内容正文:
第8节 函数与方程
课程标准 核心素养 考情聚焦
1.结合二次函数的图象,了解函数的
零点与方程根的联系,会判断一元
二次方程根的存在性及根的个数.
2.根据具体连续函数及其图象的特
点,了解函数零点存在定理,探索用
二分法求方程近似解的思路,能借
助计算工具用二分法求方程近似
解,了解用二分法求方程近似解具
有一般性
1.判 断 函 数 零 点 的 个
数,发 展 直 观 想 象
素养.
2.确定函数零点所在的
区间,达成直观想象
和逻辑推理素养.
3.函数零点的应用,提
升直观想象和逻辑推
理素养
由零点存在性定理判断零点是否
存在和零点所在的区间,求方程的根,
函数的零点个数,基本初等函数的图
象是高考的热点.以函数的零点,方程
的根及函数图象的交点之间的等价转
化为桥梁,考查转化与化归思想,考查
函数与方程思想,数形结合等思想.本
部分内容在高考中以选择题或填空题
形式考查的居多,在解答题中也有所
体现,难度较大
[必备知识]
1.函数的零点
(1)函数零点的概念
对于函数y=f(x),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
方程f(x)=0有实数根⇔函数y=f(x)的图象
与 有 交 点 ⇔ 函 数 y=f(x)
有 .
(3)零点存在性定理
如果函数y=f(x)满足:①在区间[a,b]上的图象
是连续不断的一条曲线;② ;则函数
y=f(x)在(a,b)上存在零点,即存在c∈(a,b),使
得f(c)=0,这个c也就是方程f(x)=0的根.
2.二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图象与零点
的关系
Δ=b2-4ac Δ>0 Δ=0 Δ<0
二次函数
y=ax2+bx+c
(a>0)的图象
与x轴的交点
无交点
零点个数 2 1 0
3.二分法
对于在区间[a,b]上连续不断且 的函数
y=f(x),通过不断地把函数f(x)的零点所在的
区间 使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.
1.若函数y=f(x)在闭区间[a,b]上的图象是连续
不断的一条曲线,并且有f(a)f(b)<0,则函
数y=f(x)一定有零点.
2.由函数y=f(x)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.若函数f(x)在(a,b)上单调,且f(x)的图象是
连续不断的一条曲线,则f(a)f(b)<0⇒函数
f(x)在[a,b]上只有一个零点.
[自主诊断]
[思考辨析]
判断下列说法是否正确,正确的在它后面的括号
里打“√”,错误的打“×”.
(1)函数f(x)=x2-1的零点是(-1,0)和(1,0).
( )
(2)函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点(函数图象
连续不断),则一定有f(a)f(b)<0. ( )
(3)函数y=2sinx-1的零点有无数多个.( )
(4)二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)在b2-4ac
<0时没有零点. ( )
93
上篇:第二章 函数、导数及其应用
[小题查验]
1.下列函数图象与x轴均有公共点,其中能用二分
法求零点的是 ( )
2.(2025天津卷)函数f(x)=0.3x- x的零点所
在区间是 ( )
A.(0,0.3) B.(0.3,0.5)
C.(0.5,1) D.(1,2)
3.函数f(x)=ex+3x的零点个数是 ( )
A.0 B.1 C.2 D.3
4.用二分法求函数f(x)=3x-x-4的一个零点,
其参考数据如下:
f(1.6000)=0.200 f(1.5875)=0.133 f(1.5750)=0.067
f(1.5625)=0.003f(1.5562)=-0.029f(1.5500)=-0.060
据此数据,可得f(x)=3x-x-4的一个零点的
近似值(保留三位有效数字)为 .
5.函 数 f(x)是 定 义 在 R 上 的 偶 函 数,且 满 足
f(x+2)=f(x).当x∈[0,1]时,f(x)=2x.若
在区间[-2,3]上方程ax+2a-f(x)=0恰有
四个不相等的实数根,则实数a的取值范围是
.
