《函数的零点》学案
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约2050字。
函数的零点(基础)
方法与技巧
1.函数零点的判定常用的方法有:①零点存在性定理;②数形结合;③解方程f(x)=0.
2.研究方程f(x)=g(x)的解,实质就是研究G(x)=f(x)-g(x)的零点.也可以研究f(x)与g(x)图象的交点。
3.二分法是求方程的根的近似值的一种计算方法.其实质是通过不断地“取中点”来逐步缩小零点所在的范围,当达到一定的精确度要求时,所得区间的任一点就是这个函数零点的近似值.
4..对于函数y=f(x)(x∈D),我们把使f(x)=0的实数x叫做函数的零点,注意以下几点:
(1)函数的零点是一个实数
(2)函数的零点也就是函数y=f(x)的图象与x轴的交点的横坐标.
(3)函数的零点不是点,是方程f(x)=0的根.
5. 对函数零点存在的判断中,必须强调:
(1)f(x)在[a,b]上连续;(2)f(a)•f(b)<0;(3)在(a,b)内存在零点.
事实上,要证明有唯一零点时还需要证明单调性
典例1:已知函数f(x)=x3-x2+x2+14. 证明:存在x0∈(0,12),使f(x0)=x0.
证明:令g(x)=f(x)-x.∵g(0)=14,g(12)=f(12)-12=-18,∴g(0)•g(12)<0.
又函数g(x)在[0,12]上连续,所以存在x0∈(0,12),使g(x0)=0.即f(x0)=x0.
典例2:已知函数f(x)=4x+m•2x+1有且仅有一个零点,求m的取值范围,并求出该零点.
解:∵f(x)=4x+m•2x+1有且仅有一个零点,即方程(2x)2+m•2x+1=0仅有一个实根.设2x=t(t>0),则t2+mt+1=0.当Δ=0,即m2-4=0,
∴m=-2时,t=1;m=2时,t=-1不合题意,舍去,∴2x=1,x=0符合题意.
当Δ>0,即m>2或m<-2时,t2+mt+1=0有一正一负根,
即t1t2<0,这与t1t2>0矛盾.∴这种情况不可能.
综上可知:m=-2时,f(x)有唯一零点,该零点为x=0.
典例3:若函数f(x)=ax3-bx+4,当x=2时,函数f(x)有极值-43.
(1)求函数的解析式;
(2)若关于x的方程f(x)=k有三个零点,求实数k的取值范围.
解:由题意可知f′(x)=3ax2-b,
(1)于是
故所求的解析式为f(x)=13x3-4x+4.
(2)由(1)可知f′(x)=x2-4=(x-2)(x+2),令f′(x)=0,得x=2,或x=-2.
当x变化时f′(x)、f(x)的变化情况如下表所示:
X (-∞,-2) -2 (-2,2) 2 (2,+∞)
f′(x) + 0 - 0 +
f(x) 单调递增 单调递减 单调递增
因此,当x=-2时,f(x)有极大值283;当x=2时,f(x)有极小值-43.
所以函数的大致图象如图.故实数k的取值范围是-43<k<283.
题组一 函数零点的判定
1.若函数f(x)在区间[-2,2]上的图象是连续不断的曲线,且函数f(x)在(-2,2)内有一个零点,则f(-2)•f(2)的值
A.大于0 B.小于0 C.等于0 D.不能确定
解析:若函数f(x)在(-2,2)内有一个零点,则该零点是变号零点,则f(-2)f(2)<0.若不是变号零点,则f(-2)f(2)>0.
答案:D
2.设f(x)=3x-x2,则在下列区间中,使函数f(x)有零点的区间是
A.[0,1] B.[1,2] C.[-2,-1] D.[-1,0]
解析:∵f(-1)=3-1-(-1)2=13-1=-23<0,f(0)=30-0=1>0,
∴函数f(x)=3x-x2在区间[-1,0]内存在零点.答案:D
3.(2010•苏北三市联考)若方程lnx+2x-10=0的解为x0,则不小于x0的小整数是 .
解析:令f(x)=lnx+2x-10,则f(5)=ln5>0,f(4)=ln4-2<0
∴4<x0<5,∴不小于x0的最小整数是5.答案:5
题组二 函数零点的求法
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