内容正文:
第三章 导数及其应用
专题一 高考中的导数问题
第三课时 利用导数研究函数的零点问题
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第三章 导数及其应用
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关键能力·研透考点提“五能”
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课时作业(十九)
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第三章 导数及其应用
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函数零点问题在高考中占有很重要的地位,主要涉及判断函数零点个数或范围.高考常考查三次函数与复合函数的零点问题,以及函数零点与其他知识的交汇问题,一般作为解答题的压轴题出现.
考点1 函数零点个数的判断问题……………………………………讲练融通
(2023·安徽五校联盟第二次联考)已知函数f(x)=ln x+ eq \f(a,x) +1.
(1)若函数f(x)在[1,e]上单调递增,求实数a的取值范围;
(2)讨论函数f(x)零点的个数.
思维导引
学科素养
本题主要考查逻辑推理、数学抽象、数学运算等学科素养
思路点拨
(1)求出函数f(x)的定义域,由已知条件可得出f′(x)≥0对任意的x∈[1,e]恒成立,由参变量分离法得出a≤x对任意的x∈[1,e]恒成立,进而可求得实数a的取值范围;
(2)由f(x)=0可得出a=-x ln x-x,设g(x)=-x ln x-x,利用导数分析函数g(x)的单调性与极值,数形结合可得出实数a在不同取值下,函数f(x)的零点个数
解:(1)f(x)的定义域为(0,+∞),∵f(x)在[1,e]上单调递增,
∴f′(x)= eq \f(x-a,x2) ≥0在x∈[1,e]上恒成立,
∴a≤x对∀x∈[1,e]恒成立,∴a≤1.
因此,实数a的取值范围是(-∞,1].
(2)由f(x)=ln x+ eq \f(a,x) +1=0,
可得a=-x ln x-x,令g(x)=-x ln x-x,
其中x>0,则g′(x)=-ln x-2.
令g′(x)=0,可得x= eq \f(1,e2) ,列表如下:
x
(0, eq \f(1,e2) )
eq \f(1,e2)
( eq \f(1,e2) ,+∞)
g′(x)
+
0
-
g(x)
单调递增
极大值 eq \f(1,e2)
单调递减
作出函数g(x)与直线y=a的图象如图所示,
当0<x< eq \f(1,e) 时,g(x)=-x(ln x+1)>0;
当x> eq \f(1,e) 时,g(x)=-x(ln x+1)<0.
由图可知,当a≤0或a= eq \f(1,e2) 时,函数f(x)只有一个零点;
当0<a< eq \f(1,e2) 时,函数f(x)有两个零点;
当a> eq \f(1,e