零点存在的判定与证明
一、基础知识：
1、函数的零点：一般的，对于函数()y f x =，我们把方程()0f x =的实数根0x 叫作函数
()y f x =的零点。
2、零点存在性定理：如果函数()y f x =在区间[],a b 上的图像是连续不断的一条曲线，并且有()()0f a f b ?<，那么函数()y f x =在区间(),a b 内必有零点，即()0,x a b ?∈，使得
()00f x =
注：零点存在性定理使用的前提是()f x 在区间[],a b 连续，如果()f x 是分段的，那么零点不一定存在
3、函数单调性对零点个数的影响：如果一个连续函数是单调函数，那么它的零点至多有一个。因此分析一个函数零点的个数前，可尝试判断函数是否单调
4、几个“不一定”与“一定”（假设()f x 在区间(),a b 连续）
（1）若()()0f a f b ?<，则()f x “一定”存在零点，但“不一定”只有一个零点。要分析
()f x 的性质与图像，如果()f x 单调，则“一定”只有一个零点
（2）若()()0f a f b ?>，则()f x “不一定”存在零点，也“不一定”没有零点。如果()f x 单调，那么“一定”没有零点
（3）如果()f x 在区间(),a b 中存在零点，则()()f a f b ?的符号是“不确定”的，受函数性质与图像影响。如果()f x 单调，则()()f a f b ?一定小于0
5、零点与单调性配合可确定函数的符号：()f x 是一个在(),a b 单增连续函数，
0x x =是()f x 的零点，且()0,x a b ∈，则()0,x a x ∈时，()0f x <；()0,x x b ∈时，()0f x > 6、判断函数单调性的方法： （1）可直接判断的几个结论：
① 若()(),f x g x 为增（减）函数，则()()f x g x +也为增（减）函数
② 若()f x 为增函数，则()f x -为减函数；同样，若()f x 为减函数，则()f x -为增函数
③ 若()(),f x g x 为增函数，且()(),0f x g x >，则()()f x g x ?为增函数
（2）复合函数单调性：判断()()
y f g x =的单调性可分别判断()t g x =与()y f t =的单调性（注意要利用x 的范围求出t 的范围），若()t g x =，()y f t =均为增函数或均为减函数，则()()
y f g x =单调递增；若()t g x =，()y f t =一增一减，则()()
y f g x =单调递减（此规律可简记为“同增异减”）
（3）利用导数进行判断——求出单调区间从而也可作出图像 7、证明零点存在的步骤：
（1）将所证等式中的所有项移至等号一侧，以便于构造函数
（2）判断是否要对表达式进行合理变形，然后将表达式设为函数()f x （3）分析函数()f x 的性质，并考虑在已知范围内寻找端点函数值异号的区间 （4）利用零点存在性定理证明零点存在
例1：函数()23x
f x e x =+-的零点所在的一个区间是（ ）
A. 1,02
??- ??? B. 10,2?? ??
? C. 1,12?? ??? D. 31,2?? ???
思路：函数()f x 为增函数，所以只需代入每个选项区间的端点，判断函数值是否异号即可
解：1
2112340
22f e -????
-=+?--=
-< ? ?????
，()020f =-<
11232022f ??
=?-=-<
???
()12310f e e =+-=-> ()1102f f ??∴?< ??? 01,12x ??
∴∈ ???
，使得()00f x =
答案：C
例2：函数()()ln 1f x x x =-+的零点所在的大致区间是（ ）
A. 31,2??
??? B. 3,22
?? ???
C. ()2,e
D. (),e +∞ 思路：先能判断出()f x 为增函数，然后利用零点存在性判定定理，只需验证选项中区间端点
函数值的符号即可。1x →时，()ln 1x -→-∞，从而()f x ?-∞，313ln 0222f ??
=+>
?
??
，所以031,2x ??∈ ???
，使得()00f x = 答案：A
小炼有话说：（1）本题在处理1x →时，是利用对数的性质得到其()ln 1x -的一个趋势，从而确定符号。那么处理零点问题遇到无法计算的点时也要善于估计函数值的取向。 （2）本题在估计出1x →时，()ln 1x -→-∞后，也可举一个具体的函数值为负数的例子来说明，比如()1
1.1 1.1ln 010
f =+<。正是在已分析清楚函数趋势的前提下，才能保证快速找到合适的例子。
例3：（2010，浙江）已知0x 是函数()1
21x
f x x
=+
-的一个零点，若()()10201,,,x x x x ∈∈+∞，则（ ）
A. ()()120,0f x f x <<
B. ()()120,0f x f x <>
C. ()()120,0f x f x ><
D. ()()120,0f x f x >>
思路：条件给出了()f x 的零点，且可以分析出()f x 在()1,+∞为连续的增函数，所以结合函数性质可得()()()()10200,0f x f x f x f x <=>= 答案：B
例4：已知函数()()log 0,1a f x x x b a a =+->≠，当234a b <<<<时，函数()f x 的
零点()0,1,x n n n N *
∈+∈，则n =________
思路：由a 的范围和()f x 解析式可判断出()f x 为增函数，所以0x 是唯一的零点。考虑
()3log 33log 334log 310
a a a f
b =+->+-=->，
()2log 22log 223log 210a a a f b =+-<+-=-<，所以()02,3x ∈，从而2n =
答案：2n =
例5：定义方程()()
'
f x f
x =的实数根0x 叫做函数()f x 的“新驻点”，若
()()()()3,ln 1,1g x x h x x x x ?==+=-的“新驻点”分别为,,αβγ，则（ ）
A. αβγ>>
B. βαγ>>
C. γαβ>>
D. βγα>> 思路：可先求出()()()''',,g x h x x ?，由“新驻点”的定义可得对应方程为：
()321
1,ln 1,131
x x x x x =+=
-=+，从而构造函数 ()()()()321111
1,ln 1,311g x x h x x x x x x ?=-=+-=--+，再利用零点存在性定理判断
,,αβγ的范围即可
解：()()()'
'
'21
1,,31
g x h x x x x ?==
=+ 所以,,αβγ分别为方程()321
1,ln 1,131
x x x x x =+=
-=+的根，即为函数： ()()()()321111
1,ln 1,311
g x x h x x x x x x ?=-=+-
=--+的零点 1α= ()()111
010,1ln202h h =-<=->Q ()()()110100,1h h β∴?
