2021版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第二章 函數(shù)概念與基本初等函數(shù) 第8講 函數(shù)與方程教學(xué)案 理 北師大版
《2021版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第二章 函數(shù)概念與基本初等函數(shù) 第8講 函數(shù)與方程教學(xué)案 理 北師大版》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2021版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第二章 函數(shù)概念與基本初等函數(shù) 第8講 函數(shù)與方程教學(xué)案 理 北師大版(14頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第8講 函數(shù)與方程 一、知識(shí)梳理 1.函數(shù)的零點(diǎn) (1)函數(shù)零點(diǎn)的定義:對(duì)于函數(shù)y=f(x),把使f(x)=0的實(shí)數(shù)x叫做函數(shù)y=f(x)的零點(diǎn). (2)三個(gè)等價(jià)關(guān)系:方程f(x)=0有實(shí)數(shù)根?函數(shù)y=f(x)的圖象與x軸有交點(diǎn)?函數(shù)y=f(x)有零點(diǎn). 2.函數(shù)零點(diǎn)的判定 如果函數(shù)y=f(x)在區(qū)間[a,b]上的圖像是連續(xù)的一條曲線,并且在區(qū)間端點(diǎn)的函數(shù)值符號(hào)相反,即f(a)·f(b)<0,則在區(qū)間(a,b)內(nèi),函數(shù)y=f(x)至少有一個(gè)零點(diǎn),即相應(yīng)的方程f(x)=0在區(qū)間(a,b)內(nèi)至少有一個(gè)實(shí)數(shù)解. 3.二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a>0)的圖象與零點(diǎn)的關(guān)
2、系 Δ>0 Δ=0 Δ<0 二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a>0) 的圖像 與x軸的交點(diǎn) (x1,0),(x2,0) (x1,0) 無(wú)交點(diǎn) 零點(diǎn)個(gè)數(shù) 兩個(gè) 一個(gè) 零個(gè) 常用結(jié)論 有關(guān)函數(shù)零點(diǎn)的三個(gè)結(jié)論 (1)若連續(xù)不斷的函數(shù)f(x)在定義域上是單調(diào)函數(shù),則f(x)至多有一個(gè)零點(diǎn). (2)連續(xù)不斷的函數(shù),其相鄰兩個(gè)零點(diǎn)之間的所有函數(shù)值保持同號(hào). (3)連續(xù)不斷的函數(shù)圖像通過(guò)零點(diǎn)時(shí),函數(shù)值可能變號(hào),也可能不變號(hào). 二、教材衍化 1.已知函數(shù)y=f(x)的圖象是連續(xù)曲線,且有如下的對(duì)應(yīng)值表: x 1 2 3 4 5 6 y 12
3、4.4 35 -74 14.5 -56.7 -123.6 則函數(shù)y=f(x)在區(qū)間[1,6]上的零點(diǎn)至少有( ) A.2個(gè) B.3個(gè) C.4個(gè) D.5個(gè) 解析:選B.由零點(diǎn)存在性定理及題中的對(duì)應(yīng)值表可知,函數(shù)f(x)在區(qū)間(2,3),(3,4),(4,5)內(nèi)均有零點(diǎn),所以y=f(x)在[1,6]上至少有3個(gè)零點(diǎn).故選B. 2.函數(shù)f(x)=ln x-的零點(diǎn)所在的大致范圍是( ) A.(1,2) B.(2,3) C.和(3,4) D.(4,+∞) 解析:選B.易知f(x)為增函數(shù),由f(2)=ln 2-1<0,f(3)=ln 3->0,得f(2
4、)·f(3)<0.故選B. 3.函數(shù)f(x)=ex+3x的零點(diǎn)個(gè)數(shù)是______. 解析:由已知得f′(x)=ex+3>0,所以f(x)在R上單調(diào)遞增,又f(-1)=-3<0,f(0)=1>0,因此函數(shù)f(x)有且只有一個(gè)零點(diǎn). 答案:1 一、思考辨析 判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”) (1)函數(shù)的零點(diǎn)就是函數(shù)的圖像與x軸的交點(diǎn).( ) (2)函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b)內(nèi)有零點(diǎn)(函數(shù)圖像連續(xù)不斷),則f(a)·f(b)<0.( ) (3)只要函數(shù)有零點(diǎn),我們就可以用二分法求出零點(diǎn)的近似值.( ) (4)二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0)在b2-4
5、ac<0時(shí)沒有零點(diǎn).( ) (5)若函數(shù)f(x)在(a,b)上連續(xù)單調(diào)且f(a)·f(b)<0,則函數(shù)f(x)在[a,b]上有且只有一個(gè)零點(diǎn).( ) 答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ 二、易錯(cuò)糾偏 (1)錯(cuò)用零點(diǎn)存在性定理; (2)誤解函數(shù)零點(diǎn)的定義; (3)忽略限制條件; (4)錯(cuò)用二次函數(shù)在R上無(wú)零點(diǎn)的條件. 1.函數(shù)f(x)=x+的零點(diǎn)個(gè)數(shù)是______. 解析:函數(shù)的定義域?yàn)閧x|x≠0},當(dāng)x>0時(shí),f(x)>0,當(dāng)x<0時(shí),f(x)<0,所以函數(shù)沒有零點(diǎn). 答案:0 2.函數(shù)f(x)=x2-3x的零點(diǎn)是______. 解析:由f(x
6、)=0,得x2-3x=0,
即x=0和x=3.
