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- 2021-06-09 发布
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函数与方程备考策略
主标题:函数与方程备考策略
副标题:通过考点分析高考命题方向,把握高考规律,为学生备考复习打通快速通道。
关键词:零点,零点存在性定理,备考策略
难度:4
重要程度:5
内容
考点一 函数零点的求解与判断
【例1】 (1)设x0是方程ln x+x=4的解,则x0属于( ).
A.(0,1) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,4)
(2)函数f(x)=的零点个数是________.
解析 (1)令f(x)=ln x+x-4,
则f(1)=-3<0,f(2)=ln 2-2<0,
f(3)=ln 3-1>0,
∴x0∈(2,3).
(2)当x>0时,令g(x)=ln x,h(x)=x2-2x.
画出g(x)与h(x)的图象如图:
故当x>0时,f(x)有2个零点.
当x≤0时,由4x+1=0,得x=-,
综上函数f(x)的零点个数为3.
答案 (1)C (2)3
【备考策略】 (1)直接求零点:令f(x)=0,如果能求出解,则有几个解就有几个零点.
(2)零点存在性定理:利用定理不仅要函数在区间[a,b]上是连续不断的曲线,且
f(a)·f(b)<0,还必须结合函数的图象与性质(如单调性、奇偶性)才能确定函数有多少个零点.
(3)利用图象交点的个数:将函数变形为两个函数的差,画两个函数的图象,看其交点的横坐标有几个不同的值,就有几个不同的零点.
考点二 根据函数零点的存在情况,求参数的值
【例2】 已知函数f(x)=-x2+2ex+m-1,g(x)=x+(x>0).
(1)若y=g(x)-m有零点,求m的取值范围;
(2)确定m的取值范围,使得g(x)-f(x)=0有两个相异实根.
解 (1)法一 ∵x>0时,g(x)=x+≥2=2e,
等号成立的条件是x=e,
故g(x)的值域是[2e,+∞),
因而只需m≥2e,则y=g(x)-m就有零点.
∴m的取值范围是[2e,+∞).
法二 作出g(x)=x+(x>0)的大致图象如图:
可知若使y=g(x)-m有零点,则只需m≥2e.
∴m的取值范围是[2e,+∞).
(2)若g(x)-f(x)=0有两个相异的实根,即g(x)与f(x)的图象有两个不同的交点,作出g(x)=x+(x>0)的大致图象.∵f(x)=-x2+2ex+m-1=-(x-e)2+m-1+e2,∴其图象的对称轴为x=e,开口向下,最大值为m-1+e2.故当m-1+e2>2e,即m>-e2+2e+1时,g(x)与f(x)有两个交点,即g(x)-f(x)=0有两个相异实根.
∴m的取值范围是(-e2+2e+1,+∞).
【备考策略】 函数零点的应用主要表现在利用零点求参数范围,若方程可解,通过解方程即可得出参数的范围,若方程不易解或不可解,则将问题转化为构造两个函数,利用两个函数图象的关系求解,这样会使得问题变得直观、简单,这也体现了数形结合思想的应用.
考点三 与二次函数有关的零点分布
【例3】 是否存在这样的实数a,使函数f(x)=x2+(3a-2)x+a-1在区间[-1,3]上恒有一个零点,且只有一个零点?若存在,求出a的取值范围;若不存在,说明理由.
审题路线 由f(x)在[-1,3]上只有一个零点⇔f(x)=0在[-1,3]上有且只有一个实数根⇒计算知Δ>0恒成立⇒令f(-1)·f(3)≤0⇒求出a的范围⇒对端点值检验⇒得出结论.
解 令f(x)=0,则Δ=(3a-2)2-4(a-1)=9a2-16a+8=92+>0,即f(x)=0有两个不相等的实数根,
∴若实数a满足条件,则只需f(-1)·f(3)≤0即可.
f(-1)·f(3)=(1-3a+2+a-1)·(9+9a-6+a-1)=4(1-a)(5a+1)≤0,∴a≤-或a≥1.
检验:(1)当f(-1)=0时,a=1,所以f(x)=x2+x.
令f(x)=0,即x2+x=0,得x=0或x=-1.
方程在[-1,3]上有两个实数根,不合题意,故a≠1.
(2)当f(3)=0时,a=-,
此时f(x)=x2-x-.
令f(x)=0,即x2-x-=0,
解得x=-或x=3.
方程在[-1,3]上有两个实数根,
不合题意,故a≠-.
综上所述,a的取值范围是∪(1,+∞).
【备考策略】解决二次函数的零点问题:(1)可利用一元二次方程的求根公式;(2)可用一元二次方程的判别式及根与系数之间的关系;(3)利用二次函数的图象列不等式组.
考点四 函数的零点与函数极值点的交汇
【典例】 已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c有两个极值点x1,x2.若f(x1)=x1<x2,则关于x的方程3(f(x))2+2af(x)+b=0的不同实根个数为( ).
A.3 B.4 C.5 D.6
突破:条件“函数f(x)=x3+ax2+bx+c有两个极值点x1,x2”等价于“方程f′(x)=3x2+2ax+b=0有两个不等实数根x1,x2”;条件:“若f(x1)=x1<x2,则关于x的方程3(f(x))2+2af(x)+b=0的根”等价于“方程3(f(x))2+2af(x)+b=0有两个不等实根,f(x)=x1,f(x)=x2”.
解析 f′(x)=3x2+2ax+b,原题等价于方程3x2+2ax+b=0有两个不等实数根x1,x2,且x1<x2,x∈(-∞,x1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增;x∈(x1,x2)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;x∈(x2,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.∴x1为极大值点,x2为极小值点.∴方程3(f(x))2+2af(x)+b=0有两个不等实根,f(x)=x1,f(x)=x2.
∵f(x1)=x1,∴由图知f(x)=x1有两个不同的解,f(x)=x2仅有一个解.
答案 A
【备考策略】 (1)强化函数零点的求法,函数与方程的转化技巧,本题的突破点是方程3(f(x))2+2af(x)+b=0的不同实根个数转化为f(x)=x1与f(x)=x2
的根的个数之和.
(2)本题把函数的零点与函数的极值点交汇在一起考查,体现了新课标高考的指导思想.