()()'213632x x x x x ?=-=- ()1x ?∴在()0,2单调减，在()(),0,2,-∞+∞单调增，而()1010?=-<，(),2x ∴∈-∞时，()10x ?<，而()14150?=>
()()11240??∴?< ()2,4γ∴∈
βαγ∴<<
答案：C
例6：若函数)(x f 的零点与()ln 28g x x x =+-的零点之差的绝对值不超过5.0， 则)(x f 可以是（ ）
A ．63)(-=x x f
B ．2
)4()(-=x x f C ．1)(1
-=-x e
x f D ．)2
5
ln()(-=x x f
思路：可判断出()g x 单增且连续，所以至多一个零点，但()g x 的零点无法直接求出，而各选项的零点便于求解，所以考虑先解出各选项的零点，再判断()g x 的零点所在区间即可 解：设各选项的零点分别为,,,A B C D x x x x ，则有72,4,1,2
A B C D x x x x ==== 对于()ln 28g x x x =+-，可得：()()3ln320,4ln40g g =-<=>
()03,4x ∴?∈ ()00g x =
77=ln 1022g ??-> ??? 073,2x ??
∴∈ ???
，所以C 选项符合条件
答案：C
例7：设函数()()224,ln 25x f x e x g x x x =+-=+-，若实数,a b 分别是()(),f x g x 的零点，则（ ）
A. ()()0g a f b <<
B. ()()0f b g a <<
C. ()()0g a f b <<
D. ()()0f b g a <<
思路：可先根据零点存在定理判断出,a b 的取值范围：()()030,1240f f e =-<=+->，从而()0,1a ∈；()()130,2ln230g g =-<=+>，从而()1,2b ∈ ，所以有
012a b <<<<，考虑()()0f a g b ==，且发现()(),f x g x 为增函数。进而
()()()()0,0g a g b f b f a <=>=，即()()0g a f b <<
答案：A
例8：已知定义在()1,+∞上的函数()ln 2f x x x =--，求证：()f x 存在唯一的零点，且零点属于()3,4
思路：本题要证两个要素：一个是存在零点，一个是零点唯一。证明零点存在可用零点存在性定理，而要说明唯一，则需要函数的单调性 解：()'
11
1x f
x x x
-=-
=
()1,x ∈+∞Q ()'0f x ∴> ()f x ∴在()1,+∞单调递增 ()()31ln30,42ln20f f =-<=->Q
()()340f f ∴< ()03,4x ∴?∈，使得()00f x =
因为()f x 单调，所以若()'
'
0003,4,x x x ?∈≠，且()
()'
000f x f x ==
则由单调性的性质：'
00x x =与题设矛盾
所以()f x 的零点唯一
小炼有话说：如果函数()f x 在(),a b 单调递增，则在(),a b 中，()()1212x x f x f x =?=，即函数值与自变量一一对应。在解答题中常用这个结论证明零点的唯一性
例9：（2011年，天津）已知0a >，函数()2ln f x x ax =-（()f x 的图像连续不断） （1）求()f x 的单调区间 （2）当18a =
时，证明：存在()02,+x ∈∞，使得()032f x f ??
= ???
解：（1）()2'
121
2ax f x ax x x
-=-=- 令()'0f x >
解得：x >
()f x ∴在? ?单调递减，在?+∞??
单调递增 （2）思路：由（1）可得()f x 在()0,2单调递减，在()2,+∞单调递增，从而从图像上看必然会在()2,+∞存在0x 使得()032f x f ??
=
???
，但由于是证明题，解题过程要有理有据。所以可以考虑将所证等式变为()0302f x f ??-=
???，构造函数()()32g x f x f ??=- ???
，从而只需利用零点存在性定理证明()g x 有零点即可。 解：设()()32g x f x f ??=-
???
()()''
g x f x ∴= 由（1）可得：当18a =
时，()f x 在()0,2单调递减，在()2,+∞单调递增 ()322f f ??∴> ???
()()32202g f f ??
