资源简介 4.4 函数与方程4.4.1 方程的根与函数的零点学习任务 核心素养1.理解函数零点的概念以及函数零点与方程根的关系.(易混点) 2.会求函数的零点.(重点) 3.掌握函数零点存在定理并会判断函数零点的个数.(难点) 1.借助零点的求法,培养数学运算和逻辑推理素养. 2.借助函数的零点同方程根的关系,培养直观想象素养.请观察下图,这是气象局测得某地特殊一天的一张气温变化模拟函数图(即一个连续不间断的函数图象),由于图象中有一段被不小心擦掉了,现在有人想了解一下当天7时到11时之间有无可能出现温度是0摄氏度,你能帮助他吗?知识点 函数零点存在定理一般地,当x从a到b逐渐增加时,如果f (x)连续变化且有f (a)·f (b)<0,则存在点x0∈(a,b),使得f (x0)=0.如果y=f (x)在区间[a,b]上单调递增或单调递减,则方程f (x)=0在(a,b)内恰有一个根.(1)定理要求具备两个条件:①函数在区间[a,b]上的图象是连续不断的;②f (a)·f (b)<0.两个条件缺一不可.(2)利用函数零点存在定理只能判断出零点是否存在,而不能确定零点的个数.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若f (a)·f (b)>0,则f (x)在[a,b]内无零点. ( )(2)若f (x)在[a,b]上为单调函数,且f (a)·f (b)<0,则f (x)在(a,b)内有且只有一个零点. ( )(3)若f (x)在(a,b)内有且只有一个零点,则f (a)·f (b)<0. ( )[答案] (1)× (2)× (3)×类型1 求函数的零点【例1】 (1)求函数f (x)=的零点;(2)已知函数f (x)=ax-b(a≠0)的零点为3,求函数g(x)=bx2+ax的零点.[解] (1)当x≤0时,令x2+2x-3=0,解得x=-3;当x>0时,令-2+ln x=0,解得x=e2.所以函数f (x)=的零点为-3和e2.(2)由已知得f (3)=0,即3a-b=0,即b=3a.故g(x)=3ax2+ax=ax(3x+1).令g(x)=0,即ax(3x+1)=0,解得x=0或x=-.所以函数g(x)的零点为0和-. 函数零点的求法(1)代数法:求方程f (x)=0的实数根.(2)几何法:对于不能直接求出的方程的根,可以将它与函数y=f (x)的图象联系起来,图象与x轴的交点的横坐标即为函数的零点.[跟进训练]1.判断下列函数是否存在零点,如果存在,请求出;否则,请说明理由.(1)f (x)=x2+7x+6;(2)f (x)=1-log2(x+3);(3)f (x)=2x-1-3;(4)f (x)=.[解] (1)解方程f (x)=x2+7x+6=0,得x=-1或x=-6,所以函数的零点是-1,-6.(2)解方程f (x)=1-log2(x+3)=0,得x=-1,所以函数的零点是-1.(3)解方程f (x)=2x-1-3=0,得x=log26,所以函数的零点是log26.(4)解方程f (x)==0,得x=-6,所以函数的零点为-6.类型2 零点个数的判断【例2】 【链接教材P130例1】判断下列函数零点的个数:(1)f (x)=(x2-4)log2x;(2)f (x)=x2-;(3)f (x)=2x+lg (x+1)-2.[解] (1)令f (x)=0,得(x2-4)log2x=0,因此x2-4=0或log2x=0,解得x=±2或x=1.又因为函数定义域为(0,+∞),所以x=-2不是函数的零点,故函数有2和1两个零点.(2)法一:令f (x)=x2-=0,得x2=,即x3=1,解得x=1,故函数f (x)=x2-只有一个零点.法二:令f (x)=x2-=0,得x2=,设g(x)=x2(x≠0),h(x)=,在同一坐标系中分别画出函数g(x)和h(x)的图象如图所示.由图象可知,两个函数图象只有一个交点,故函数只有一个零点.(3)法一:∵f (0)=1+0-2=-1<0,f (2)=4+lg 3-2=2+lg 3>0,∴f (x)=0在(0,2)上必定存在实根.又f (x)=2x+lg (x+1)-2在区间(-1,+∞)上为增函数,故f (x)有且只有一个零点.