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1、2.8函数与方程典例精析题型一确定函数零点所在的区间【例1】已知函数f(x)xlog2x,问方程f(x)0在区间,4上有没有实根,为什么?来源:数理化网来源:【解析】因为f ()log220,f(4)4log244260,f()f(4)0,又f(x)xlog2x在区间,4是连续的,所以函数f(x)在区间,4上有零点,即存在c,4,使f(c)0,所以方程f(x)0在区间,4上有实根.【点拨】判断函数f(x)的零点是否在区间(a,b)内,只需检验两条:函数f(x)在区间(a,b)上是连续不断的;f(a)f(b)0.【变式训练1】若x0是函数f(x)x2x8的一个零点,则x0(表示不超过x0的最大整
2、数).【解析】因为函数f(x)x2x8在区间(,)上是连续不间断的单调递增函数,且f(2)f(3)0,所以函数f(x)在区间(2,3)上存在唯一的零点x0,所以x02.题型二判断函数零点的个数【例2】判断下列函数的零点个数.(1)f(x)x2mx(m2);(2)f(x)x4log2x.来源:数理化网【解析】(1)由m24(m2)(m2)240,得知f(x)x2mx(m2)0有两个不同的零点.(2)因为函数f(x)x4log2x在区间(0,)上是连续不间断的单调递增函数,且f(2)f(3)0,所以函数f(x)在区间(0,)上存在唯一的零点.【点拨】判断函数的零点个数有以下两种方法:(1)方程f(
3、x)0的根的个数即为函数f(x)的零点个数;(2)函数f(x)与x轴的交点个数,即为函数f(x)的零点个数;特殊情况下,还可以将方程f(x)0化为方程g(x)h(x),然后再看函数yg(x)与yh(x)的交点个数.【变式训练2】问a为何值时,函数f(x)x33xa有三个零点,二个零点,一个零点?来源:【解析】f(x)3x230,得x11,x21,此时f(x)有极大值f(1)2a,极小值f(1)2a.由图象(图略)得知:当2a2时,函数f(x)有三个零点;当a2或a2时,函数f(x)有两个零点;当a2或a2时,函数f(x)有一个零点.题型三利用导数工具研究函数零点问题【例3】设函数f(x)x32
4、x24x2a.(1)求函数f(x)的单调区间;(2)关于x的方程f(x)a2在3,2上有三个相异的零点,求a的取值范围.【解析】(1)f(x)3x24x4.由f(x)0,得x2或x;由f(x)0,得2x.故f(x)的递增区间为(,2)、(,),f(x)的递减区间为(2,).(2)由f(x)a2x32x24xa22a0,来源:令g(x)x32x24xa22a.所以g(x)3x24x4.由(1)可知,g(x)在(,2)和(,)上递增,在(2,)上递减,故g(x)在3,2和,2)上为增函数,在2,上为减函数.关于x的方程f(x)a2在3,2上有三个不同的零点,则解得2a1或3a4.【点拨】(1)先求
5、f(x),由f(x)0求出极值点,再讨论单调性;(2)利用(1)及函数f(x)的大致图形,找到满足题设的a的条件.【变式训练3】已知函数f(x)ax22bxc的两个极值分别为f(x1)和f(x2),若x1和x2分别在区间(0,1)与(1,2)内,则的取值范围为()A.(1,)B.(,)(1,)C.(,1)D.(,2)【解析】因为f(x)x2ax2b,由题意可知,来源:画出a,b满足的可行域,如图中的阴影部分(不包括边界)所示,表示可行域内的点与点D(1,2)的连线的斜率,记为k,观察图形可知,kCDkkBD,而kCD,kBD1,所以1,故选C.总结提高函数的零点就是方程的实数根,也就是函数的图象与x轴的交点的横坐标,注意零点不是“点”,并不是所有的函数都有零点,或者说不是所有的函数图象都与x轴有交点.二分法是求一般函数零点的一种通法,但要注意使用二分法的条件.二分法是利用“逐步逼近”的数学思想得到零点的近似值,但二分法也存在局限性,一是二分法一次只能求一个零点,二是在(a,b)内有零点时,未必f(a)f(b)0成立,三是二分法计算量较大,常要借助计算器完成.
限制150内