∴=-> ???
()213339ln ,ln 822232g x x x f f
??
??
=--=- ? ?
??
??
()39
100ln1001250ln 232
g ∴=---，因为ln10012500-<
()1000g ∴< ()()21000g g ∴< 根据零点存在性定理可得：
()02,100x ?∈，使得()()00302g x f x f ??
=-= ???
即存在()02,+x ∈∞，使得()032f x f ??=
???
小炼有话说：（1）在证明存在某个点的函数值与常数相等时，往往可以将常数挪至函数的一侧并构造函数，从而将问题转化成为证明函数存在零点的问题。
（2）本题在寻找()g x 小于零的点时，先观察()g x 表达式的特点：
()213ln 82g x x x f ??
=-- ???
，意味着只要x 取得足够大，早晚218x 比ln x 要大的多，所以只
需要取较大的自变量便可以找到()0g x <的点。选择100x =也可，选择10,271x =等等也可以。
例10：已知函数()ln x
f x e a x a =--，其中常数0a >，若()f x 有两个零点
()1212,0x x x x <<，求证：
121
1x x a a
<<<< 思路：若要证零点位于某个区间，则考虑利用零点存在性定理，即证()110f f a ??
<
???
且()()10f f a <，
即只需判断()()1,1,f f f a a ??
???
的符号，可先由()f x 存在两个零点判断出a 的取值范围为a e > ，从而()10f e a =-<，只需将()1,f f a a ??
???
视为关于a 的函数，再利用函数性质证明均大于零即可。
解：()1ln 0ln 1x x
e f x e a x a a x x e ??
=--=?=≠ ?+??
令()ln 1x
e x x ?=+ ()()
'
2
1ln 1ln 1x e x x x x ??
?+- ?
??∴=+ 设()1
ln 1g x x x
=+-
，可得()g x 为增函数且()10g = 110,,1x e e ????
∴∈ ? ?????
U 时，()()'00g x x ?
()1,x ∈+∞时，()()'00g x x ?>?>
()x ?∴在110,,,1e e ????
? ?????
单调递减，在()1,+∞单调递增
所以在1,x e
??∈+∞ ???
，()()min 1x e ??==
()f x Q 有两个零点 a e ∴> ()10f e a ∴=-< ()ln a f a e a a a =-- ()'ln 2a f a e a ∴=-- ()''111
0a a e f a e e e a e e
=-
>->-> ()'f a ∴在(),e +∞单调递增
()()''2330e f a f e e e ∴>=->-> ()f a ∴在(),e +∞单调递增
()()()22220e f a f e e e e e e e ∴>=->-=-> 而()10f < ()()10f f a ∴< ()21,x a ∴?∈，使得()20f x =即21x a <<
另一方面：()111
11ln ln ln 1a a a
f e a a e a a a e a a a a ??=--=+-=+- ???
a e >Q ln 10a ∴->
10f a ??
∴> ??? 而()10f < ()110f f a ??∴< ???
11,1x a ??
∴?∈ ???
，使得()10f x =即111x a <<
综上所述：121
1x x a a
<<<<
函数的零点 1、函数零点的定义： 对于函数y=f(x),我们把使f(x)=0的实数x 叫做函数y=f(x)的零点。 方程f(x)=0有实数根?函数y=f(x)的图象与x 轴有交点?函数y=f(x)有零点 注意：零点是一个实数,不是点。 练习：函数23)(2 +-=x x x f 的零点是（ ） Ａ．()0,1 Ｂ．()0,2 Ｃ．()0,1，()0,2 Ｄ.１，２ 方程f(x)=0的根的个数就是函数y=f(x)的图象与x 轴交点的个数。 方程f(x)=0的实数根就是函数y=f(x)的图象与x 轴交点的横坐标。 方法：①（代数法）求函数的零点就是求相应的方程的根，一般可以借助求根公式或因式分解等办法，求出方程的根，从而得出函数的零点。 ②（几何法）对于不能用求根公式的方程，可以将它与函数y=f(x)的图象联系起来，并利用函数的性质找出零点． 练习：Ⅰ求零点 ①y=x 3-1, ② y=2^x-1, ③y=lg(x 2-1)-1, ④y=2^|x|-8, ⑤y=2+log 3x Ⅱ结合函数的图像判断函数f(x)=x 3-7x+6的零点 Ⅲ判断函数f(x)=lnx+2x 是否存在零点及零点的个数 2、一元二次方程和二次函数 例，当a>0时，方程ax 2+bx+c=0的根与函数y=ax 2+bx+c 的图象之间的关系如下表： 练习：如果函数f(x)= ax 2-x-1仅有一个零点，求实数a 的范围。 3、零点存在性定理： 如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是连续不断的一条曲线，并且f(a)·f(b)<0，那么，函数y=f(x)在区间(a,b) 内有零点，即存在c ∈(a,b)，使得f(c)=0，这个c 也就是方程f(x)=0的根。 