答案:0和3
3.若二次函數(shù)f(x)=x2-2x+m在區(qū)間(0,4)上存在零點(diǎn),則實(shí)數(shù)m的取值范圍是______.
解析:二次函數(shù)f(x)圖象的對(duì)稱軸方程為x=1.若在區(qū)間(0,4)上存在零點(diǎn),只需f(1)≤0且f(4)>0即可,即-1+m≤0且8+m>0,解得-8 7、 x+x-2,則函數(shù)f(x)的零點(diǎn)所在的區(qū)間為( )
A.(0,1) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,4)
解析:選B.因?yàn)閒(1)=ln 1+1-2=-1<0,f(2)=ln 2>0,所以f(1)·f(2)<0,
因?yàn)楹瘮?shù)f(x)=ln x+x-2的圖象是連續(xù)的,且為增函數(shù),所以f(x)的零點(diǎn)所在的區(qū)間是(1,2).
2.若a<b<c,則函數(shù)f(x)=(x-a)(x-b)+(x-b)(x-c)+(x-c)(x-a)的兩個(gè)零點(diǎn)分別位于區(qū)間( )
A.(a,b)和(b,c)內(nèi) B.(-∞,a)和(a,b)內(nèi)
C.(b,c)和(c,+∞)內(nèi) D.( 8、-∞,a)和(c,+∞)內(nèi)
解析:選A.因?yàn)閍<b<c,所以f(a)=(a-b)(a-c)>0,
f(b)=(b-c)(b-a)<0,f(c)=(c-a)(c-b)>0,
由函數(shù)零點(diǎn)存在性定理可知,在區(qū)間(a,b),(b,c)內(nèi)分別存在零點(diǎn),又函數(shù)f(x)是二次函數(shù),最多有兩個(gè)零點(diǎn).因此函數(shù)f(x)的兩個(gè)零點(diǎn)分別位于區(qū)間(a,b),(b,c)內(nèi),故選A.
3.設(shè)函數(shù)y1=x3與y2=的圖象的交點(diǎn)為(x0,y0),若x0∈(n,n+1),n∈N,則x0所在的區(qū)間是______.
解析:令f(x)=x3-,
則f(x0)=0,易知f(x)為增函數(shù),
有f(1)<0,f(2)>0,
9、所以x0所在的區(qū)間是(1,2).
答案:(1,2)
確定函數(shù)零點(diǎn)所在區(qū)間的方法
(1)解方程法:當(dāng)對(duì)應(yīng)方程f(x)=0易解時(shí),可先解方程,然后再看求得的根是否落在給定區(qū)間上.
(2)圖象法:把方程轉(zhuǎn)化為兩個(gè)函數(shù),看它的交點(diǎn)所在區(qū)間.
(3)利用函數(shù)零點(diǎn)的存在性定理:首先看函數(shù)y=f(x)在區(qū)間[a,b]上的圖象是否連續(xù),再看是否有f(a)·f(b)<0.若有,則函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b)內(nèi)必有零點(diǎn).
(4)數(shù)形結(jié)合法:通過(guò)畫函數(shù)圖象,觀察圖象與x軸在給定區(qū)間上是否有交點(diǎn)來(lái)判斷.
函數(shù)零點(diǎn)的個(gè)數(shù)(師生共研)
(1)函數(shù)f(x)=的零點(diǎn)個(gè)數(shù)是____ 10、__.
(2)函數(shù)f(x)=4cos2·cos-2sin x-|ln(x+1)|的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為______.
【解析】 (1)當(dāng)x≤0時(shí),令x2-2=0,解得x=-(正根舍去),所以在(-∞,0]上有一個(gè)零點(diǎn);當(dāng)x>0時(shí),f′(x)=2+>0恒成立,所以f(x)在(0,+∞)上是增函數(shù).又因?yàn)閒(2)=-2+ln 2<0,f(3)=ln 3>0,所以f(x)在(0,+∞)上有一個(gè)零點(diǎn),綜上,函數(shù)f(x)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為2.
