高一零点问题的解题方法

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难度中等及以上.主要考查转化与化归、数形结合及函数与方程的思想.

(1)函数零点的定义

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.

(2)零点存在性定理(函数零点的判定)

若函数y=f(x)在闭区间[a,b]上的图像是连续曲线,并且在区间端点的函数值符号相反,即f(a)·f(b)<0,则在区间(a,b)内,函数y=f(x)至少有一个零点,即相应方程f(x)=0在区间(a,b)内至少有一个实数解.

也可以说: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)<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.[提醒]此定理只能判断出零点存在,不能确定零点的个数.

(3)几个等价关系

函数y=f(x)有零点方程f(x)=0有实数根函数y=f(x)的图象与函数y=0(即x轴)有交点.

推广:函数y=f(x)-g(x)有零点方程f(x)-g(x)=0有实数根函数y=f(x)-g(x)的图象与y=0(即x 轴)有交点.

推广的变形:函数y=f(x)-g(x)有零点方程f(x)=g(x)有实数根函数y=f(x)的图象与y=g(x)有交点.1.函数的零点是函数y=f(x)与x轴的交点吗是否任意函数都有零点

提示:函数的零点不是函数y=f(x)与x轴的交点,而是y=f(x)与x轴交点的横坐标,也就是说函数的零点不是一个点,而是一个实数;并非任意函数都有零点,只有f(x)=0有根的函数y=f(x)才有零点.2.若函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点,一定有f(a)·f(b)<0吗

提示:不一定,如图所示,f(a)·f(b)>0.

3.若函数y=f(x)在区间(a,b)内,有f(a)·f(b)<0成立,那么y=f(x)在(a,b)内存在唯一的零点吗提示:不一定,可能有多个.

(4)二次函数y=ax2+bx+c (a>0)的图象与零点的关系

涉及题目的主要考向有:

1.函数零点的求解与所在区间的判断;

2.判断函数零点个数;

3.利用函数的零点求解参数及取值范围. 考向一、函数零点的求解与所在区间的判断

1.(2015·温州十校联考)设f (x )=ln x +x -2,则函数f (x )的零点所在的区间为( ) A .(0,1) B .(1,2) C .(2,3)

D .(3,4)

【解析】法一:∵f (1)=ln 1+1-2=-1<0,f (2)=ln 2>0,∴f (1)·f (2)<0,∵函数f (x )=ln x +x -2的图象是连续的,∴函数f (x )的零点所在的区间是(1,2).

法二:函数f (x )的零点所在的区间转化为函数g (x )=ln x ,h (x )=-x +2图象交点的横坐标所在的范围,如图所示,可知f (x )的零点所在的区间为(1,2).

【答案】B

2.(2015·西安五校联考)函数y =ln(x +1)与y =1x 的图象交点的横坐标所在区间为( )

A .(0,1)

B .(1,2)

C .(2,3)

D .(3,4)

【解析】函数y =ln(x +1)与y =1x 的图象交点的横坐标,即为函数f (x )=ln(x +1)-1

x 的零点,∵f (x )在(0,

+∞)上为增函数,且f (1)=ln 2-1<0,f (2)=ln 3-1

2

>0,∴f (x )的零点所在区间为(1,2).

【答案】B

3.函数f (x )=3x -7+ln x 的零点位于区间(n ,n +1)(n ∈N )内,则n =________.

【解析】求函数f (x )=3x -7+ln x 的零点,可以大致估算两个相邻自然数的函数值,如f (2)=-1+ln 2,由于ln 2<ln e =1,所以f (2)<0,f (3)=2+ln 3,由于ln 3>1,所以f (3)>0,所以函数f (x )的零点位于区间(2,3)内,故n =2.

【答案】2

4.(2015·长沙模拟)若a <b <c ,则函数f (x )=(x -a )(x -b )+(x -b )(x -c )+(x -c )(x -a )的两个零点分别位于区间( )

A .(a ,b )和(b ,c )内

B .(-∞,a )和(a ,b )内

C .(b ,c )和(c ,+∞)内

D .(-∞,a )和(c ,+∞)内

【解析】本题考查零点的存在性定理.依题意得f (a )=(a -b )(a -c )>0,f (b )=(b -c )(b -a )<0,f (c )=(c -b )(c -a )>0,因此由零点的存在性定理知f (x )的零点位于区间(a ,b )和(b ,c )内.

【答案】A

5.(2014·高考湖北卷)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}

【解析】令x <0,则-x >0,所以f (x )=-f (-x )=-[(-x )2-3(-x )]=-x 2-3x .求函数g (x )=f (x )-x +3的零点等价于求方程f (x )=-3+x 的解.当x ≥0时,x 2-3x =-3+x ,解得x 1=3,x 2=1;当x <0时,-x 2-3x =-3+x ,解得x 3=-2-7.

【答案】D

确定函数f (x )零点所在区间的方法

(1)解方程法:当对应方程f (x )=0易解时,可先解方程,再看解得的根是否落在给定区间上. (2)利用函数零点的存在性定理:首先看函数y =f (x )在区间[a ,b ]上的图象是否连续,再看是否有f (a )·f (b )<0.若有,则函数y =f (x )在区间(a ,b )内必有零点.

(3)数形结合法:通过画函数图象,观察图象与x 轴在给定区间上是否有交点来判断. 1.已知函数f (x )=6

x -log 2x ,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,+∞)

【解析】因为f (1)=6-log 21=6>0,f (2)=3-log 22=2>0,f (4)=32-log 24=-1

2<0,所以函数f (x )的

零点所在区间为(2,4).

【答案】C

2.方程log 3x +x =3的根所在的区间为( ) A .(0,1)

B .(1,2)

C .(2,3)

D .(3,4)

【解析】法一:方程log 3x +x =3的根即是函数f (x )=log 3x +x -3的零点,由于f (2)=log 32+2-3=log 32-1<0,f (3)=log 33+3-3=1>0且函数f (x )在(0,+∞)上为单调增函数.

∴函数f (x )的零点即方程log 3x +x =3的根所在区间为(2,3).

法二:方程log 3x +x =3的根所在区间即是函数y 1=log 3x 与y 2=3-x 交点横坐标所在区间,两函数图象如图所示.由图知方程log 3x +x =3的根所在区间为(2,3).

【答案】C

3.(2015·武汉调研)设a 1,a 2,a 3均为正数,λ1<λ2<λ3,则函数f (x )=a 1x -λ1+a 2x -λ2+a 3

x -λ3

的两个零点

分别位于区间( )

A .(-∞,λ1)和(λ1,λ2)内

B .(λ1,λ2)和(λ2,λ3)内

C .(λ2,λ3)和(λ3,+∞)内

D .(-∞,λ1)和(λ3,+∞)内