高考熱點及趨勢:
從近幾年高考試題看,函數的零點、方程的根的問題是高考的熱點,題型主要以選擇題、填空題為主,難度中等及以上.主要考查轉化與化歸、數形結合及函數與方程的思想.
知識點整理:
(1)函數零點的定義
對於函數y=f(x) (x∈D),把使f(x)=0成立的實數x叫做函數y=f(x) (x∈D)的零點.
(2)零點存在性定理(函數零點的判定)
若函數y=f(x)在閉區間[a,b]上的圖像是連續曲線,並且在區間端點的函數值符號相反,即f(a)·f(b)<0,則在區間(a,b)內,函數y=f(x)至少有一個零點,即相應方程f(x)=0在區間(a,b)內至少有一個實數解.
也可以說:如果函數y=f(x)在區間[a,b]上的圖象是連續不斷的一條曲線,並且有f(a)·f(b)<0,那麼,函數y=f(x)在區間(a,b)內有零點,即存在c∈(a,b),使得f(c)=0,這個c也就是方程f(x)=0的根.
[提醒] 此定理只能判斷出零點存在,不能確定零點的個數.
(3)幾個等價關係
函數y=f(x)有零點 方程f(x)=0有實數根 函數y=f(x)的圖象與函數y=0(即x軸)有交點.
推廣:函數y=f(x)-g(x)有零點 方程f(x)-g(x)=0有實數根 函數y=f(x)-g(x)的圖象與y=0(即x軸)有交點.
推廣的變形:函數y=f(x)-g(x)有零點 方程f(x)=g(x)有實數根 函數y=f(x)的圖象與y=g(x)有交點.
1.函數的零點是函數y=f(x)與x軸的交點嗎?是否任意函數都有零點?
提示:函數的零點不是函數y=f(x)與x軸的交點,而是y=f(x)與x軸交點的橫坐標,也就是說函數的零點不是一個點,而是一個實數;並非任意函數都有零點,只有f(x)=0有根的函數y=f(x)才有零點.
2.若函數y=f(x)在區間(a,b)內有零點,一定有f(a)·f(b)<0嗎?
提示:不一定,如圖所示,f(a)·f(b)>0.
3.若函數y=f(x)在區間(a,b)內,有f(a)·f(b)<0成立,那麼y=f(x)在(a,b)內存在唯一的零點嗎?
提示:不一定,可能有多個
確定函數f(x)零點所在區間的方法
(1)解方程法:當對應方程f(x)=0易解時,可先解方程,再看解得的根是否落在給定區間上.
(2)利用函數零點的存在性定理:首先看函數y=f(x)在區間[a,b]上的圖象是否連續,再看是否有f(a)·f(b)<0.若有,則函數y=f(x)在區間(a,b)內必有零點.
(3)數形結合法:通過畫函數圖象,觀察圖象與x軸在給定區間上是否有交點來判斷
判斷函數零點個數的方法
(1)解方程法:令f(x)=0,如果能求出解,則有幾個解就有幾個零點.
(2)零點存在性定理法:利用定理不僅要求函數在區間[a,b]上是連續不斷的曲線,且f(a)·f(b)<0,還必須結合函數的圖象與性質(如單調性、奇偶性、周期性、對稱性)才能確定函數有多少個零點或零點值所具有的性質.
(3)數形結合法:轉化為兩個函數的圖象的交點個數問題.先畫出兩個函數的圖象,看其交點的個數,其中交點的橫坐標有幾個不同的值,就有幾個不同的零點.
已知函數有零點(方程有根)求參數取值範圍常用的方法:
(1)直接法:直接根據題設條件構建關於參數的不等式,再通過解不等式確定參數範圍.
(2)分離參數法:先將參數分離,轉化成求函數值域問題加以解決.
(3)數形結合法:先對解析式變形,在同一平面直角坐標系中,畫出函數的圖象,然後數形結合求解.
必記結論 有關函數零點的結論
(1)若連續不斷的函數f(x)在定義域上是單調函數,則f(x)至多有一個零點.
(2)連續不斷的函數,其相鄰兩個零點之間的所有函數值保持同號.
(3)連續不斷的函數圖象通過零點時,函數值可能變號,也可能不變號.
二分法
(1)定義:
對於在區間[a,b]上連續不斷且f(a)·f(b)<0的函數y=f(x),通過不斷地把函數f(x)的零點所在的區間一分為二,使區間的兩個端點逐步逼近零點,進而得到零點近似值的方法叫做二分法.
(2)給定精確度ε,用二分法求函數f(x)零點近似值的步驟如下:
①確定區間[a,b],驗證f(a)·f(b)<0,給定精確度ε;
②求區間(a,b)的中點c;
③計算f(c);
(ⅰ)若f(c)=0,則c就是函數的零點;
(ⅱ)若f(a)·f(c)<0,則令b=c(此時零點x0∈(a,c));
(ⅲ)若f(c)·f(b)<0,則令a=c(此時零點x0∈(c,b)).
④判斷是否達到精確度ε:即若|a-b|<ε,則得到零點近似值a(或b);否則重複②③④.