例1：观察二次函数f (x)=x 2- 2x - 3的图象: ① 在区间[-2，1]上有零点_______； f (-2)=_____，f (1)=_____， f (-2) · f(1)___0（< 或 > 或 =） ② 在区间[2，4]上有零点_______； f (2) · f(4)___0（< 或 > 或 =） 例1图 例2图 例2：观察函数 y = f (x)的图象: ①在区间[a ，b]上___(有/无)零点； f (a) · f(b)___0（< 或 > 或 =） ②在区间[b ，c]上___(有/无)零点； f (b) · f(c)___0（< 或 > 或 =） 练习：①判断函数f(x)=x2-2x-1在区间（2，3）上是否存在零点? 4、函数最值： 最大值：一般地，设函数y=f(x)的定义域为I ，如果存在实数M 满足：（1）对于任意的x ∈I ，都有f(x)≤M ；（2）存在x0∈I ，使得f(x0) = M ，那么，称M 是函数y=f(x)的最大值． 方法：利用函数单调性的判断函数的最大（小）值 利用二次函数的性质（配方法）求函数的最大（小）值 利用图象求函数的最大（小）值 如果函数y=f(x)在区间[a ，b]上单调递增，在区间[b ，c]上单调递减则函数y=f(x)在x=b 处有最大值f(b)；如果函数y=f(x)在区间[a ，b]上单调递减，在区间[b ，c]上单调递增则函数y=f(x)在x=b 处有最小值f(b). 练习：①函数 f （x ）= )1(11 x x --的最大值是______ ②函数f （x ）=ax （a ＞0，a ≠1）在［1，2］中的最大值比最小值 大2a ，则a 的值为______ ③设a 为实数，函数f （x ）=x2+|x －a|+1，x ∈R. （1）讨论f （x ）的奇偶性；（2）求f （x ）的最小值. ④已知二次函数f （x ）＝（lga ）x2＋2x ＋4lga 的最大值为3，求a 的值.
专题二 函数零点问题 函数的零点作为函数、方程、图象的交汇点，充分体现了函数与方程的联系，蕴含了丰富的数形结合思想．诸如方程的根的问题、存在性问题、交点问题等最终都可以转化为函数零点问题进行处理，因此函数的零点问题成为了近年来高考新的生长点和热点，且形式逐渐多样化，备受青睐． 模块1 整理方法 提升能力 对于函数零点问题，其解题策略一般是转化为两个函数图象的交点． 对于两个函数的选择，有3种情况：一平一曲，一斜一曲，两曲（凸性一般要相反）．其中以一平一曲的情况最为常见． 分离参数法是处理零点问题的常见方法，其本质是选择一平一曲两个函数；部分题目直接考虑函数()f x 的图象与x 轴的交点情况，其本质是选择一平一曲两个函数；部分题目利用零点存在性定理并结合函数的单调性处理零点，其本质是选择一平一曲两个函数． 函数的凸性 1．下凸函数定义 设函数()f x 为定义在区间(),a b 上的函数，若对(),a b 上任意两点1x ，2x ，总有 ()()121222f x f x x x f ++??≤ ??? ，当且仅当12x x =时取等号，则称()f x 为(),a b 上的下凸函数． 2．上凸函数定义 设函数()f x 为定义在区间(),a b 上的函数，若对(),a b 上任意两点1x ，2x ，总有 ()()121222f x f x x x f ++??≥ ??? ，当且仅当12x x =时取等号，则称()f x 为(),a b 上的上凸函数． 3．下凸函数相关定理 定理：设函数()f x 为区间(),a b 上的可导函数，则()f x 为(),a b 上的下凸函数?() f x '
?函数零点存在性定理： 一般地，如果函数y=f(x)在区间[a，b]上的图象是连续不断的一条曲线，并且有f(a)．f(b)
2016年全国高中青年数学教师优秀课展示与培训活动交流课案 课 题：3.1.1 方程的根与函数的零点 教 材：人教A 版高中数学·必修1 【教材分析】 本节课的内容是人教版教材必修1第三章第一节，属于概念定理课。“函数与方程”这个单元分为两节，第一节：“方程的根与函数的零点”，第二节：“用二分法求方程的近似解”。 第一节的主要内容有三个：一是通过学生已学过的一元二次方程、二次函数知识，引出零点概念；二是进一步让学生理解：“函数()y f x =零点就是方程()0f x =的实数根，即函数 ()y f x =的图象与x 轴的交点的横坐标”；三是引导学生发现连续函数在某个区间上存在零 点的判定方法：如果函数()y f x =在区间[],a b 上图象是连续不断的一条曲线，并且有 ()()0f a f b ?<，那么，函数()y f x =在区间(),a b 内有零点，即存在(),c a b ∈，使得()0f c =，这个c 也就是方程()0f x =的根。这些内容是求方程近似解的基础。本节课的 教学主要是围绕如何用函数的思想解决方程的相关问题展开，从而使之函数与方程紧密联系在一起。为后续学习二分法求方程的近似解奠定基础，本节内容起着承上启下的作用，承接以前学过的方程知识，启下为下节内容学习二分法打基础。 【教学目标】 1.理解函数零点的概念；掌握零点存在性定理，会求简单函数的零点。 2.通过体验零点概念的形成过程、探究零点存在的判定方法，提高学生善于应用所学知识研究新问题的能力。 3.通过本节课的学习，学生能从“数”“形”两个层面理解“函数零点”这一概念，进而掌握“数形结合”的方法。 【学情分析】 1.学生具备的知识与能力 (1)初中已经学过一元二次方程的根、一元二次函数的图象与x 轴的交点横坐标之间的关系。 (2)从具体到抽象，从特殊到一般的认知规律。 2. 学生欠缺的知识与能力 (1)超越函数的相关计算及其图象性质. (2)通过对具体实例的探究,归纳概括发现的结论或规律,并将其用准确的数学语言表达出