法二:令h(x)=2-2x,g(x)=lg (x+1),在同一平面直角坐标系中作出h(x)与g(x)的图象如图所示.由图象知g(x)=lg (x+1)和h(x)=2-2x的图象有且只有一个公共点,即f (x)=2x+lg (x+1)-2有且只有一个零点.【教材原题·P130例1】例1 讨论函数f (x)=2x3-5在区间(1,2)内零点的个数.[解] 由于f (1)=-3<0,f (2)=11>0,且f (x)=2x3-5单调递增,因此,函数f (x)在区间(1,2)内零点的个数为1. 判断函数零点个数的常用方法(1)直接法:解方程f (x)=0,方程f (x)=0解的个数就是函数f (x)零点的个数.(2)图象法:直接作出函数f (x)的图象,图象与x轴交点的个数就是函数f (x)零点的个数.(3)f (x)=g(x)-h(x)=0,得g(x)=h(x),在同一平面直角坐标系中作出y1=g(x)和y2=h(x)的图象,则两个图象公共点的个数就是函数y=f (x)零点的个数.[跟进训练]2.讨论方程x3-3x+1=0根的个数与分布情况.[解] 设f (x)=x3-3x+1,∵f (-2)=-8+6+1=-1<0,f (-1)=-1+3+1=3>0,f (0)=1>0,f (1)=1-3+1=-1<0,f (2)=8-6+1=3>0.∴f (x)=x3-3x+1在区间(-2,-1),(0,1)和(1,2)内各有一个零点.由于f (x)=x3-3x+1=x(x2-3)+1在(-∞,-2]上为负,在[2,+∞)上为正,大致图象如图所示,故只有这三个零点,因此原方程有三个根,且分别位于区间(-2,-1),(0,1)和(1,2)上.类型3 判断函数零点所在的区间【例3】 (1)函数f (x)=ln (x+1)-的零点所在的大致区间是( )A.(3,4) B.(2,e) C.(1,2) D.(0,1)(2)根据表格内的数据,可以断定方程ex-x-3=0的一个根所在区间是( )x -1 0 1 2 3ex 0.37 1 2.72 7.39 20.09x+3 2 3 4 5 6A.(-1,0) B.(0,1)C.(1,2) D.(2,3)结合零点存在定理思考怎样判定函数在区间(a,b)内存在零点?(1)C (2)C [(1)因为f (1)=ln 2-<0,f (2)=ln 3-1>0,且函数f (x)在(0,+∞)上单调递增,所以函数的零点所在的大致区间为(1,2).故选C.(2)构造函数f (x)=ex-x-3,由题表可得f (-1)=0.37-2=-1.63<0,f (0)=1-3=-2<0,f (1)=2.72-4=-1.28<0,f (2)=7.39-5=2.39>0,f (3)=20.09-6=14.09>0,f (1)·f (2)<0,所以方程的一个根所在区间为(1,2),故选C.] 判断函数零点所在区间的3个步骤(1)代入:将区间端点值代入函数求出函数的值.(2)判断:把所得的函数值相乘,并进行符号判断.(3)结论:若符号为正且函数在该区间内是单调函数, 则在该区间内无零点,若符号为负且函数连续,则在该区间内至少有一个零点.[跟进训练]3.若函数f (x)=x+(a∈R)在区间(1,2)上有零点,则a的值可能是( )A.-2 B.0C.1 D.3A [f (x)=x+(a∈R)的图象在(1,2)上是连续不断的,逐个选项代入验证,当a=-2时,f (1)=1-2=-1<0,f (2)=2-1=1>0.故f (x)在区间(1,2)上有零点,同理,其他选项不符合,故选A.]1.函数f (x)=2x2-3x+1的零点是( )A.-,-1 B.,1C.,-1 D.-,1B [方程2x2-3x+1=0的两根分别为x1=1,x2=,所以函数f (x)=2x2-3x+1的零点是,1.]2.函数f (x)=2x-3的零点所在的区间是( )A.(0,1) B.(1,2)C.(2,3) D.(3,4)B [∵f (1)=2-3=-1<0,f (2)=4-3=1>0,∴f (1)·f (2)<0,即f (x)的零点所在的区间为(1,2).其他选项可逐一排除.]3.对于函数f (x),若f (-1)·f (3)<0,则( )A.