考点一 确定函数零点所在的区间(自主练透)
[题组集训]
1.若a<b<c,则函数f(x)=(x-a)(x-b)+(x-b)
(x-c)+(x-c)(x-a)的两个零点分别位于
区间 ( )
A.(a,b)和(b,c)内
B.(-∞,a)和(a,b)内
C.(b,c)和(c,+∞)内
D.(-∞,a)和(c,+∞)内
2.设f(x)=lnx+x-2,则函数f(x)的零点所在
的区间为 ( )
A.(0,1) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,4)
3.(2025大理州一模)已知三个函数f(x)=2x+
x,g(x)=x-1,h(x)=log3x+x的零点依次为
a,b,c,则 ( )
A.a<b<c B.b<a<c
C.c<a<b D.a<c<b
确定函数f(x)的零点所在区间的常用方法
(1)利用函数零点的存在性定理:首先看函数y
=f(x)在区间[a,b]上的图象是否连续,再
看是否有f(a)f(b)<0.若有,则函数y=
f(x)在区间(a,b)内必有零点.
(2)数形结合法:通过画函数图象,观察图象与
x轴在给定区间上是否有交点来判断.
考点二 判断函数零点的个数(师生共研)
[典例] 已知f(x)=
|lgx|,x>0,
2|x|,x≤0,{ 则函数y=
2f2(x)-3f(x)+1的零点个数是 .
数学抽象、直观想象———确定函数零点个数中的核
心素养
信息提取 信息解读 数学抽象、直观想象
f(x)=
|lgx|,x>0,
2|x|,x≤0.{
当x>0时,y=|lgx|
的图象是函数y=lgx
的图象在x 轴上方的
部分保持不变,x 轴下
方的部分沿x 轴对称
到x 轴上方
当x≤0时,y=2|x|=
2-x = 12( )
x
的 图 象
就是y= 12( )
x
的 图
象在y 轴左侧的部分
在同一坐标系中
画出函数y=|lg
x|在x>0时的图
象 和 函 数 y =
2|x|在x≤0时的
图象
续表
函数y=
2f2 (x)
-3f(x)
+ 1 的
零点
函数的零点 就 是 方 程
的根
函数 y=2f2 (x)-
3f(x)+1的零点,即
方程2f2(x)-3f(x)
+1=0的根
函数y=2f2(x)-3f(x)
+1的零点,也就是方
程2f2(x)-3f(x)+1
=0的根,把f(x)看成
一个整体,本方程就是
关于f(x)的一元二次
方程,通过解方程可以
得出f(x)=1或12
解方程2f2(x)-3f(x)
+1=0,得f(x)=1
或1
2
04
艺考生文化课百日冲关数学
续表
函数y=
2f2 (x)
-3f(x)
+ 1 的
零点
解方程2f2(x)-3f(x)
+1=0的根,是解适合
此方程的x 的值,也就
是方 程 f(x)= 12
或
f(x)=1对应的x的值
结合函数f(x)的图象,
观察y=12
和y=1与
y=f(x)的图象交点
个数
零点个数
函数的零点 个 数 就 是
对应方程的根的个数,
即方 程 f(x)= 12
或
f(x)=1 对应的 x 的
值 的 个 数,转 化 为
y=12
和y=1 与y=
f(x)的图象交点个数,借
助图 象 利 用 数 形 结 合
求解
y=12
和y=1与函数
y=f(x)的图象交点个
数之和即为本题的零点
个数
[尝试解答]
判断函数y=f(x)零点个数的常用方法
(1)直接法:令f(x)=0,则方程实根的个数就
是函数零点的个数.
(2)零点存在性定理法:判断函数在区间[a,b]
上是连续不断的曲线,且f(a)f(b)<0,
再结合函数的图象与性质(如单调性、奇偶
性、周 期 性、对 称 性 )可 确 定 函 数 的 零
点个数.
(3)数形结合法:转化为两个函数的图象的交点
个数问题.(画出两个函数的图象,其交点的
个数就是函数零点的个数)
[跟踪训练]
1.已知函数f(x)=
x2-1,x≤0,
log2x,x>0.{ 则函数y=f(x)
的零点个数是 ( )
A.0 B.1 C.2 D.3
2.(2025成都二模)已知函数f(x)=|lgx|-kx-2,
给出下列四个结论:
①若k=0,则f(x)有两个零点;
②∃k<0,使得f(x)有一个零点;
③∃k<0,使得f(x)有三个零点;
④∃k>0,使得f(x)有三个零点.