课题：判断函数零点的存在性 ---------根的存在性定理 学习目标： （一）知识与技能： 2．理解并会用函数在某个区间上存在零点的判定方法． （二）过程与方法： 自主发现、探究实践，理解函数零点存在的条件． （三）情感、态度、价值观： 1.在函数与方程的联系中体验数学转化思想的意义和价值 2.数行结合思想在探索数学问题的重要性. 2.了解方程求解方法的简单发展史.. 重点难点： 重点：体会函数的零点与方程的根之间的联系，掌握零点存在的判定条件． 难点：探究发现函数零点的存在性. 课题引入：在人类用智慧架设的无数从未知通向已知的金桥中，方程的求解是其中璀璨的一座，虽然今 天我们可以从教科书中了解各式各样方程的解法，但这一切却经历了相当漫长的岁月. 我国古代数学家已比较系统地解决了部分方程的求解的问题。如约公元50年—100年编成的《九章算术》，就给出了求一次方程、二次方程和三次方程根的具体方法… 问题·探究 （一）回顾旧知，“温故知新”。 1、函数的零点：对于函数)(x f ，我们把使0)(=x f 的实数x 叫做)(x f 的零点（zero point ）. 2、等价关系： 方程0)(=x f 有实数根 ?函数)(x f y =的图像与x 轴有交点?函 数)(x f y =有零点. 巩固练习：求下列方程的根． （1）0652 =+-x x （2） )1lg()(-=x x f （3）062ln =-+x x （二）提出问题，“星河探秘”。（零点存在性） 问题1：函数y ＝f(x)在某个区间上是否一定有零点？
怎样的条件下，函数y ＝f(x)一定有零点？ （1）观察二次函数32)(2 --=x x x f 的图象，分析其图像在零点两侧如何分布？ ○ 1 在区间]1,2[-上有零点______；=-)2(f _______，=)1(f _______, )2(-f ·)1(f _____0（＜或＞） ． ○2 在区间]4,2[上有零点______；)2(f ·)4(f ____0（＜或＞）． （2）观察下面函数)(x f y =的图象，分析其图像在零点两侧如何分布？ ○1 在区间],[b a 上______(有/无)零点；)(a f ·)(b f _____0（＜或＞）． ○2 在区间],[c b 上______(有/无)零点；)(b f ·)(c f _____0（＜或＞）． ○3 在区间],[d c 上______(有/无)零点；)(c f ·)(d f _____0（＜或＞）． （4）观察上面（3）的函数图象： 若函数在某区间内存在零点，则函数在该区间上的图象是 ____ （间断／连续）；含零点的某一较小区间中以零点左右两边的实数为自变量，它们各自所对应的函数值的符号是____（相同／互异） （三）讨论探索，发现“新大陆”。 根的存在性定理：如果函数)(x f y =在区间][b a ,上的图像是连续不断的一条曲线，并且有 0)()(
第4讲与函数的零点相关的问题 函数零点的个数问题 1.函数f(x)=xcos 2x在区间[0,2π]上的零点的个数为( D ) (A)2 (B)3 (C)4 (D)5 解析:要使f(x)=xcos 2x=0,则x=0,或cos 2x=0,而在区间[0,2π]上,通过观察y=cos 2x 的函数图象,易得满足cos 2x=0的x的值有,,,,所以零点的个数为5个. 2.(2015南昌二模)已知函数f(x)=函数g(x)是周期为2的偶函数,且当x∈[0,1]时,g(x)=2x-1,则函数y=f(x)-g(x)的零点个数是( B ) (A)5 (B)6 (C)7 (D)8 解析:函数y=f(x)-g(x)的零点个数就是函数y=f(x)与y=g(x)图象的交点个数.在同一坐标系中画出这两个函数的图象: 由图可得这两个函数的交点为A,O,B,C,D,E,共6个点. 所以原函数共有6个零点.故选B. 3.(2015南昌市一模)已知函数f(x)=若关于x的方程f[f(x)]=0有且只有一个实数解,则实数a的取值范围为. 解析:依题意,得a≠0,令f(x)=0,得lg x=0,即x=1,由f[f(x)]=0,得f(x)=1, 当x>0时,函数y=lg x的图象与直线y=1有且只有一个交点,则当x≤0时,函数y=的图象与直线y=1没有交点,若a>0,结论成立;若a<0,则函数y=的图象与y轴交点的纵坐标-a<1,得-1 答案:(-1,0)∪(0,+∞) 4.(2015北京卷)设函数f(x)= ①若a=1,则f(x)的最小值为; ②若f(x)恰有2个零点,则实数a的取值范围是. 