如何利用導數求含有參數的函數的零點個數,高中數學疑難答疑精選。
昨天晚上試行開放疑難答疑的信息發出後,這是第一位提出數學疑問的學生,從他(她)提出的問題來看,應該是一位高三學生,問題提得很好,這個問題也是高考數學考察的熱點,所以我毫不猶豫地決定答疑這位同學。
大家有什麼疑問儘管提出來,如果你的問題問得好又具有普遍性,我一定會抽時間答疑,如果你的問題沒有得到我的答疑,也不要喪氣,可能問題太多了,我顧不過來,你可以經常到菜單處看看分好類的課程專題及疑問答疑,在那裡你可以學到很多知識。
求函數零點的個數問題,不管函數表達式中有沒有參數,其總體的解題思路都一樣,不同的是,含有參數時,由於參數的取值不確定,一般要分類討論,但只要嚴格按照通用的求零點個數的解題思路去做,不會遇到太大的困難。
求函數零點個數的通用解題思路:先利用導數求出f(x)的所有單調區間,然後分別判斷每一個單調區間的兩個端點處的函數值的符號,如果符號相反,則函數在這個單調區間上有一個零點,如果同正或同負,則函數在這個單調區間上沒有零點。
一般情況都是按照這個解題思路來,但也不絕對,有些較難的題目不能一上來就求單調區間,具體問題還要具體分析,但不管如何,最終還是要按照這個思路進行。
下面咱們通過一道例題來感受一下。
首先利用導數的知識求出函數f(x)的單調區間,這個沒什麼難度,過程如下:
單調區間求出來了,共2個,接下來要分別判斷每一個單調區間的兩個端點處函數值的符號。從上面的單調區間可以看出,函數有最小值,這個是關鍵因素。不管函數有最大值還是最小值,都要先求出來,我不講為什麼,往下看,你就會明白。
函數只有這一個最值且是一個最小值,這個最小值同時是兩個單調區間的端點處的函數值,所以要判斷它的符號。最小值中含有參數a,當a分別<0、=0和>0時,其符號不同,所以要分這三種情況進行討論。下面討論第一種情況:a<0時。
接著討論第二種情況:a=0時。為了方便大家更好地學習數學,我在功眾號「愛做數學題」中把所有發布的課程和專題按照課本順序進行了分類整理。情況(2),a=0時,f(x)最小值等於0,因為只有這一個最小值,所以f(x)不可能在別處存在零點,故只有這一個零點。
最後討論第三種情況:a>0時。這種情況有點兒難度。函數f(x)有兩個單調區間,共3個端點:從左到右依次為:-∞、a+1和+∞,下面分別判斷這三處的函數值的符號。前兩處好判斷,如下:
判斷第三處的函數值符號有難度。當x趨向於+∞時,我們根據函數增長的快慢速度可以分析出函數值是大於0的,但一般不能這麼書寫過程,這種情況常使用特殊值法,即在對應增區間(a+1,+∞)上取一個儘可能大的特殊值,只要在這個特殊值處的函數值大於0,即可得出x趨向於+∞時,f(x)大於0。這個特殊值要靠一點兒經驗來取,我取的是3a+3,當然可以更大一些。
不要忘了,最後來個綜上,完美!
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