以上正确结论的序号是 .
考点三 函数零点的应用(子母变式)
数学建模———唇齿相依的函数与方程
函数的思想,是用运动和变化的观点、集合与
对应的思想,去分析和研究数学问题中的数量关
系,建立函数关系式或构造函数,运用函数的图象
和性质去分析问题、转化问题,从而使问题获得
解决.
方程的思想,就是分析数学问题中的变量间的
等量关系,从而建立方程(组)或构造方程,通过解
方程或方程组,或者运用方程的性质去分析、转化
问题,使问题获得解决.
[母题] 若函数f(x)=xlnx-a有两个零点,则
实数a的取值范围为 .
[子题1] 若本例中f(x)有且只有一个零点,则实
数a的取值范围是 .
[子题2] 若函数变为f(x)=lnx-x-a,其他条
件不变,则a的取值范围是 .
[子题3] 若函数变为f(x)=
xlnx-a,x>0,
-x2-2x-a,x≤0,{
若函数y=f(x)有三个零点,则实数a的取值范围
是 .
由函数的零点或方程的根的存在情况求参数
的取值范围常用的方法
(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:先将参数分离得a=f(x),再
转化成求函数f(x)值域问题加以解决.
(3)数形结合法:先对解析式变形,再在同一平
面直角坐标系中,画出函数的图象,然后数
形结合求解.
学习至此,请完成配套训练 课时冲关十三
14
上篇:第二章 函数、导数及其应用
(4)∵y=2+ 1x-1
,
故函数图象可由y=1x
的图象向右平移1个单位,再向
上平移2个单位而得,如图(4)所示.
考点二
[典例] [解析] (1)A [设f(x)=(3x-3-x)cosx,
f(-x)=(3-x-3x)cos(-x)=-f(x),所以f(x)为奇
函数,排除BD,令x=1,
则f(1)=(3-3-1)cos1>0,排除 C.]
(2) A [因为函数y=xcosx+sinx 为奇函数,所以
图象关于原点对称,排除 C、D,因为当x=π时,y=-π
<0,排除B.]
跟踪训练
1.D [f(x)=x2+14
为偶函数,g(x)=sinx 为奇函数,
图中函数为奇函数,
y=f(x)+g(x)-14
与y=f(x)-g(x)-14
均不是奇
函数,故排除 A,B项;
f(x)g(x)= x2+14( ) sinx,[f(x)g(x)]′=
x2+14( ) cosx+2xsinx,则 f
π
4( ) g
π
4( )[ ]
′
>
0,与题图不符,故排除C项.]
2.B [令f(x)=-x2+(ex-e-x)sinx,
则f(-x)=-(-x)2+(e-x-ex)sin(-x)
=-x2+(ex-e-x)sinx=f(x)
∴y=f(x)为偶函数,排除 A,C;
f π2( )=-
π2
4+e
π
2 -e-
π
2
=e
π
2 -e-
π
2 -π
2
4>0
,
故排除 D,B正确.]
考点三
1.B [(1)法 一:由 f (x)=0,得
x≤0
x2+x-2=0{ ,
或 x>0
-1+lnx=0{ ,
解得x=-2,或x=e.
因此函数f(x)共有2个零点.
法二:函数f(x)的图象如图所示,由图象知函数f(x)共
有2个零点.]
2.D [作函数f(x)的图象,
观察图象可知会有
2x<0
2x<x+1{ ,解得x<0,
所以满足f(x+1)<f(2x)的x
的取值范围是(-∞,0).]
3.B [依题意,“伙伴点组”的点满
足,都在y=f(x)的图象上,且关于坐标原点对称.可作出函
数y= -ln(-x)(x<0)关 于 原 点 对 称 的 函 数
y=lnx(x>0)的图象,
使它与直线y=kx-1(x>0)的交点个数为2即可.
