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第四章 指数函数与对数函数
4.5 函数的应用(二)
4.5.1 函数的零点与方程的解
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解析
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知识点一 函数零点的概念
1.下列图象表示的函数中没有零点的是( )
解析 由图观察,A中图象与x轴没有交点,∴A中函数没有零点.故选A.
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2.[多选]下列关于函数零点的说法正确的是( )
A.函数零点就是函数图象与x轴的公共点
B.函数f(x)有几个零点,其图象与x轴就有几个交点
C.不存在没有零点的函数
D.若f(x)=0有且仅有两个相等的实根,则函数f(x)有一个零点
解析 函数零点指的是使f(x)=0的实数x,即函数图象与x轴公共点的横坐标,所以A不正确,B正确;并不是所有的函数都有零点,比如函数y=2,所以C不正确;两个相等的实根只算一个零点,所以D正确.故选BD.
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3.函数f(x)=x3-x的零点个数是( )
A.0
B.1
C.2
D.3
解析 f(x)=x(x-1)(x+1),令x(x-1)(x+1)=0,解得x=0或x=1或x=-1,即函数f(x)的零点为-1,0,1,共3个.
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知识点二 函数零点所在区间的判断
4.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,那么“f(a)f(b)<0”是“函数y=f(x)在(a,b)内有零点”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
解析 因为函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是连续不断的一条曲线,所以“f(a)f(b)<0”⇒“函数y=f(x)在(a,b)内有零点”,反之不成立.所以“f(a)f(b)<0”是“函数y=f(x)在(a,b)内有零点”的充分不必要条件.故选A.
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5.函数f(x)=2x-eq \f(2,x)-a的一个零点在区间(1,2)内,则实数a的取值范围是( )
A.(1,3)
B.(1,2)
C.(0,3)
D.(0,2)
解析 因为函数y=2x和y=-eq \f(2,x)在(0,+∞)上都是增函数,所以函数f(x)=2x-eq \f(2,x)-a在(0,+∞)上是增函数,又函数f(x)=2x-eq \f(2,x)-a的一个零点在区间(1,2)内,所以f(1)<0,且f(2)>0,求解可得0<a<3.
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答案
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6.已知函数f(x)=eq \f(6,x)-log2x,在下列区间中,包含f(x)零点的区间是( )
A.(0,1)
B.(1,2)
C.(2,4)
D.(4,+∞)
解析 ∵f(x)=eq \f(6,x)-log2x,∴f(x)为(0,+∞)上的减函数,且f(1)=6>0,f(2)=3-log22=2>0,f(4)=eq \f(3,2)-2=-eq \f(1,2)<0,由函数零点存在定理,可知包含f(x)零点的区间是(2,4).
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[规律方法] 确定函数零点(或方程的解)所在的区间,通常利用函数零点存在定理,转化为判断区间两端点对应的函数值的符号是否相反.但要注意的是,当f(a)f(b)>0时,函数f(x)在(a,b)内可能存在零点.
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解
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知识点三 函数零点的应用
7.[易错题]若函数f(x)=ax2-x-1有且仅有一个负零点,求实数a的取值范围.
解 ①当a=0时,由f(x)=-x-1=0得x=-1,符合题意;
②当a>0时,函数f(x)=ax2-x-1的图象为开口向上的抛物线,且f(0)=-1<0,对称轴为x=eq \f(1,2a)>0,
∴f(x)必有且仅有一个负零点,符合题意;
③当a<0时,x=eq \f(1,2a)<0,f(0)=-1<0,∴Δ=1+4a=0,即a=-eq \f(1,4),
此时f(x)=-eq \f(1,4)x2-x-1=-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,2)+1))eq \s\up12(2)=0,∴x=-2,符合题意