函数零点问题典例(含答案)
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-- 函数零点问题典例(含答案)
1、(1)求函数f(x)=2x-12x-2的零点;
(2)已知a,b是实数,1和-1是函数f(x)=x3+ax2+bx的两个极值点.
①求实数a和b的值;
②设函数g(x)的导函数g′(x)=f(x)+2,求函数g(x)的极值点.
2、(1)判断函数f(x)=2-x-lg(x+1)的零点个数;
(2)已知函数f(x)=-x2+2ex+t-1,g(x)=x+e2x(x>0).
①若函数g(x)-m有零点,求实数m的取值范围;
②确定实数t的取值范围,使得关于x的方程g(x)-f(x)=0有两个相异实根 -
-- 3、已知函数f(x)=2x+ln(1-x),讨论函数f(x)在定义域内的零点个数.
4、已知函数f(x)=x2+2mx+2m+1.
(1)若函数f(x)的两个零点x1,x2满足x1∈(-1,0),x2∈(1,2),求实数m的取值范围;
(2)若关于x的方程f(x)=0的两根均在区间(0,1)内,求实数m的取值范围.
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-- 5、已知函数f(x)=23x+12,h(x)=x. (1)设函数F(x)=18f(x)-x2[h(x)]2,求函数F(x)的单调区间与极值;
(2)设a∈R,解关于x的方程log432fx-1-34=log2h(a-x)-log2h(4-x).
6、已知函数f(x)= xln x,x>0,xln-x,x<0.
(1)判断函数f(x)的奇偶性;
(2)求函数f(x)的单调区间;
(3)若关于x的方程kf(x)=1恰有3个不同的根,求实数k的取值范围.
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1、分析
(1)求函数的零点,即求方程2x-12x-2=0的根.
(2)导数值为0且使导函数左右异号的点是极值点.极值点一定是导函数的零点.
【解析】
(1)令2x-12x-2=0,
由2x>0,方程两边同时乘以2x,
得(2x)2-2×2x-1=0.
由一元二次方程的求根公式,得2x=1±2.
由2x>0,知2x=1+2.
∴函数f(x)=2x-12x-2的零点是x=log2(1+2).
(2)①由题设,知f′(x)=3x2+2ax+b且f′(-1)=3-2a+b=0,
f′(1)=3+2a+b=0.解得a=0,b=-3.
②由(1),得函数f(x)=x3-3x.∴f(x)+2=(x-1)2(x+2).
∴方程g′(x)=0的根是x1=x2=1,x3=-2.
∴函数g(x)的极值点只可能是1或-2.
当x<-2时,g′(x)<0,当-2
∴-2是极值点.
又当-2
∴函数g(x)的极值点是-2. -
-- 【点评】含指数式和对数式的方程常用换元法向常规方程转化,解二次方程的常用方法是因式分解和求根公式.注意导数的零点的意义.
2、分析
(1)直接解方程f(x)=0有困难,可以作出函数y=2-x及y=lg(x+1)的图象,还可以用判定定理.
(2)画出函数图象,结合最值与交点情况求解.
【解析】
(1)方法一:令f(x)=0,得2-x=lg(x+1),作出函数y=2-x及y=lg(x+1)的图象(如图2-16-1),可知有一个交点.∴函数f(x)的零点有且只有一个.
方法二:
首先x>-1,在区间(-1,+∞)上2-x是减函数,-lg(x+1)也是减函数,
∴函数f(x)在区间(-1,+∞)上为减函数且连续. -
-- ∵f(0)=20-lg 1=1>0, f(9)=2-9-lg 10=129-1<0,
∴f(0)f(9)<0.
∴函数f(x)在区间(-1,+∞)上有唯一零点.
(2)①∵x>0,∴g(x)=x+e2x≥2e2=2e.
当且仅当x=e时取等号.
∴函数g(x)的值域是[2e,+∞),要使函数g(x)-m有零点,则只需m≥2e.
②若关于x的方程g(x)-f(x)=0有两个互异的实根,即函数g(x)与f(x)的图象有两个不同的交点,作出g(x)=x+e2x(x>0)的图象(如图2-16-2).
3、【解析】函数f(x)的定义域为{x|x<1}且函数f(x)在定义域内的图象是连续的.
f′(x)=2+-11-x=1-2x1-x(x<1).
令f′(x)=0, 得x=12. -
-- 当x<12时, f′(x)>0;当12<x<1时,f′(x)<0
∴函数f(x)在区间-∞,12内为增函数,在区间12,1内为减函数.
∴当x=12时, 函数f(x)有最大值f12=1+ln12=1-ln 2>0.
又f(-2)=-4+ln 3<0,
∴f(-2)f12<0.
∴函数f(x)在区间-2,12内有唯一零点,即在区间-∞,12内有唯一零点.
又f(1-e-10)=2(1-e-10)+ln(1-1+e-10)=-8-2e-10<0,
∴f(1-e-10)f12<0.
∴函数f(x)在区间12,1-e-10内有唯一的零点,即在区间12,1内有唯一零点.∴函数f(x)在区间(-∞,1)内有且只有两个零点.
4、【解析】
(1)根据函数f(x)的图象,
得 f0=2m+1<0,f-1=2>0,f1=4m+2<0,f2=6m+5>0. -
-- 化简,得-56<m<-12.
5、【解析】
(1)函数F(x)=18f(x)-x2[h(x)]2=-x3+12x+9(x≥0),∴F′(x)=-3x2+12.
令F′(x)=0,得x=2(x=-2舍去).
当x∈(0,2)时,F′(x)>0;当x∈(2,+∞)时,F′(x)<0.
故当x∈[0,2)时,函数F(x)为增函数;当x∈[2,+∞)时,函数F(x)为减函数.
故x=2为函数F(x)的极大值点且F(2)=-8+24+9=25.
(2)方法一:原方程可化为log4(x-1)=log2a-x-log24-x=log2a-x4-x且 x 当a≤1时,方程无意义,即方程无解. 当1 Δ=36-4(a+4)=20-4a>0,x=6±20-4a2=3±5-a. 此时方程仅有一解x=3-5-a.若40,方程有两解x=3±5-a; 若a=5,则Δ=0,方程有一解x=3; 若a>5,则Δ<0,方程无解. - -- 综上,当a≤1或a>5时,方程无解;