内容正文:
4.5.1函数的零点与方程的解
ɑ
b
y
x
人教A版高中数学必修第一册
1
1.了解函数的零点、方程的解与图象交点x轴交点的横坐标三者之间的联系。(数学抽象)
2.理解函数零点存在定理。(逻辑推理)
3.会借助函数零点存在定理判断函数的零点所在的大致区间、判断零点的个数。(直观想象)
学习目标:
引入:
你能求出lnx+2x-6=0 的实数解吗?
3
复习:二次函数的零点定义
一般地,对于二次函数y=ax2+bx+c,我们把使ax2+bx+c__________ 叫做二次函数y=ax2+bx+c的零点。
于是,二次函数y=x2-2x-3的零点是__________
=0的实数x
x1=-1,x2=3
问题1
画出下列二次函数的图像,并观察一元二次方程的实数解与相应函数图像与x轴交点横坐标间的联系.
x2-2x-3=0
y=x2-2x-3
一元二次方程的根是相应二次函数图像与x轴交点的______,也就是_____________。
-1
3
x
y
O
与x轴交点(-1,0),(3,0)
横坐标
二次函数的零点
方程的解x1=-1,x2=3
问题2
5
1.求下列方程的解,能说出相应函数的零点吗?
①x-2=0 y=x-2 的零点 ②lnx=0 y=lnx的零点
2.画出下列函数的图象
①y=x-2 ②y=lnx
1
-1
-2
-1
-2
2
1
0
3
2
1
-1
-1
2
1
0
思考:方程的解与相应函数图象与x轴交点的横坐标有什么联系?
问题3
像这样其他函数是否也有相同的结论呢?
方程的解是相应函数图象与x轴交点的______,也就是_____________。
横坐标
函数的零点
6
对于一般的函数y=f(x),我们把使f(x)=0的实数x叫做函数y=f(x)的零点。
零点是一个点吗?
类比得出函数零点的定义
问题4
函数的零点是一个实数,当自变量取该值时,其函数值等于零.
函数y=f(x)的有零点
方程 f(x)=0
实数解
有
数
形
数形结合
问题5
函数y=f(x)的图象与 x轴 公共点
有
函数y=f(x)的零点、方程f(x)=0的实数解、函数y=f(x)的图象与x轴交点的横坐标,三者有什么关系?
例1:求下列函数的零点
f(x)=1+
2.f(x)=2x-1
问题6 观察二次函数f(x)=x2-2x-3的图象:
(1)在区间 [-2, 1]上有零点,函数图象与x轴有什么关系?
>
<
(2)f(-2)__0,f(1)__ 0(<或>)
函数的图象“自上而下穿过” x轴
(3)在区间 [2, 4]上有零点,函数图象也有类似的关系?
即f(-2) f(1)__0
(<或>)
<
观察右面函数y=f(x)的图象
① f(a)f(b)____0(<或>)
在区间(a,b)上 ______(有/无)零点;
② f(a) f(b)____0(<或>)
在区间(a,b)上 ______(有/无)零点;
由以上探索,总结:在什么情况下,函数f(x)在区间(a,b)内一定有零点?
<
有
<
无
由特殊到一般,思考我们怎样判断函数f(x)在区间(a,b)上是否存在零点?
问题8
问题7
若函数y=f(x)在区间[a,b]上满足f(a)·f(b)<0,图像连续不断则函数在区间(a,b)上一定有零点.
a
b
x
y
0
0
y
x
a
b
若函数y=f(x)在区间[a,b]上图像连续不断,且满足f(a)·f(b)<0,则函数在区间(a,b )上一定有零点.
零点有几个呢?
问题9
a
b
y
x
0
函数零点存在定理
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f(a) ·f(b)<0,那么函数在(a,b)内至少有一个零点.
即存在c∈(a,b),使得f(c)=0,
这个c是方程f(x)=0的根。
判断:函数f(x)= 在区间[-1,1]上有没有零点?
问题10
注:只有上述两个条件同时满足,才能判断函数在指定区间内存在零点。
理解零点存在定理
在零点存在定理中,增加函数满足一个什么条件时,f(x)在(a,b)上有唯一零点?
结论:在零点存在定理中,单调函数只有一个零点。
问题11
f(x)在(a,b)内为单调函数
a
b
唯一零点
x
y
0
不能
问题12
x
a
b
c1
c2
y
理解零点存在定理
已知f(x)在[a,b]上连续,回答下列问题:
f(x)在(a,b)上有零点,是不是一定说明f(a)·f(b)<0?(画图分析)
那么,f(a)·f(b)<0是f(x)在(a,b)上有零点的( )?
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件
A
例2 由下表判断函数f(x)=lnx+2x-6零点所在区间为( )
A.(1,2) B.(2,3) C.(3,4) D(4,5)
B
由表3-1和图3.1—3可知
f(2)<0,f(3)>0,
即f(2)·f(3)<0,
说明这个函数在区间(2,3)内
有零点。
解:函数f(x)=lnx+2x-6用计算器或计算机作出x、f(x)的对应值表和图象
-4
-1.3069
1.0986
3.3863
5.6094
7.7918
9.9459
12.0794
14.1972
1
2
3
4
5
6
7
8
9
x
f(x)
.
.
.
.
.
.
.
.
.
x
0
-2
-4
-6
10
5
y
2
4
10
8
6
12
14
8
7
6
4
3
2
1
9
如果没有计算器,怎么找零点所在区间?
解:令函数f(x)=lnx+2x-6,由函数f(x)的定义域为(0,+∞)
又函数f(x)=lnx+2x-6在(0,+∞)上单调递增.
f(2)=ln2+4-6=ln2-2=ln2-2lne=ln2-lne2<0,
即f(2)·f(3)<0,
f(3)=ln3+6-6=ln3>0,
函数f(x)=lnx+2x-6在(2,3)上存在零点.
所以函数f(x)=lnx+2x-6有一个零点,
即方程lnx+2x-6=0有唯一解.
解法一
例2变式:求方程lnx+2x-6=0的实数解的个数
例2.求方程的实数解的个数.
解法二:∵,∴
即当的解就是方程的解.
令
而要求的解就是要看的图象有几个交点.
由图知,两函数图象有一个交点,即原方程有一个解.
体现数学数形结合、函数与方程的思想。
1.函数 的零点所在的大致区间是( @44@ ).
A. B. C. D.
[解析] 由题意知, 在 义域 上单调递增.
, ,∴在 内 无零点.
又 , , 在 内有零点.
同理可知 在 , 内均无零点.
2.函数 的零点有____个.
[解析] 根据 和 的图象交点情况可知,零点只有一个.
3.若函数f(x)=多少?
巩固练习
本节课你有什么收获?(可以从知识、思想两方面考虑)
一个关系、 一个定理:
函数零点与方程解的关系、零点存在定理
两种思想:函数与方程思想、数形结合思想、转化与化归
课堂小结
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