方程f (x)=0一定有实数解B.方程f (x)=0一定无实数解C.方程f (x)=0一定有两实根D.方程f (x)=0可能无实数解D [∵函数f (x)的图象在(-1,3)上未必连续,故尽管f (-1)·f (3)<0,但方程f (x)=0在(-1,3)上可能无实数解.]4.二次函数y=ax2+bx+c中,a·c<0,则函数有________个零点.2 [由Δ=b2-4ac>0得二次函数y=ax2+bx+c有2个零点.]5.若函数f (x)=+a的零点是1,则实数a=________.- [由f (1)=+a=0得a=-.]回顾本节知识,自我完成以下问题:1.函数的零点、相应方程的根及函数图象之间存在怎样的内在联系?[提示] 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:2.函数零点存在定理满足的条件有哪些?[提示] 定理要求具备两条:①函数在区间[a,b]上的图象是连续不断的一条曲线;②f (a)·f (b)<0.3.探求函数零点个数的方式有哪些?[提示] 直接解方程法;图象交点个数法;定理法.课时分层作业(三十四) 方程的根与函数的零点一、选择题1.若函数y=f (x)的图象是连续不断的,有如下的对应值表:x 1 2 3 4 5 6y -5 2 8 12 -5 -10则函数y=f (x)在x∈[1,6]上的零点至少有( )A.1个 B.2个 C.3个 D.4个B [结合题意可知f (1)·f (2)<0,f (4)·f (5)<0,故f (x)在[1,6]上至少有2个零点.]2.函数f (x)=2x-的零点所在的区间是( )A.(1,+∞) B.C.B [由f (x)=2x-,得f =-2<0,f (1)=2-1=1>0,∴f ·f (1)<0.∴零点所在区间为.]3.已知函数f (x)=则函数f (x)的零点为( )A.,0 B.-2,0C. D.0D [当x≤1时,由f (x)=0,得2x-1=0,所以x=0;当x>1时,由f (x)=0,得1+log2x=0,所以x=,不成立,所以函数的零点为0,故选D.]4.函数f (x)=ax2+bx+c,若f (1)>0,f (2)<0,则f (x)在(1,2)上的零点( )A.至多有一个 B.有一个或两个C.有且仅有一个 D.一个也没有C [若a=0,则f (x)=ax2+bx+c是一次函数,由已知f (1)·f (2)<0,得只有一个零点;若a≠0,则f (x)=ax2+bx+c为二次函数,若有两个零点,则应有f (1)·f (2)>0,与已知矛盾.故仅有一个零点.]5.若aA.(b,c)和(c,+∞)内B.(-∞,a)和(a,b)内C.(a,b)和(b,c)内D.(-∞,a)和(c,+∞)内C [∵a0,f (b)=(b-c)(b-a)<0,f (c)=(c-a)(c-b)>0,∴f (x)的零点分别位于(a,b)和(b,c)内.]二、填空题6.函数f (x)=的零点是________.1 [令f (x)=0,即=0,即x-1=0或ln x=0,∴x=1,故函数f (x)的零点为1.]7.设x0是方程ln x+x=4的根,且x0∈(k,k+1),k∈N,则k=________.2 [令f (x)=ln x+x-4,且f (x)在(0,+∞)上单调递增,∵f (2)=ln 2+2-4<0,f (3)=ln 3-1>0,∴f (x)=0在(2,3)内有解,∴k=2.]8.定义在R上的奇函数f (x)满足f (x)=x2-2x(x≥0),则函数f (x)的零点有________个.3 [当x≥0时,由f (x)=0得x=0或x=2;又f (x)为奇函数,∴f (-2)=-f (2)=0.故f (x)在R上的零点有3个.]三、解答题9.判断函数f (x)=ln x+x2-3的零点的个数.[解] 法一:函数对应的方程为ln x+x2-3=0,所以原函数零点的个数即为函数y=ln x与y=3-x2的图象交点个数.在同一坐标系下,作出两函数的图象(如图).由图象知,函数y=3-x2与y=ln x的图象只有一个交点,从而ln x+x2-3=0有一个根,即函数f (x)=ln x+x2-3有一个零点.