《高考數學必會300題》第25-26題,零點問題的綜合題目

2020-12-05 吳堅不崔

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yf(x) (xD),把使f(x)=0成立的實數x叫做函數yf(x) (xD)的零點.

(2)零點存在性定理(函數零點的判定)

若函數yf(x)在閉區間[ab]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(af(b)<0,則在區間(ab)內,函數yf(x)至少有一個零點,即相應方程f(x)=0在區間(ab)內至少有一個實數解.

也可以說:如果函數yf(x)在區間[ab]上的圖象是連續不斷的一條曲線,並且有f(af(b)<0,那麼,函數yf(x)在區間(ab)內有零點,即存在c∈(ab),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yf(x)有零點 方程f(x)=0有實數根 函數yf(x)的圖象與函數y=0(即x軸)有交點.

推廣:函數yf(x)-g(x)有零點 方程f(x)-g(x)=0有實數根 函數yf(x)-g(x)的圖象與y=0(即x軸)有交點.

推廣的變形:函數yf(x)-g(x)有零點 方程f(x)=g(x)有實數根 函數yf(x)的圖象與yg(x)有交點.

1.函數的零點是函數yf(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yf(x)與x軸的交點,而是yf(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yf(x)才有零點.

2.若函數yf(x)在區間(ab)內有零點,一定有f(af(b)<0嗎?

提示:不一定,如圖所示,f(af(b)>0.

3.若函數yf(x)在區間(ab)內,有f(af(b)<0成立,那麼yf(x)在(ab)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yf(x)在區間[ab]上的圖象是否連續,再看是否有f(af(b)<0.若有,則函數yf(x)在區間(ab)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[ab]上是連續不斷的曲線,且f(af(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[ab]上連續不斷且f(af(b)<0的函數yf(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[ab],驗證f(af(b)<0,給定精確度ε

②求區間(ab)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(af(c)<0,則令bc(此時零點x0∈(ac));

(ⅲ)若f(cf(b)<0,則令ac(此時零點x0∈(cb)).

④判斷是否達到精確度ε:即若|ab|<ε,則得到零點近似值a(或b);否則重複②③④.

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