函数零点问题初探

(整期优先)网络出版时间:2020-12-11
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函数零点问题初探

吕文都

福建省南安职业中专学校


初中我们知道了如何求简单方程的解,学完了必修1函数零点定理,我们能把方程问题合理转化为函数问题进行解决. 函数零点反映了函数和方程的联系,函数零点与方程的根能相互转化.下面对有关函数零点问题进行分类:

一、求零点所在区间.

例1.函数5fd2d2ff856f0_html_cb0d94459fd2ba28.gif 的零点所在的一个区间是(  ).

A.5fd2d2ff856f0_html_5c468dcdfa6183e9.gif    B.5fd2d2ff856f0_html_6aa6330cdabb60c6.gif     C.5fd2d2ff856f0_html_eb370aa4de3c4834.gif    D.5fd2d2ff856f0_html_bbf2143dd92e5af.gif

解:因为5fd2d2ff856f0_html_d4bbfba4620d72f.gif5fd2d2ff856f0_html_e58e97e07bc70d3f.gif

所以函数5fd2d2ff856f0_html_cb0d94459fd2ba28.gif 的零点所在的一个区间是5fd2d2ff856f0_html_eb370aa4de3c4834.gif .故选C.

二、求零点个数.

组合 12 2.函数5fd2d2ff856f0_html_38441881af11efca.gif 的零点有_______个.

解析: 5fd2d2ff856f0_html_38441881af11efca.gif 的零点就是方程5fd2d2ff856f0_html_34b2ea1cb3e1a307.gif 的解,在同一平面直角坐标系中画出5fd2d2ff856f0_html_36325537bf891fda.gif5fd2d2ff856f0_html_ebf663c49f82c820.gif 的图象(如图1),可见函数5fd2d2ff856f0_html_38441881af11efca.gif 的零点个数为1.

三、求零点值.

例3.若函数5fd2d2ff856f0_html_fc1ccff68711e686.gif 的零点是5fd2d2ff856f0_html_c92034c0b5c890ba.gif ,5fd2d2ff856f0_html_dee238fc806888cb.gif 的零点是5fd2d2ff856f0_html_3531c47af4d9c266.gif ,求5fd2d2ff856f0_html_4ff6f93e27cc92b6.gif 的值.

解析: 在同一平面直角坐标系中,画出函数5fd2d2ff856f0_html_bd65b95335acdaea.gif5fd2d2ff856f0_html_10811252eabf9f30.gif5fd2d2ff856f0_html_2ad80d8e28d2caca.gif 的图象.

组合 155fd2d2ff856f0_html_bd65b95335acdaea.gif5fd2d2ff856f0_html_2ad80d8e28d2caca.gif 交于点A5fd2d2ff856f0_html_d8f052cccb1b872e.gif5fd2d2ff856f0_html_10811252eabf9f30.gif5fd2d2ff856f0_html_2ad80d8e28d2caca.gif 交于点B5fd2d2ff856f0_html_4c2b4f183374e3bd.gif ,因为5fd2d2ff856f0_html_bd65b95335acdaea.gif5fd2d2ff856f0_html_10811252eabf9f30.gif 互为反函数,所以A、B两点关于直线5fd2d2ff856f0_html_fbcd220c2429da31.gif 对称,有5fd2d2ff856f0_html_c8aa25a22cc3a1ff.gif .又A5fd2d2ff856f0_html_d8f052cccb1b872e.gif5fd2d2ff856f0_html_2ad80d8e28d2caca.gif 上,所以5fd2d2ff856f0_html_12a9087c7626aaff.gif .

.根的个数与参数关系.

例4. 求出关于5fd2d2ff856f0_html_6ac6709898c5339.gif 的方程5fd2d2ff856f0_html_5fc65c3bc86bb5c5.gif 的实根的个数.

解析:令5fd2d2ff856f0_html_42a0bd78a43c8a19.gif5fd2d2ff856f0_html_adc5a9d7f7c4e9a6.gif .如图所示,5fd2d2ff856f0_html_fb77be8de58b0e70.gif 的图象是将5fd2d2ff856f0_html_e2fea2877707c04.gif 的图象在5fd2d2ff856f0_html_14a51c2c6569b1ff.gif 轴及其上方的部分不变,5fd2d2ff856f0_html_14a51c2c6569b1ff.gif 轴下方的部分以5fd2d2ff856f0_html_14a51c2c6569b1ff.gif 轴为对称轴,对称地翻折倒上方.

