内容正文:
第八节 函数与方程
【课标标准】
1.结合学过的函数图象,了解函数的零点与方程解的关系.
2.结合具体连续函数及其图象的特点,了解函数零点存在定理.
知识梳理
1.函数的零点
(1)函数零点的概念
对于一般的函数y=f(x),我们把使________的实数x叫做函数y=f(x)的零点.
(2)函数零点与方程根的关系:
f(x)=0
实根
x轴
零点
(3)零点存在性定理:如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是连续不断的一条曲线,并且有________,那么函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点,即存在x0∈(a,b),使得________.
f(a)·f(b)<0
f(x0)=0
2.二分法
对于在区间上图象连续不断且________的函数,通过不断地把它的零点所在区间________,使所得区间的两个端点逐步逼近________,进而得到零点近似值的方法叫做二分法.
f(a)·f(b)<0
一分为二
零点
[常用结论]
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.图象连续不断的函数,其相邻两个零点之间的所有函数值保持同号.
3.连续不断的函数图象通过零点时,函数值可能变号,也可能不变号.
夯实双基
1.思考辨析(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)二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)在当b2-4ac<0时没有零点.( )
(3)若函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点(函数图象连续不断),则f(a)f(b)<0.( )
(4)若f(x)在区间[a,b]上连续不断,且f(a)·f(b)>0,则f(x)在(a,b)内没有零点.( )
×
√
×
×
2.(教材改编)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.(3,4) D.(4,5)
x 1 2 3 4 5
f(x) -4 -2 1 4 7
答案:B
解析:由所给的函数值的表格可以看出,x=2与x=3这两个数字对应的函数值的符号不同,即f(2)·f(3)<0,所以函数在(2,3)内有零点.
故选B.
3.(教材改编)函数f(x)=2x+x3-2在区间(0,2)内的零点个数是________.
1
解析:因为y=2x,y=x3是增函数,
所以函数f(x)=2x+x3-2在区间(0,2)内单调递增.
又f(0)=-1<0,f(2)=10>0,
所以f(0)f(2)<0,
故函数f(x)=2x+x3-2在区间(0,2)内有唯一的零点.
故选B.
4.(易错)(多选)已知函数f(x)在区间(0,3)上有两个零点,且都可以用二分法求得,其图象是连续不断的,若f(0)>0,f(1)f(2)f(3)<0,则下列命题正确的是( )
A.函数f(x)的两个零点可以分别在区间(0,1)和(1,2)内
B.函数f(x)的两个零点可以分别在区间(1,2)和(2,3)内
C.函数f(x)的两个零点可以分别在区间(0,1)和(2,3)内
D.函数f(x)的两个零点不可能同时在区间(1,2)内
答案:ABD
解析:因为函数f(x)在区间(0,3)上有两个零点,且都可以用二分法求得,其图象是连续不断的,所以零点两侧函数值异号,
又f(0)>0,f(1)f(2)f(3)<0,所以f(3)>0,f(1)f(2)<0,
若f(1)>0,f(2)<0,可得f(2)f(3)<0,f(1)f(2)<0,即此时函数f(x)的两个零点分别在区间(1,2)和(2,3)内,故B正确.
若f(1)<0,f(2)>0,则f(0)f(1)<0,f(1)f(2)<0,即此时函数f(x)的两个零点分别在区间(0,1)和(1,2)内,故A正确.
综上两种情况,可知选项C错误,D正确.
故选ABD.
5.(易错)函数f(x)=ax2-x-1有且仅有一个零点,则实数a的值为
________.
0或-
解析:若a=0,
则f(x)=-x-1,令f(x)=0,即-x-1=0,
得x=-1,故符合题意;
若a≠0,则f(x)=ax2-x-1是二次函数.
故有且仅有一个零点等价于Δ=1+4a=0,
解得a=-,
综合所述a=0或a=-.
题型一 函数零点所在区间的判定
例 1 (1)[2023·安徽安庆一中月考]函数f(x)=x+log2x的零点所在的区间为( )
A. B.
C. D.
答案:C
解析:由已知得f(x)=x+log2x为(0,+∞)上的递增函数,
f=+log2=-log23<