解析:①当a=1时,f(x)=其大致图象如图所示: 由图可知f(x)的最小值为-1. ②当a≤0时,显然函数f(x)无零点; 当0 函数零点存在性定理标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N] 函数零点存在性定理： 一般地，如果函数y=f(x)在区间[a，b]上的图象是连续不断的一条曲线，并且有f(a)．f(b) 高中数学专题练习-函数零点问题 [题型分析·高考展望] 函数零点问题是高考常考题型，一般以选择题、填空题的形式考查，难度为中档.其考查点有两个方面：一是函数零点所在区间、零点个数；二是由函数零点的个数或取值范围求解参数的取值范围. 常考题型精析 题型一 零点个数与零点区间问题 例1 (1)(·湖北)已知f (x )是定义在R 上的奇函数，当x ≥0时，f (x )＝x 2－3x ，则函数g (x )＝f (x )－x ＋3的零点的集合为( ) A.{1,3} B.{－3，－1,1,3} C.{2－7，1,3} D.{－2－7，1,3} (2)(2015·北京)设函数f (x )＝??? 2x －a ，x ＜1，4(x －a )(x －2a )，x ≥1. ①若a ＝1，则f (x )的最小值为________； ②若f (x )恰有2个零点，则实数a 的取值范围是________. 点评 确定函数零点的常用方法： (1)若方程易求解时，用解方程判定法； (2)数形结合法，在研究函数零点、方程的根及图象交点的问题时，当从正面求解难以入手时，可以转化为某一易入手的等价问题求解，如求解含有绝对值、分式、指数、对数、三角函数式等较复杂的函数零点问题，常转化为熟悉的两个函数图象的交点问题求解. 变式训练1 (·东营模拟)[x ]表示不超过x 的最大整数，例如[2.9]＝2，[－4.1]＝－5.已知f (x )＝x －[x ](x ∈R )，g (x )＝log 4(x －1)，则函数h (x )＝f (x )－g (x )的零点个数是( ) A.1 B.2 C.3 D.4 题型二 由函数零点求参数范围问题 例2 (·天津)已知函数f (x )＝??? |x 2＋5x ＋4|，x ≤0，2|x －2|，x >0. 若函数y ＝f (x )－a |x |恰有4个零点，则实数 a 的取值范围为________. 点评 利用函数零点的情况求参数值或取值范围的方法： 1 3.1.1第二课时。 函数零点的存在性定理 1x ) 2.78 A.(－1,0) B ．2、函数f(x)＝lnx －2x 的零点所在的大致区间是( ) A ．(1,2) B ．(2,3) C ．(3,4) D ．(e,3) 3、下列函数不存在零点的是( ) A ．y ＝x －1x B ．y ＝2x 2－x －1 C ．y ＝??? x ＋1 x≤0x －1 x ＞0 D ．y ＝??? x ＋1 x≥0x －1 x ＜0 4、函数y ＝log a (x ＋1)＋x 2－2(0＜a ＜1)的零点的个数为( ) A ．0 B ．1 C ．2 D ．无法确定 5、设函数y ＝x 3与y ＝(12 )x －2的图象的交点为(x 0，y 0)，则x 0所在的区间是( ) A ．(0,1) B ．(1,2) C ．(2,3) D ．(3,4) 6、函数f(x)＝ax 2＋2ax ＋c(a≠0)的一个零点为1，则它的另一个零点为________． 7、若函数f(x)＝3ax －2a ＋1在区间[－1,1]上存在一个零点，则a 的取值范围是________． 8、下列说法正确的有________： ①对于函数f(x)＝x 2＋mx ＋n ，若f(a)＞0，f(b)＞0，则函数f(x)在区间(a ，b)内一定没有零点． ②函数f(x)＝2x －x 2有两个零点． ③若奇函数、偶函数有零点，其和为0. ④当a ＝1时，函数f(x)＝|x 2－2x|－a 有三个零点． 9、 已知集合A = {x ∈R|x 2 – 4ax + 2a + 6 = 0}，B = { x ∈R|x ＜0}，若A ∩B ≠?，求实数a 的取值范围. 10、 设集合A = {x | x 2 + 4x = 0，x ∈R}，B = {x | x 2 + 2 (a + 1) x + a 2 – 1 = 0， x ∈R}，若A ∪B = A ，求实数a 的值. 第118课 隐零点及卡根思想 基本方法：导数解决函数综合性问题最终都回归于函数单调性的判断，而函数的单调性与其导数的零点有着紧密的联系，可以说导函数零点的判断、数值上的精确求解或估计成为导数综合应用中最为核心的问题.导函数的零点，根据其数值上的差异，我们可以分为两类：一类是数值上能精确求解的，我们不妨称为“显零点”；另一类是能判断其存在但数值上无法精确求解的，我们不妨称为“隐零点”. （1）函数“隐零点”的存在性判断 对于函数“隐零点”的存在性判断，常采用下列两种方法求解：①若连续函数()f x 在(,)a b 上单调，且()()0f a f b ×<，则()f x 在(,)a b 上存在唯一零点；②借助图像分析，即将函数()f x 的零点问题转化为方程()0f x =的解的判断，并通过合理的变形将方程转化为合适的形式在处理. （2）函数“隐零点”的虚设和代换 对于函数“隐零点”，由于无法求出其显性表达式，这给我们求解问题带来一定困难.