高中数学函数零点问题—求解策略(含解析)

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高中数学函数零点问题—求解策略(含解析)

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函数零点问题—求解策略
函数的零点是高中新课标中新增内容,在教材中给出了具体的定义:“对于函数,我们把使的实数x叫做函数的零点,这样函数的零点就是方程的实数根,也就是函数的图象与X轴交点的横坐标,所以方程有实根函数的图象与X轴有交点函数有零点”(必修1.P95.人教版)
对于函数零点问题,我们除了可应用根的存在性定理直接求解外,还可利用“方程有实根函数的图象与X轴有交点函数有零点” 题目进行适当转换,得到各种不同的求解策略。兹总结如下:
一 、函数零点的存在性定理指出:“如果函数在区间[a,b]上的图象是连续不断的一条曲线,并且,那么,函数在区间(a,b)内有零点,即存在,使得,这个c也是方程的根”。根据函数零点的存在性定理判断函数在某个区间上是否有零点(或方程在某个区间上是否有根)时,一定要注意该定理是函数存在零点的充分不必要条件:如
例1、函数的零点所在的大致区间是( )
(A)(0,1); (B)(1,2); (C) (2,e); (D)(3,4)。
例2.函数在下列区间是否存在零点?( )
(A)(-3,-1); (B)(-1,2); (C) (2,3); (D)(3,4)。
二 、求解有关函数零点的个数(或方程根的个数)问题
函数零点的存在性定理,它仅能判断零点的存在性,不能求出零点的个数。对函数零点的个数问题,我们可以通过适当构造函数,利用函数的图象和性质进行求解。如:
对于求一个陌生函数的零点个数,若能把已知函数分解成两个熟悉的函数,那么可利用构造函数法化归为求两个熟悉函数图象的交点个数求解,如:
例3.求零点的个数。
2.对于一元高次函数,可利用导数法研究函数图象的特征,作出函数的图象,确定图象与X轴交点的情况求解。如:
例4.函数零点的个数为
例5、(例4变式题)试讨论函数()零点的个数。
例6、已知,函数在区间(0,3)内零点的个数为 。
三.求函数的具体零点或求方程的根。对于某些特殊类型的函数,可通过研究式子的特征,构造新函数,转化求解。如:
例7、求函数的零点。
函数零点问题—求解策略
一 、函数零点的存在性定理指出:“如果函数在区间[a,b]上的图象是连续不断的一条曲线,并且,那么,函数在区间(a,b)内有零点,即存在,使得,这个c也是方程的根”。根据函数零点的存在性定理判断函数在某个区间上是否有零点(或方程在某个区间上是否有根)时,一定要注意该定理是函数存在零点的充分不必要条件:如
例1、函数的零点所在的大致区间是( )
(A)(0,1); (B)(1,2); (C) (2,e); (D)(3,4)。
分析:显然函数在区间[1,2]上是连续函数,且,,所以由根的存在性定理可知,函数的零点所在的大致区间是(1,2),选B
例2.函数在下列区间是否存在零点?( )
(A)(-3,-1); (B)(-1,2); (C) (2,3); (D)(3,4)。
分析:利用函数零点的存在性定理分析,函数在所给出的四个区间中都不满足条件,但由函数的图象可知它一定有零点。仅当函数在区间[a,b]上是单调函数时,函数零点的存在性定理才是函数存在零点的充要条件。
二 、求解有关函数零点的个数(或方程根的个数)问题
函数零点的存在性定理,它仅能判断零点的存在性,不能求出零点的个数。对函数零点的个数问题,我们可以通过适当构造函数,利用函数的图象和性质进行求解。如:
对于求一个陌生函数的零点个数,若能把已知函数分解成两个熟悉的函数,那么可利用构造函数法化归为求两个熟悉函数图象的交点个数求解,如:
例3.求零点的个数。
分析:本题直接求解,无法下手,由函数的零点也是方程的根,即方程的解,但这个方程不是
熟悉的常规方程,由方程的解与两函数图象交点的关系,可构
造函数、,在同一坐标系中作出它们的图象,可得
出它们有三个交点,所以零点的个数有三个。
2对于一元高次函数,可利用导数法研究函数图象的特征,作出函数的图象,确定图象与X轴交点的情况求解。如:
例4.函数零点的个数为
分析:,
令,得列出x,y/,y的对应值表如下:
x 1 (1,3) 3
+ 0 - 0 +
y 增函数 减函数 增函数
作出函数的草图可知,函数的图
象与X轴仅有一个交点,则仅有一个零点。
注意:本类型题的特点是找出函数的图象与X轴交点,实质上仍是求函数与函数交点的情况。若把换成,相当在原题中引入参数a,得出一般情况下的解法,如:
例5、(例4变式题)试讨论函数()零点的个数。
分析:方法1:直接模仿例4的解法,可得如下表格:
x 1 (1,3) 3
+ 0 - 0 +
y 增函数 减函数 增函数
然后再结合函数的图象与X轴的关系,确定分类讨论的标准,由极大值、极小值与零的关系,讨论图象与X轴交点情况,得出如下结论:
当即时有一个交点;当即时有两个交点;当且即时有三个交点;当即时有两个交点;当即时有一个交点.
方法2:通过构造函数与转化求解,利用例4的方法可得到函数的图象,讨论两个函数图象的位置关系,
可得出结论:当仅有一个零点;
当有二个零点;当有三个零点;
当时有二个零点;当仅有一个零点。
例6、已知,函数在区间(0,3)内零点的个数为 。
分析:本题利用导数法可得出在区间(0,3)上是单调递减函数,且,,由函数的图象可知仅有一个零点。
三.求函数的具体零点或求方程的根。对于某些特殊类型的函数,可通过研究式子的特征,构造新函数,转化求解。如:
例7、求函数的零点。
分析:考察的特点,直接求解难以入手,可转化为求的解,根据式子特点构造函数,显然为奇函数,且在R上单调递增,由可化为,故利用函数的性质可得,则,所以函数的零点为
综上所述,对于函数的零点问题,我们除了要掌握利用函数的零点存在性定理判断外,还要更好地懂得利用函数与方程思想,构造函数,数形结合,优化解题的策略,提高学生分析问题、解决问题的能力。

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