法二:由于f (1)=ln 1+12-3=-2<0,f (2)=ln 2+22-3=ln 2+1>0,∴f (1)·f (2)<0,又f (x)=ln x+x2-3的图象在(1,2)上是不间断的,所以f (x)在(1,2)上必有零点,又f (x)在(0,+∞)上是递增的,所以零点只有一个.10.已知函数f (x)=x2-(k-2)x+k2+3k+5有两个零点.(1)若函数的两个零点是-1和-3,求k的值;(2)若函数的两个零点是α和β,求α2+β2的取值范围.[解] (1)-1和-3是函数f (x)的两个零点,故-1和-3是方程x2-(k-2)x+k2+3k+5=0的两个实数根.则解得k=-2.(2)函数的两个零点为α和β,则α和β是方程x2-(k-2)x+k2+3k+5=0的两根.∴则-4≤k≤-,且α2+β2=(α+β)2-2αβ=-k2-10k-6在-4≤k≤-上单调递减,∴α2+β2在区间上的最大值是18,最小值是.所以α2+β2的取值范围是.11.函数y=x2+a存在零点,则a的取值范围是( )A.a>0 B.a≤0C.a≥0 D.a<0B [由题意可知方程x2+a=0有解,∴a≤0,故选B.]12.函数f (x)=|x2-4x|-a恰好有四个不同零点,则a的值可以是( )A.a>4 B.4C.0C [由|x2-4x|-a=0得a=|x2-4x|,作出函数y=|x2-4x|的图象,则由图象可知,要使方程|x2-4x|-a=0有四个不相等的实根,则0<a<4.]13.已知函数f (x)=3x+x,g(x)=log3x+2,h(x)=log3x+x的零点依次为a,b,c,则a,b,c的大小关系是________.a<b<c [画出函数y=3x,y=log3x,y=-x,y=-2的图象,如图所示,观察图象可知,函数f (x)=3x+x,g(x)=log3x+2,h(x)=log3x+x的零点依次是点A,B,C的横坐标,由图象可知a<b<c.]14.已知函数f (x)=x2-bx+3.(1)若f (0)=f (4),则函数f (x)的零点为________;(2)若函数f (x)一个零点大于1,另一个零点小于1,则b的取值范围为________.(1)1和3 (2)(4,+∞) [(1)由f (0)=f (4)得3=16-4b+3,即b=4,所以f (x)=x2-4x+3,令f (x)=0,即x2-4x+3=0得x1=3,x2=1,所以f (x)的零点是1和3.(2)因为f (x)的零点一个大于1,另一个小于1,如图.需f (1)<0,即1-b+3<0,所以b>4.故b的取值范围为(4,+∞).]15.关于x的方程ax2-2(a+1)x+a-1=0,求a为何值时:(1)方程有一个正根和一个负根;(2)方程的两个根都大于1.[解] 令f (x)=ax2-2(a+1)x+a-1.(1)当方程有一个正根和一个负根时,f (x)对应的草图可能如图①②所示.图① 图②因此f (x)=0有一个正根和一个负根等价于或解得0所以当0(2)当方程的两个根都大于1时,f (x)对应的草图可能如图③④所示.图③ 图④因此f (x)=0的两个根都大于1等价于或解得a∈ .所以不存在实数a使方程的两个根都大于1.7/124.4 函数与方程4.4.1 方程的根与函数的零点学习任务 核心素养1.理解函数零点的概念以及函数零点与方程根的关系.(易混点) 2.会求函数的零点.(重点) 3.掌握函数零点存在定理并会判断函数零点的个数.(难点) 1.借助零点的求法,培养数学运算和逻辑推理素养. 2.借助函数的零点同方程根的关系,培养直观想象素养.请观察下图,这是气象局测得某地特殊一天的一张气温变化模拟函数图(即一个连续不间断的函数图象),由于图象中有一段被不小心擦掉了,现在有人想了解一下当天7时到11时之间有无可能出现温度是0摄氏度,你能帮助他吗?知识点 函数零点存在定理一般地,当x从a到b逐渐增加时,如果f (x)连续变化且有__________,则存在点x0∈(a,b),使得f (x0)=0.如果y=f (x)在区间[a,b]上单调递增或单调递减,则方程f (x)=0在(a,b)内恰有__________个根.(1)定理要求具备两个条件:①函数在区间[a,b]上的图象是连续不断的;②f (a)·f (b)<0.