内容正文:
数 学
第二章 函数的概念与基本初等函数
第8讲 函数与方程
1.理解函数的零点与方程的解的联系.
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.
[对应学生用书P45]
1.函数的零点
(1)概念:对于一般函数y=f(x),我们把使 f(x)=0 的实数x叫做函数y=f(x)的零点.
f(x)=0
(2)函数的零点、函数的图象与x轴的交点、对应方程的根的关系:
x轴
f(x)=0
2.函数零点存在定理
(1)条件:①函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是一条连续不断的曲线;② f(a)f(b) <0.
(2)结论:函数y=f(x)在区间(a,b)内至少有一个零点,即存在c∈(a,b),使得 f(c)=0 ,这个c也就是方程f(x)=0的解.
f(a)f(b)
f(c)=0
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.函数的零点不是一个“点”,而是方程f(x)=0的实根.
2.由函数y=f(x)(图象是连续不断的)在闭区间[a,b]上有零点不一定能推出f(a)f(b)<0,如图所示,所以f(a)f(b)<0是y=f(x)在闭区间[a,b]上有零点的充分不必要条件.
3.周期函数如果有零点,则必有无穷多个零点.
|思考辨析|
1.判断(在括号内打“√”或“×”)
(1)函数的零点就是函数的图象与x轴的交点. ( )
答案 (1)×
(2)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. ( )
答案 (2)×
(3)只要函数有零点,我们就可以用二分法求出零点的近似值. ( )
答案 (3)×
|教材衍化|
2.(人A必修第一册P143例1改编)函数f=ln x+2x-6的零点的个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
解析 由于函数f在上是增函数,且f=-4<0,f=ln 3>0,
故函数f(x)在内有唯一零点,即也在内有唯一零点.
答案 B
3.(人A必修第一册P144练习T2改编)函数f(x)=x+log2x的零点所在的区间为( )
A. B.
C. D.
解析 由已知得f(x)=x+log2x为(0,+∞)上的递增函数,
f=+log2=-log23<0,
f=+log2=-<0,
f=+log2=-log23=>0,f(1)=1>0,
由零点存在定理可知,f(x)在区间内存在零点,故选C.
答案 C
|易错自纠|
4.(不会利用函数的图象致误)方程=lox的解的个数为 ( )
A.0 B.1 C.2 D.3
解析 在同一坐标系内,作出y=与y=lox的图象,如图:
由图象可知,方程只有一个解.
答案 B
5.(忽视二次项系数为0致误)若函数y=ax2-2x+1只有一个零点,则实数a的值为 .
解析 当a=0时,y=-2x+1,有唯一零点;
当a≠0时,由题意可得Δ=4-4a=0,解得a=1.
综上,实数a的取值为a=0或a=1.
答案 0或1
[对应学生用书P46]
判断函数零点问题的策略
(1)利用零点存在定理:对图象连续不断的函数,根据区间端点对应函数值的正负判断零点;
(2)利用图象:画出函数图象,利用图象的交点判断零点个数;
(3)结合函数单调性判断零点个数.
角度2 根据零点的范围求参数的范围
[例4] (2024·济南模拟)若函数f=alog2x+a·4x+3在区间内有零点,则实数a的取值范围是 ( )
A. B.
C. D.
解析 函数f(x)定义域是,
因函数y=log2x,y=4x在上都是单调递增的,而f=a(log2x+4x)+3,
当a>0时,f在(0,+∞)上单调递增;当a<0时,f在(0,+∞)上单调递减;当a=0时,f=3无零点,
于是得当a≠0时,函数f=alog2x+a·4x+3在(0,+∞)上连续且单调.
因函数f在区间内有零点,则由零点存在定理有f·f(1)<0,即(-a+2a+3)(4a+3)<0,解得-3<a<-,
所以实数a的取值范围是.
答案 C
根据函数零点求参数的常用方法
(1)直接法:直接根据题设条件构建关于参数的不等式,再通过解不等式确定参数范围.
(2)分离参数法:先将参数分离,转化成求函数值域问题加以解决.
(3)数形结合法:先对解析式变形,在同一平面直角坐标系中画出函数的图象,然后数形结合求解.
2.函数f(x)=2x--a的一个零点在区间内,则实数a的取值范围是( )
A. B.
C.∪ D.
解析 ∵y=2x和y=-在(0,+∞)上是增函数,∴f(x)=2x--a在(0,
+∞)上是增函数,∴只需f(1)·f(3)<0即可,即·<0,解得-1<a<7.