(2)f(x)=2(1+cos x)sin x-2sin x-|ln(x+1)|=sin 2x-|ln(x+1)|,x>-1,函數(shù)f(x)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)即為函數(shù)y1=sin 11、 2x(x>-1)與 y2=|ln(x+1)|(x>-1)的圖象的交點(diǎn)個(gè)數(shù).分別作出兩個(gè)函數(shù)的圖象,如圖,可知有兩個(gè)交點(diǎn),則f(x)有兩個(gè)零點(diǎn).
【答案】 (1)2 (2)2
判斷函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)的方法
(1)解方程法:所對(duì)應(yīng)方程f(x)=0有幾個(gè)不同的實(shí)數(shù)解就有幾個(gè)零點(diǎn).
(2)零點(diǎn)存在性定理法:利用零點(diǎn)存在性定理并結(jié)合函數(shù)的性質(zhì)進(jìn)行判斷.
(3)數(shù)形結(jié)合法:轉(zhuǎn)化為兩個(gè)函數(shù)的圖象的交點(diǎn)個(gè)數(shù)問(wèn)題.先畫出兩個(gè)函數(shù)的圖象,看其交點(diǎn)的個(gè)數(shù),其中交點(diǎn)的個(gè)數(shù),就是函數(shù)零點(diǎn)的個(gè)數(shù).
1.設(shè)函數(shù)f(x)是定義在R上的奇函數(shù),當(dāng)x>0時(shí),f(x)=ex+x-3,則f(x)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為( 12、)
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:選C.因?yàn)楹瘮?shù)f(x)是定義域?yàn)镽的奇函數(shù),所以f(0)=0,所以0是函數(shù)f(x)的一個(gè)零點(diǎn).
當(dāng)x>0時(shí),令f(x)=ex+x-3=0.
則ex=-x+3.
分別畫出函數(shù)y=ex和y=-x+3的圖象,如圖所示,有一個(gè)交點(diǎn),所以函數(shù)f(x)在(0,+∞)上有一個(gè)零點(diǎn).
又根據(jù)對(duì)稱性知,當(dāng)x<0時(shí)函數(shù)f(x)也有一個(gè)零點(diǎn).
綜上所述,f(x)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為3.
2.函數(shù)f(x)=2x|log0.5x|-1的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為______.
解析:由f(x)=0,得|log0.5x|=,作出函數(shù)y1=|log0.5x|和y2=的圖象, 13、
由右圖知兩函數(shù)圖象有2個(gè)交點(diǎn),
故函數(shù)f(x)有2個(gè)零點(diǎn).
答案:2
函數(shù)零點(diǎn)的應(yīng)用(多維探究)
角度一 根據(jù)函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)求參數(shù)
(2020·安徽合肥二模)設(shè)函數(shù)f(x)=若函數(shù)g(x)=f(x)-b有三個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)b的取值范圍是( )
A.(1,+∞) B.
C.(1,+∞)∪{0} D.(0,1]
【解析】 令g(x)=f(x)-b=0,函數(shù)g(x)=f(x)-b有三個(gè)零點(diǎn)等價(jià)于f(x)=b有三個(gè)根,當(dāng)x≤0時(shí),f(x)=ex(x+1),則f′(x)=ex(x+1)+ex=ex(x+2 ),由f′(x)<0得ex(x+2)<0,即x<-2, 14、此時(shí)f(x)為減函數(shù),由f′(x)>0得ex(x+2)>0,即-2 15、,+∞)
【解析】 (1)由題意知方程ax=x2+1在上有解,即a=x+在上有解,設(shè)t=x+,x∈,則t的取值范圍是.所以實(shí)數(shù)a的取值范圍是.
(2)函數(shù)g(x)=f(x)+x-m的零點(diǎn)就是方程f(x)+x=m的根,畫出h(x)=f(x)+x=的大致圖象(圖略).觀察它與直線y=m的交點(diǎn),得知當(dāng)m≤0或m>1時(shí),有交點(diǎn),即函數(shù)g(x)=f(x)+x-m有零點(diǎn).
【答案】 (1)D (2)D
角度三 根據(jù)函數(shù)零點(diǎn)的范圍求參數(shù)
若函數(shù)f(x)=(m-2)x2+mx+(2m+1)的兩個(gè)零點(diǎn)分別在區(qū)間(-1,0)和區(qū)間(1,2)內(nèi),則m的取值范圍是______.
【解析】 依題意,結(jié)合函 16、數(shù)f(x)的圖象分析可知m需滿足
即
解得 17、(x)+x+a.若g(x)存在2個(gè)零點(diǎn),則a的取值范圍是______.