当直 线 y=kx-1 与 y=
lnx的图象相切时,设切点
为(m,lnm),又y=lnx 的
导数为y′=1x
,
则km-1=lnm,k=1m
,解
得m=1,k=1,
可得函数y=lnx(x>0)的
图象过点(0,-1)的切线的
斜率为1,结 合 图 象 可 知k∈(0,1)时 两 函 数 图 象 有 两
个交点.]
第8节
夯实必备知识 必备知识
1.(1)f(x)=0 (2)x轴 零点 (3)f(a)f(b)<0
2.(x1,0),(x2,0) (x1,0) 3.f(a)f(b)<0 一分为二
零点
思考辨析 (1)× (2)× (3)√ (4)√
小题查验
1.C 2.B 3.B 4.1.56 5. 25
,2
3( )
跃升关键能力 考点一
1.A [∵a<b<c,∴f(a)=(a-b)(a-c)>0,
f(b)=(b-c)(b-a)<0,f(c)=(c-a)(c-b)>0,
由函数零点存在性定理可知:在区间(a,b),(b,c)内分别
存在零点,又函数f(x)是二次函数,最多有两个零点;因此
函数f(x)的两个零点分别位于区间(a,b),(b,c)内.]
2.B [法一 函数f(x)的零点
所在的 区 间 可 转 化 为 函 数 g
(x)=lnx,h(x)=-x+2图
象交点 的 横 坐 标 所 在 的 取 值
范围.作图如右:
可知f(x)的零点所在的区间
为(1,2).
法二 易知f(x)=lnx+x-2在(0,+∞)上为增函数,
且f(1)=1-2=-1<0,f(2)=ln2>0.
所以根据函数零点存在性定理可知在区间(1,2)内函数
存在零点.]
3.D [令f(x)=2x+x=0,解得x<0,
令g(x)=x-1=0,解得x=1,由h(x)=log3x+x,
令h 13( )=-1+
1
3<0
,h(1)=1>0,又函数h(x)是增函
数,因此h(x)的零点x0∈
1
3
,1( ).
则b>c>a.]
考点二
[典例] [解析] 第一步 作函
数y=f(x)的图象
作出函数y=f(x)的图象.
第二步 解方程2f2(x)-3f(x)
+1=0
由2f2(x)-3f(x)+1=0,得
f(x)=12
或f(x)=1.
第三步 观察y= 12
和y=1与y=f(x)的 图 象 交 点
个数
由图象知y=12
与y=f(x)的图象有2个交点,
y=1与y=f(x)的图象有3个交点.
第四步 得出函数的零点个数
因此函数y=2f2(x)-3f(x)+1的零点有5个.
[答案] 5
803
艺考生文化课百日冲关数学
跟踪训练
1.C [f(x)=0时,得
x≤0,
x2-1=0{ 或
x>0,
log2x=0,{ 解得x=-1或x=1.故所求函数的零点个
数是2.]
2.解析:令f(x)=|lgx|-kx-2=0,可转化成两个函数
y1=|lgx|,y2=kx+2的交点问题.
对于①,当k=0时,|lgx|=2,两个交点,①正确;
对于②,存在k<0,使y1=|lgx|与y2=kx+2相切,②
正确;对于③,若k<0,y1=|lgx|与y2=kx+2最多有2
个交点,③错误;对于④,当k>0时,过点(0,2)存在函数
g(x)=lgx(x>1)的切线,此时共有两个交点,当直线斜
率稍微小于相切时的斜率时,就会有3个交点,故④正
确.综上可知①②④符合题意.
答案:①②④
考点三
[母题] [解 析] 令 g(x)=
xlnx,h(x)=a,则问题可转化成
函数g(x)与h(x)的图象有两个
交 点.g′(x)= ln x + 1,令
g′(x)<0,即lnx<-1,可解得
0<x< 1e
;令g′(x)>0,即lnx
>-1,可解得x> 1e
,所以,当0<x< 1e
时,函数g(x)
单调递减;当x>1e
时,函数g(x)单调递增,由此可知当x
=1e
时,g(x)min=-
1
e.