处理这类问题的基本方法为“虚设及代换”：在确定零点存在的条件下虚设零点0x ，再借助零点的表达式进行合理的代换进而求解. （3）函数“隐零点”的数值估计-卡根思想 函数“隐零点”尽管无法求解，但是我们可以进行数值估计，最简单的方法即为判断其存在性的前提下利用二分法进行估计，估值范围越精确越容易解决问题.对于“隐零点”的代数估计，可以通过单调函数构造函数不等式进行估计. 一、典型例题 1.已知函数()22e x f x x x =+-，记0x 为函数()f x 极大值点，求证： ()0124f x <<.答案：见解析 解析：()()22e x f x x x x =+-∈R ，则()22e x x x f +'=-， 设22e )2(()e ,x x x g x g x '==+--，令()0g x '=得ln2x =， 当(),ln2x ∈-∞时，()()0,g x g x '>为增函数；当()ln2,x ∈+∞时，()()0,g x g x '<为减函数； 所以，()()g x f x '=在ln2x =处取得极大值2ln20>， 容易判断()f x '一定有2个零点，分别是()f x 的极大值点和极小值点. 设0x 是函数()f x 的一个极大值点，则()00022e 0x f x x '=+-=， 所以，00e 22x x =+，又()3 2235e 0,26e 02f f ??''=->=-< ???，所以03,22x ??∈ ???，此时()022*******e 2(,2)2x f x x x x x ??=+-=-∈ ?? ?，所以()0124f x <<.2.已知函数()4ln (1)x f x x x += >.若*k N ∈，且()1 k f x x <+恒成立.求k 的最大值.答案：6 教案 课题：零点存在定理 授课人： 一、内容及内容解析： 本章位于全书的第3章，零点主要是解决方程求解的问题，应用函数思想的方法，把方程与函数相结合，它在较难方程的求根方面有巨大的贡献，而零点存在定理能确定零点的存在范围，从而近似的确定零点的值，也即方程的近似根. 各个内容之间的联系： 方程的根?零点?零点存在定理 ? 二分法 二、三维目标： 知识与技能:会使用零点存在定理解决问题，准确确定根的范围，并且使用二分法找到相应方程的近似解. 过程与方法:通过分析零点附近的值的关系，得到0)()( 函数零点问题 [题型分析·高考展望] 函数零点问题是高考常考题型，一般以选择题、填空题的形式考查，难度为中档.其考查点有两个方面：一是函数零点所在区间、零点个数；二是由函数零点的个数或取值范围求解参数的取值范围. 常考题型精析 题型一 零点个数与零点区间问题 例1 (1)(湖北)已知f (x )是定义在R 上的奇函数，当x ≥0时，f (x )＝x 2－3x ，则函数g (x )＝f (x )－x ＋3的零点的集合为( ) A.{1,3} B.{－3，－1,1,3} C.{2－7，1,3} D.{－2－7，1,3} (2)(北京)设函数f (x )＝????? 2x －a ，x ＜1，4(x －a )(x －2a )，x ≥1. ①若a ＝1，则f (x )的最小值为________； ②若f (x )恰有2个零点，则实数a 的取值范围是________. 点评 确定函数零点的常用方法： (1)若方程易求解时，用解方程判定法； (2)数形结合法，在研究函数零点、方程的根及图象交点的问题时，当从正面求解难以入手时，可以转化为某一易入手的等价问题求解，如求解含有绝对值、分式、指数、对数、三角函数式等较复杂的函数零点问题，常转化为熟悉的两个函数图象的交点问题求解. 变式训练1 (东营模拟)[x ]表示不超过x 的最大整数，例如[2.9]＝2，[－4.1]＝－5.已知f (x )＝x －[x ](x ∈R )，g (x )＝log 4(x －1)，则函数h (x )＝f (x )－g (x )的零点个数是( ) A.1 B.2 C.3 D.4 题型二 由函数零点求参数范围问题 例2 (天津)已知函数f (x )＝? ??? ? |x 2＋5x ＋4|，x ≤0，2|x －2|，x >0. 若函数y ＝f (x )－a |x |恰有4个零点，则实 数a 的取值范围为________. 点评 利用函数零点的情况求参数值或取值范围的方法： ? ? 函数零点存在性定理： 一般地，如果函数y=f(x)在区间[a，b]上的图象是连续不断的一条曲线，并且有f(a)．f(b) 高中数学常见题型解法归纳 函数的零点个数问题的求解方法 【知识要点】 一、方程的根与函数的零点 （1）定义：对于函数()y f x =（x D ∈），把使f(x)=0成立的实数x 叫做函数()y f x =（x D ∈）的零点.函数的零点不是一个点的坐标，而是一个数，类似的有截距和极值点等. （2）函数零点的意义：函数()y f x =的零点就是方程f(x)=0的实数根，亦即函数()y f x =的图像与x 轴的交点的横坐标，即：方程f(x)=0有实数根?函数()y f x =的图像与x 轴有交点?函数()y f x =有零点. （3）零点存在性定理：如果函数()y f x =在区间[,]a b 上的图像是一条连续不断的曲线，并且有 0)()( 【知识要点】 一、方程的根与函数的零点 （1）定义：对于函数()y f x =（x D ∈），把使f(x)=0成立的实数x 叫做函数()y f x =（x D ∈）的零点.