高一零点问题的解题方法
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高一零点问题的解题方
法
集团文件版本号:(M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988)
选择题、填空题为主,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
价转化为主要考点,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=1
x
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=1
x
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)=x2-3x,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)]=-x2
-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,x2-3x=-3+x,解得x1=3,x2=1;当x<0时,-x2-3x=-3+x,解得x3=-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-log21=6>0,f(2)=3-log22=2>0,f(4)=3
2
-log
2
4
=-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)=log3x+x-3的零点,由
于f(2)=log32+2-3=log32-1<0,f(3)=log33+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log3x+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y1=log3x与y2=3-x交点横坐