两个条件缺一不可.(2)利用函数零点存在定理只能判断出零点是否存在,而不能确定零点的个数.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若f (a)·f (b)>0,则f (x)在[a,b]内无零点. ( )(2)若f (x)在[a,b]上为单调函数,且f (a)·f (b)<0,则f (x)在(a,b)内有且只有一个零点. ( )(3)若f (x)在(a,b)内有且只有一个零点,则f (a)·f (b)<0. ( )类型1 求函数的零点【例1】 (1)求函数f (x)=的零点;(2)已知函数f (x)=ax-b(a≠0)的零点为3,求函数g(x)=bx2+ax的零点.[尝试解答] 函数零点的求法(1)代数法:求方程f (x)=0的实数根.(2)几何法:对于不能直接求出的方程的根,可以将它与函数y=f (x)的图象联系起来,图象与x轴的交点的横坐标即为函数的零点.[跟进训练]1.判断下列函数是否存在零点,如果存在,请求出;否则,请说明理由.(1)f (x)=x2+7x+6;(2)f (x)=1-log2(x+3);(3)f (x)=2x-1-3;(4)f (x)=. 类型2 零点个数的判断【例2】 【链接教材P130例1】判断下列函数零点的个数:(1)f (x)=(x2-4)log2x;(2)f (x)=x2-;(3)f (x)=2x+lg (x+1)-2.[尝试解答] 判断函数零点个数的常用方法(1)直接法:解方程f (x)=0,方程f (x)=0解的个数就是函数f (x)零点的个数.(2)图象法:直接作出函数f (x)的图象,图象与x轴交点的个数就是函数f (x)零点的个数.(3)f (x)=g(x)-h(x)=0,得g(x)=h(x),在同一平面直角坐标系中作出y1=g(x)和y2=h(x)的图象,则两个图象公共点的个数就是函数y=f (x)零点的个数.[跟进训练]2.讨论方程x3-3x+1=0根的个数与分布情况. 类型3 判断函数零点所在的区间【例3】 (1)函数f (x)=ln (x+1)-的零点所在的大致区间是( )A.(3,4) B.(2,e) C.(1,2) D.(0,1)(2)根据表格内的数据,可以断定方程ex-x-3=0的一个根所在区间是( )x -1 0 1 2 3ex 0.37 1 2.72 7.39 20.09x+3 2 3 4 5 6A.(-1,0) B.(0,1)C.(1,2) D.(2,3)结合零点存在定理思考怎样判定函数在区间(a,b)内存在零点?[尝试解答] 判断函数零点所在区间的3个步骤(1)代入:将区间端点值代入函数求出函数的值.(2)判断:把所得的函数值相乘,并进行符号判断.(3)结论:若符号为正且函数在该区间内是单调函数, 则在该区间内无零点,若符号为负且函数连续,则在该区间内至少有一个零点.[跟进训练]3.若函数f (x)=x+(a∈R)在区间(1,2)上有零点,则a的值可能是( )A.-2 B.0C.1 D.31.函数f (x)=2x2-3x+1的零点是( )A.-,-1 B.,1C.,-1 D.-,12.函数f (x)=2x-3的零点所在的区间是( )A.(0,1) B.(1,2)C.(2,3) D.(3,4)3.对于函数f (x),若f (-1)·f (3)<0,则( )A.方程f (x)=0一定有实数解B.方程f (x)=0一定无实数解C.方程f (x)=0一定有两实根D.方程f (x)=0可能无实数解4.二次函数y=ax2+bx+c中,a·c<0,则函数有________个零点.5.若函数f (x)=+a的零点是1,则实数a=________.回顾本节知识,自我完成以下问题:1.函数的零点、相应方程的根及函数图象之间存在怎样的内在联系?2.函数零点存在定理满足的条件有哪些?3.探求函数零点个数的方式有哪些?5/5 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第4章 4.4 4.4.1 方程的根与函数的零点 讲义(学生版).docx 第4章4.44.4.1方程的根与函数的零点(教师版).docx