理.
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新知学习
一、二次函数的零点
一般地,使二次函数y=ax2+bx+c(a,b,c∈R,a≠0)的值为0的实数x称为二次函数y=ax2+bx+c的零点.因此,二次函数y=ax2+bx+c的零点就是关于x的一元二次方程ax2+bx+c=0的实数解,也是二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴交点的横坐标.
二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图象、零点及对应一元二次方程根的关系如下表(a<0,函数图象开口向下,其他同表格).
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Δ=b2-4ac ax2+bx+c=0的根 y=ax2+bx+c的图象 图象与x轴交点的横坐标 y=ax2+bx+c的零点
Δ>0 x1=,
x2= (x1,0),
(x2,0) x1,x2
Δ=0 x1=x2=- -
Δ<0 方程无实根 无交点 无零点
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【知识拓展】常见函数的零点
1.正比例函数y=kx(k≠0)有且仅有一个零点0.
2.反比例函数y=(k≠0)没有零点.
3.一次函数y=kx+b(k≠0)有且仅有一个零点-.
4.指数函数y=ax(a>0且a≠1)没有零点.
5.对数函数y=logax(a>0且a≠1)有且仅有一个零点1.
6.幂函数y=xn,当n>0时,有且仅有一个零点0;当n≤0时,没有零点.
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二、函数的零点
1.函数的零点
一般地,我们把使函数y=f(x)的值为0的实数x 称为函数y=f(x)的零点.
因此,函数y=f(x)的零点就是方程f(x)=0的实数解.从图象上看,函数y=f(x)的零点,就是它的图象与x轴交点的横坐标.
【解读】函数零点、方程的解与函数图象的关系图
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【说明】1.函数的零点是一个实数,是使函数值为0的自变量的值.
例如f(x)=x-1的零点为1,而不是点(1,0).
2.并不是所有函数都有零点,如f(x)=1,f(x)=,f(x)=x2+1.
3.若函数y=f(x)有零点,则零点一定是函数定义域内的一个实数.
4.从函数图象上能清楚地看出函数零点,但是知道函数零点得到函数图象并不是一件容易的事,如果可以进一步得到函数在非零点处的符号情况,就能作出这个图象的示意图.
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2.零点与奇偶性的关系
若定义域包括0的函数y=f (x)具有奇偶性,而且其所有零点组成的集合为A,其中A是一个有限集,则:
(1)若y=f(x)是奇函数,则0∈A,而且A中的元素个数一定是奇数;
(2)若A中的元素个数是偶数,则y=f(x)是偶函数;
(3)若A中的元素个数是奇数且y=f(x)是偶函数,则0∈A;
(4)A中所有元素之和为0.
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示例 (1)函数f(x)=的所有零点组成的集合为( )
A.{1} B.{-1} C.{-1,1} D.{-1,0,1}
(2)函数f(x)=|lg x|-的零点个数为 ( )
A. 3 B. 0 C. 1 D. 2
C
【解析】(1)令f(x)=0,则当x≤0时,由x+1=0得x=-1.
当x>0时,由log2 x=0得x=1.所以f(x)的所有零点组成的集合为{-1,1}.
(2)由f(x)=|lg x|-=0得|lg x|=.
分别作出函数y=|lg x|与y=的图象如图.
由图可知两个函数图象有2个交点,即函数f(x)=|lg x|-的零点个数为2.
D
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【方法技巧】解决函数零点问题的两种方法
(1)代数法:
若方程f(x)=0可解,其实数解就是函数y=f(x)的零点.
(2)几何法:
若方程f(x)=0难以直接求解,将其改写为g(x)- h(x)=0,进一步改写为g(x)=h(x),在同一坐标系中分别作出y=g(x)和y=h(x)的图象,两图象交点的横坐标就是函数y=f(x)的零点,两图象交点的个数就是函数y=f(x)零点的个数.
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三、函数零点存在定理
1.函数零点存在定理
若函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是一条不间断的曲线,且f(a)f(b)<0,则函数y=f(x)在区间(a,b)上有零点.
2.函数零点存在定理的几何意义
在闭区间[a,b]上是连续不断的曲线y=f