5fd2d2ff856f0_html_dd256b1163ca5031.jpg

由图可知:当5fd2d2ff856f0_html_b885050af4521d12.gif 时,两函数图象无交点,故原方程无实根;

5fd2d2ff856f0_html_a4da862219695e83.gif 时,两函数图象有两个交点,原方程有2个实根;

5fd2d2ff856f0_html_15dbd9edbfae95e.gif 时,两函数图象有4个交点,原方程有4个实根;

5fd2d2ff856f0_html_8e2a78c61235a0c4.gif 时,两函数图象有3个交点,原方程有3个实根;

5fd2d2ff856f0_html_ecbac0afad55d289.gif 时,两函数图象有2个交点,原方程有2个实根.

. 利用零点性质求参数的取值范围.

例5.已知方程5fd2d2ff856f0_html_ff941ace9c0a5b9d.gif 有解,则b的取值范围是( )

A.5fd2d2ff856f0_html_7fa0a8307e0428f8.gif B. 5fd2d2ff856f0_html_2b2fcd5d091855eb.gif C. 5fd2d2ff856f0_html_e15e175525f58929.gif D.5fd2d2ff856f0_html_94b70328321dc3e5.gif

解析:令5fd2d2ff856f0_html_694f471138005e08.gif5fd2d2ff856f0_html_ed7298a3a9ba0e7c.gif 表示上半圆,由数形结合知道C

例6.已知5fd2d2ff856f0_html_78ac9367d31ab3c0.gif 是实数,函数5fd2d2ff856f0_html_b2b5ccbfe95b72a7.gif ,如果函数5fd2d2ff856f0_html_ea50d5286984a28f.gif 在区间5fd2d2ff856f0_html_7d130eb3848da371.gif 上有零点,求5fd2d2ff856f0_html_2da51b62dd4ab93a.gif 的取值范围.

组合 18 析:当5fd2d2ff856f0_html_96d97788ef3be5ac.gif 时, 函数5fd2d2ff856f0_html_ea50d5286984a28f.gif 在区间5fd2d2ff856f0_html_7d130eb3848da371.gif 上没有零点.

5fd2d2ff856f0_html_de05892aa7cbb8ce.gif 时, 5fd2d2ff856f0_html_e988950401093314.gif 的零点就是关于5fd2d2ff856f0_html_d8944cfd778adb05.gif 的方程5fd2d2ff856f0_html_d7b9b8525e4373c2.gif 的根.在同一平面直角坐标系中,画出函数5fd2d2ff856f0_html_2fcd8baa537c4129.gif5fd2d2ff856f0_html_5fea1a72242a907.gif 的图象.若过定点A(0,5fd2d2ff856f0_html_81177a972590b6b3.gif )的直线5fd2d2ff856f0_html_5fea1a72242a907.gif 与抛物线相切于5fd2d2ff856f0_html_5c57e7049666e62a.gif 轴下方,由5fd2d2ff856f0_html_9261adbc52f3abec.gif 中的5fd2d2ff856f0_html_9bf087fe572b96f3.gif ,解得5fd2d2ff856f0_html_9f1d122f88cc09fd.gif (当5fd2d2ff856f0_html_85cebe9bf8bd2bc1.gif 时,切点在5fd2d2ff856f0_html_5c57e7049666e62a.gif 轴上方).

设直线5fd2d2ff856f0_html_5c5c9d80bbeea824.gif5fd2d2ff856f0_html_2fcd8baa537c4129.gif 交于B点,直线AB的斜率5fd2d2ff856f0_html_5c7daac117e185aa.gif .

所以使5fd2d2ff856f0_html_5fea1a72242a907.gif5fd2d2ff856f0_html_2fcd8baa537c4129.gif5fd2d2ff856f0_html_c33dfd9f5a5d131d.gif 有公共点的5fd2d2ff856f0_html_9828255b1de003cd.gif 的范围是5fd2d2ff856f0_html_fe75d62f7b99035a.gif .

解不等式5fd2d2ff856f0_html_870f2b22d64f576a.gif 得,实数a的取值范围为(-∞, 5fd2d2ff856f0_html_bd93a584b6e67634.gif ]∪[1, +∞).

解决函数零点存在的区间或方程根的个数问题的主要方法有函数零点定理和应用函数图像进行判断;根据函数零点的性质求解参数的取值范围主要有分类讨论、数形结合、等价转换等方法.