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log432fx-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-20,

∴-2是极值点.

又当-21时,g′(x)>0,故1不是极值点.

∴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f12=1+ln12=1-ln 2>0.

又f(-2)=-4+ln 3<0,

∴f(-2)f12<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)f12<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 f0=2m+1<0,f-1=2>0,f1=4m+2<0,f2=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;

当1

当4

当a=5时,方程有一解x=3.

当a>4时,1

Δ=36-4(a+4)=20-4a.

6、【解析】

函数f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).

(1)当x>0时,-x<0,

∵f(x)=xln x,f(-x)=-xln x,

∴f(-x)=-f(x).

当x<0时,-x>0,

f(x)=xln(-x), f(-x)=-xln(-x),

∴f(-x)=-f(x).

∴f(x)是奇函数.(2)当x>0时, f(x)=xln x,

f′(x)=ln x+x·1x=ln x+1.

令f′(x)<0,得0<x<1e.∴当x∈0,1e时, f(x)为减函数.

令f′(x)>0,得x>1e.∴当x∈1e,+∞时, f(x)为增函数.

又f(x)为奇函数, -

-- ∴当x∈-1e,0时, f(x)为减函数;当x∈-∞,-1e时, f(x)为增函数.

∴函数f(x)的单调减区间为-1e,0和0,1e,

单调增区间为-∞,-1e和1e,+∞(3)原方程等价于f(x)=1k,考察函数f(x)的图象变化,由(2),

知当x∈0,1e 时, f(x)由0递减到f1e=-1e,

当x∈1e,+∞时, f(x)由f1e递增到+∞,

当x∈-∞,-1e时, f(x)由-∞递增到f-1e=1e,

当x∈-1e,0, f(x)由f-1e递减到0. ∵方程f(x)=1k恰有3个不同的根,

∴函数f(x)的图象与函数y=1k的图象应有3个不同的交点.

∴-1e<1k<0或0<1k<1e.

∴k<-e或k>e.

【点评】本题关键是研究好函数的奇偶性、单调性,才能较好地利用数形结合法研究方程的根的个数问题.