解析:函數(shù)g(x)=f(x)+x+a存在2個(gè)零點(diǎn),即關(guān)于x的方程f(x)=-x-a有2個(gè)不同的實(shí)根,即函數(shù)f(x)的圖象與直線y=-x-a有2個(gè)交點(diǎn),作出直線y=-x-a與函數(shù)f(x)的圖象,如圖所示,由圖可知,-a≤1,解得a≥-1.
答案:a≥-1
[基礎(chǔ)題組練]
1.(2020·河南商丘九校聯(lián)考)函數(shù)f(x)=(x2-1)·的零點(diǎn)個(gè)數(shù)是( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:選B.要使函數(shù)有意義,則x2-4≥0,解得x≥2或x≤-2.由f(x)=0得x2- 18、4=0或x2-1=0(不成立舍去),即x=2或x=-2.所以函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為2.故選B.
2.函數(shù)y=x-4·的零點(diǎn)所在的區(qū)間是( )
A.(0,1) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,4)
解析:選B.因?yàn)閥=f(x)=x-4=x-是R上連續(xù)遞增的函數(shù),且f(1)=1-2<0,f(2)=2-1>0,所以f(1)·f(2)<0,故函數(shù)y=x-4·的零點(diǎn)所在的區(qū)間為(1,2).故選B.
3.(2020·福建晉江四校聯(lián)考)設(shè)函數(shù)y=log3x與y=3-x的圖象的交點(diǎn)為(x0,y0),則x0所在的區(qū)間是( )
A.(0,1) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3 19、,4)
解析:選C.令m(x)=log3x+x-3,則函數(shù)m(x)=log3x+x-3的零點(diǎn)所在的區(qū)間即為函數(shù)y=log3x與y=3-x的圖象的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)所在的區(qū)間.因?yàn)閙(x)=log3x+x-3遞增且連續(xù),且滿足m(2)m(3)<0,所以m(x)=log3x+x-3的零點(diǎn)在(2,3)內(nèi),從而可知方程log3x+x-3=0的解所在的區(qū)間是(2,3),即函數(shù)y=log3x與y=3-x的圖象交點(diǎn)的橫坐標(biāo)x0所在的區(qū)間是(2,3).故選C.
4.(2020·河南焦作統(tǒng)考)已知函數(shù)f(x)=則函數(shù)f(x)在(-6,+∞)上的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:選 20、C.由題知函數(shù)f(x)=在(-6,+∞)上有零點(diǎn),則或解得x=2或x=4或x=e-6,即函數(shù)f(x)在(-6,+∞)上的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為3.故選C.
5.(2020·河北張家口模擬)已知函數(shù)f(x)=|ln x|,g(x)=f(x)-mx恰有三個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)m的取值范圍是( )
A. B.
C.(0,1) D.
解析:選A.g(x)有三個(gè)零點(diǎn),即y=f(x)與y=mx的圖象有三個(gè)交點(diǎn),作出y=f(x)和y=mx的圖象如圖.當(dāng)y=mx與y=f(x)相切時(shí),設(shè)切點(diǎn)坐標(biāo)為(x0,ln x0),則解得m=.則當(dāng)0 21、故選A.
6.已知函數(shù)f(x)=log2(x+1)+3x+m的零點(diǎn)在(0,1]上,則實(shí)數(shù)m的取值范圍為______.
解析:由題意知函數(shù)f(x)=log2(x+1)+3x+m在定義域上遞增,又由函數(shù)f(x)在(0,1]上存在零點(diǎn),得即解得-4≤m<0,即實(shí)數(shù)m的取值范圍為[-4,0).
答案:[-4,0)
7.已知函數(shù)f(x)=-cos x,則f(x)在[0,2π]上的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為________.
解析:如圖,作出g(x)=與h(x)=cos x的圖象,可知其在[0,2π]上的交點(diǎn)個(gè)數(shù)為3,所以函數(shù)f(x)在[0,2π]上的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為3.
答案:3
8.函數(shù)f(x)=+2co 22、s πx(-4≤x≤6)的所有零點(diǎn)之和為________.
解析:可轉(zhuǎn)化為兩個(gè)函數(shù)y=與y=-2cos πx在[-4,6]上的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)的和,因?yàn)閮蓚€(gè)函數(shù)均關(guān)于x=1對(duì)稱,所以兩個(gè)函數(shù)在x=1兩側(cè)的交點(diǎn)對(duì)稱,則每對(duì)對(duì)稱點(diǎn)的橫坐標(biāo)的和為2,分別畫出兩個(gè)函數(shù)的圖象易知兩個(gè)函數(shù)在x=1兩側(cè)分別有5個(gè)交點(diǎn),所以5×2=10.
答案:10
9.關(guān)于x的二次方程x2+(m-1)x+1=0在區(qū)間[0,2]上有解,求實(shí)數(shù)m的取值范圍.
解:顯然x=0不是方程x2+(m-1)x+1=0的解,0
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