在同一坐标系中作出函数g(x)和
h(x)的简图如图所示,据图可得-1e<a<0.
故实数a的取
值范围为 -1e
,0( ).
[答案] -1e
,0( )
[子题1] 解析:由本例解析知a=-1e
或a≥0.
答案:[0,+∞)∪ -1e{ }
[子题2] 解析:函 数f(x)=
lnx-x-a的零点,即为关于
x的方程lnx-x-a=0的实
根,将方程lnx-x-a=0,化
为方程lnx=x+a,令y1 =
lnx,y2=x+a,由 导 数 知 识
可知,直线y2=x+a与曲线y1=lnx相切时有a=-1,
所以关于x的方程lnx-x-a=0有两个不同的实根,
实数a的取值范围是(-∞,-1).
答案:(-∞,-1)
[子题 3] 解析:令 g(x)=
xlnx,x>0,
-x2-2x,x≤0,{ h(x)=a,则
问题转化为g(x)与h(x)的图
象有三个交点,g(x)图象如图.
由图象知-1e<a<1.
故实数a
的取值范围是 -1e
,1( ).
答案: -1e
,1( )
第9节
夯实必备知识 必备知识
2.单调递增 单调递增 单调递增 y轴 x轴
思考辨析 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
小题查验
1.C 2.D 3.A 4.2500 5.20 6.2ln2 1024
跃升关键能力 考点一
1.BCD [由折线图知,7月份后月接待游客量减少,A 错
误;B、C、D正确.]
2.D [对于 A选项:由题图可知,当乙车速度大于40km/h
时,乙车每消耗1L汽油,行驶里程都超过5km,则 A错
误;对于 B 选项:由题意可知,以相同速度 行 驶 相 同 路
程,燃油效率 越 高,耗 油 越 少,故 三 辆 车 中 甲 车 耗 油 最
少,则B错误;对于 C选项:甲车以80km/h的速度行驶
时,燃油效率为10km/L,则行驶1h,消耗了汽油80×1
÷10=8(L),则 C错误;对于选项 D:速度在80km/h以
下时,丙车比乙车燃油效率更高,所以更省油,故 D对.]
考点二
[典例] [解析] (1)由题图,设y=
kt,0≤t≤1,
1
2( )
t-a
,t>1,{
当t=1时,由y=4,得k=4,
由 1
2( )
1-a
=4,得a=3.所以y=
4t,0≤t≤1,
1
2( )
t-3
,t>1.{
(2)由y≥0.25,得
0≤t≤1,
4t≥0.25,{ 或
t>1,
1
2( )
t-3
≥0.25,{
解得1
16≤t≤5.
因此服药一次后治疗疾病有效的时间是
5-116=
79
16
(小时).
跟踪训练
B [由题意可知,当酒精含量低于20mg/100mL时才
可以驾车,即当x≥2时,f(x)=90e-0.5x+14<20,整
理得e-0.5x<115
,-0.5x<ln115
,解得x>ln150.5 ≈5.42
,
所以至少经过6小时才可以驾车.]
考点三
1.解:(1)设A,B 两种产品分别投资x 万元,x万元,x≥0,
所获利润分别为f(x)万元、g(x)万元.
由题意可设f(x)=k1x,g(x)=k2 x.
根据图象可解得f(x)=0.25x(x≥0).
g(x)=2 x(x≥0).
(2)(ⅰ)由(1)得f(9)=2.25,g(9)=2 9=6.
所以总利润y=8.25万元.
(ⅱ)设B 产品投入x 万元,A 产品投入(18-x)万元,该
企业可获总利润为y万元.
则y=14
(18-x)+2 x,0≤x≤18.
令 x=t,t∈[0,3 2],
则y=14
(-t2+8t+18)=-14
(t-4)2+172.
所以当t=4时,ymax=
17
2=8.5
,
此时x=16,18-x=2.
所以当A,B 两种产品分别投入2万元、16万元时,可使
该企业获得最大利润,约为8.5万元.
903
参考答案