函数的零点不是一个点的坐标，而是一个数，类似的有截距和极值点等. （2）函数零点的意义：函数()y f x =的零点就是方程f(x)=0的实数根，亦即函数()y f x =的图像与x 轴的交点的横坐标，即：方程f(x)=0有实数根?函数()y f x =的图像与x 轴有交点?函数()y f x =有零点. （3）零点存在性定理：如果函数()y f x =在区间[,]a b 上的图像是一条连续不断的曲线，并且有0)()( 根的存在性定理：如果)(x f 在闭区间[a,b]上连续 0)(,,0)()(=∈<ξξf b a b f a f ）使得（则存在。 证明 利用构造法的思想，将)(x f 的零点范围逐步缩小。先将[a,b]二等分为],2[],2, [b b a b a a ++，如果0)2 (=+b a f 。则定理获证。如果0)2(≠+b a f ，则f(a)和f(b)中必然有一个与)2 (b a f +异号，记这个小区间为[11,b a ],它满足2-0)()(1111a b a b b f a f -=<且区间的长度。又将[11,b a ]二等分，考虑中点的函数值，要么为零，要么不为零。如果中点的函数值为零，则定理获证。如果中点的函数值不为零，那么必然可以选出一个小区间，使得f(x)在这个区间的端点值异号，记这个小区间为 ],[22b a ，它满足[a,b]?[11,b a ]],[22b a ?，0)()(2222 22<-=-a f b f a b a b 且。采用这样的方法一直进行下去，或者到有限步时，某个区间的中点的函数值为零，这样定理的结论成立。或者所有区间的中点的函数值不为零，那么我们就会得到一个无穷的区间序列{],[n n b a }，它满足:① [a,b]?[11,b a ]?????],[22b a ；②n n n a b a b 2-=-；③0)()( 高一数学必修一《零点》专题复习 1、方程062=-+x x 的实数解的个数有_______个. 2. 函数()2ln f x x x =-的零点所在的大致区间是 （ ） A.()1,2 B.()2,3 C. ()3,4 D.(),e + 3. 可以看出函数至少有 个零点6.设方程 x x lg 2=-的两个根为21,x x ，则 （ ） A. 021 高中数学-函数零点问题及例题解析 一、函数与方程基本知识点 1、函数零点：（变号零点与不变号零点） （1）对于函数)(x f y =，我们把方程0)(=x f 的实数根叫函数)(x f y =的零点。 （2）方程0)(=x f 有实根?函数()y f x =的图像与x 轴有交点?函数()y f x =有零点。 若函数()f x 在区间[],a b 上的图像是连续的曲线，则0)()(f ，所以由根的存在性定理可知，函数x x x f 2 )1ln()(-+=的零点所在的大致区间是（1，2），选B （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： 葛沽一中整体建构教学模式导学案 高一 年级 数学 学科 主备人： 备课或教研组长审核签字 使用人签字 使用时间 第 11 周 第 5 课 课题： 零点存在定理的应用 教学过程 一、例题精析 应用迁移 拓展提升 1．函数f(x)=23x x +的零点所在的一个区间是（ ） (A)（-2，-1） (B)（-1,0） (C)（0,1） (D)（1,2） 2．(2014·天津模拟)方程log 4x-=0的根所在区间为( ) A. B. C.(3,4) D.(4,5) 3．（2014·北京模拟）已知方程lgx=2-x 的解为x 0,则下列说法正确的是( ) ∈(0,1) ∈(1,2) ∈(2,3) ∈[0,1] 小结： 5.(2014·济南模拟)函数f(x)＝ 的零点个数为( ) 6.函数的零点个数是_________________ 小结： 提示：建议：注意：要求： 二．拓展练习 7.已知函数f(x)= 在下列区间中，包含f(x)零点的区间是( ) A.(0,1) B.(1,2) C.(2,4) D.(4,+∞) 8.函数f(x)=ln(x+1)- 的零点所在的大致区间是( ) A.(0,1) B.(1,2) C.(2,e) D.(3,4) 9.设函数1 ()ln (0),3f x x x x =->则()y f x = A 在区间1 (,1),(1,)e e 内均有零点。 B 在区间1 (,1),(1,)e e 内均无零点。 C 在区间1 (,1)e 内有零点，在区间(1,)e 内无零点。 D 在区间1 (,1)e 内无零点，在区间(1,)e 内有零点。 10. 函数3()=2+2x f x x －在区间(0,1)内的零点个数是（ ） A ．0 B ．1 C ．2 D ．3 11. 函数f(x)=|x-2|-lnx 在定义域内零点的个数为( ) B.1 12.函数0.5()2|log |1x f x x =-的零点个数为 (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 13.已知函数f(x)=x+2x ,g(x)=x+lnx 的零点分别为x 1,x 2,则x 1,x 2的大小关系是( ) 函数零点存在性定理
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