内容正文:
第八节 函数与方程
第三章 函数与基本初等函数
课标解读:1.理解函数的零点与方程解的联系,掌握函数的零点、方程的根、图象交点(横坐标)三者之间的灵活转化.2.理解函数零点存在定理,并能简单应用.3.了解用二分法求方程的近似解.
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考点探究—提素养
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考向预测:从近三年高考情况来看,本讲一直是高考的热点,尤其是函数零点(方程的根)个数的判断及由零点存在定理判断零点是否存在.常常以基本初等函数为载体,结合函数的图象,判断方程根的存在性及根的个数,或利用函数零点确定参数的取值范围等.本讲也可与导数结合考查,题目的难度较大.预计2024年高考函数与方程仍会出题,可能以选择题或填空题考查三种形式的灵活转化,也可能与导数结合考查,题目的难度较大.
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1.函数的零点
对于函数y=f(x),我们把使f(x)=0的实数x叫做函数y=f(x)的零点.
2.方程的根与函数零点的关系
方程f(x)=0有实数解⇔函数y=f(x)有零点⇔函数y=f(x)的图象与x轴有公共点.
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f(a)f(b)<0
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f(a)f(b)<0
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5.给定精确度ε,用二分法求函数y=f(x)零点x0的近似值的步骤
(1)确定零点x0的初始区间[a,b],验证f(a)f(b)<0.
(2)求区间(a,b)的中点c.
(3)计算f(c),并进一步确定零点所在的区间
①若f(c)=0(此时x0=c),则c就是函数的零点;
②若f(a)f(c)<0(此时x0∈(a,c)),则令b=c;
③若f(c)f(b)<0(此时x0∈(c,b)),则令a=c.
(4)判断是否达到精确度ε:若|a-b|<ε,则得到零点近似值为a(或b),否则重复步骤(2)~(4).
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函数零点的相关技巧:
(1)若连续不断的函数f(x)在定义域上是单调函数,则f(x)至多有一个零点.
(2)连续不断的函数f(x),其相邻的两个零点之间的所有函数值同号.
(3)连续不断的函数f(x)通过零点时,函数值不一定变号.
(4)连续不断的函数f(x)在闭区间[a,b]上有零点,不一定能推出f(a) f(b)<0.
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1.概念辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)函数的零点就是函数的图象与x轴的交点.( )
(2)连续函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点,则f(a)f(b)<0.( )
(3)函数y=f(x)为R上的单调函数,则f(x)有且仅有一个零点.( )
(4)二次函数y=ax2+bx+c(a≠0),若b2-4ac<0,则f(x)无零点.( )
×
×
×
√
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2.小题热身
(1)(多选)已知函数f(x)的图象是连续不断的,且有如下对应值表:
在下列区间中,函数f(x)必有零点的区间为( )
A.(1,2) B.(2,3)
C.(5,6) D.(5,7)
解析 由所给的函数值表知,f(1)f(2)>0,f(2)f(3)<0,f(5)f(6)<0,f(5)f(7)<0,∴f(x)在区间(2,3),(5,6),(5,7)内各至少有一个零点.故选BCD.
答案
解析
x 1 2 3 4 5 6 7
f(x) -4 -2 1 4 2 -1 -3
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答案 -2,e
答案
解析
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(3)方程2x+x=k在(1,2)内有解,则实数k的取值范围是_________.
解析 设f(x)=2x+x,∴f(x)在(1,2)上单调递增,又f(1)=3,f(2)=6,∴3<k<6.
答案 (3,6)
答案
解析
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(4)函数f(x)=ln x+x2-3的零点个数为_________.
答案 1
解析 解法一:令f(x)=0,可得方程ln x+x2-3=0,即ln x=3-x2,故原函数的零点个数即为函数y=ln x与y=3-x2图象的交点个数.在同一平面直角坐标系中作出两个函数的大致图象(如图).由图可知,函数y=3-x2与y=ln x的图象只有一个交点,故函数f(x)=ln x+x2-3只有一个零点.
答案
解析
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解法二:∵f(1)=ln 1+12-3=-2<0,f(2)=ln 2+22-3=ln 2+1>0,∴f(1)f(2)<0,又f(x)=ln x+