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1、函数与导数之零点问题一.考情分析 零点问题涉及到函数与方程,但函数与方程是两个不同的概念,但它们之间有着密切的联系,方程f(x)=0的解就是函数y=f(x)的图像与x轴的交点的横坐标,函数y=f(x)也可以看作二元方程f(x)-y=0通过方程进行研究.就中学数学而言,函数思想在解题中的应用主要表现在两个方面:①是借助有关初等函数的性质,解有关求值、解(证)不等式、解方程以及讨论参数的取值范围等问题:②是在问题的研究中,通过建立函数关系式或构造中间函数,把所研究的问题转化为讨论函数的有关性质,达到化难为易,化繁为简的目的.许多有关方程的问题
2、可以用函数的方法解决,反之,许多函数问题也可以用方程的方法来解决.函数与方程的思想是中学数学的基本思想,也是各地模考和历年高考的重点.二.经验分享1.确定函数f(x)零点个数(方程f(x)=0的实根个数)的方法:(1)判断二次函数f(x)在R上的零点个数,一般由对应的二次方程f(x)=0的判别式Δ>0,Δ=0,Δ<0来完成;对于一些不便用判别式判断零点个数的二次函数,则要结合二次函数的图象进行判断.(2)对于一般函数零点个数的判断,不仅要用到零点存在性定理,还必须结合函数的图象和性质才能确定,如三次函数的零点个数问题.(3)若函数f(x)在
3、[a,b]上的图象是连续不断的一条曲线,且是单调函数,又f(a)·f(b)<0,则y=f(x)在区间(a,b)内有唯一零点.2.导数研究函数图象交点及零点问题 利用导数来探讨函数的图象与函数的图象的交点问题,有以下几个步骤:①构造函数;②求导;③研究函数的单调性和极值(必要时要研究函数图象端点的极限情况);④画出函数的草图,观察与轴的交点情况,列不等式;⑤解不等式得解.探讨函数的零点个数,往往从函数的单调性和极值入手解决问题,结合零点存在性定理求解.三、题型分析(一)确定函数的零点与方程根的个数问题例1.【四川省成都七中2020届高三上半期
4、考试,理科数学,12】函数是定义在R上的偶函数,周期是4,当时,,则方程的根个数为()A.3B.4C.5D.6【答案】C【解析】是定义在R上的偶函数,周期是4,当时,,根据性质我们可以画出函数图像,方程的根个数转化成的交点个数,有图像可以看出,一共有5个交点,ABCDE.其中我x=8处是要仔细看图,是易错点。我们将图像放大在时,可以看到有两个交点。【变式训练1】【2017中原名校高三上学期第三次质量考评】定义在实数集上的函数,满足,当时,.则函数的零点个数为()A.B.C.D.【答案】B【解析】是偶函数,图象关于直线对称,周期是,画图可得,
5、零点个数为,故选B.【变式训练2】【2017河南百校联盟高三11月质检】已知函数满足,当时,,若在上,方程有三个不同的实根,则实数的取值范围是()A.B.C.D.【答案】D【解析】由题意,时,当时,,如图在有两解,有两解,设函数在上单调递减,在上单调递增,.故选:D.【变式训练3】已知函数有两个极值点,若,则关于的方程的不同实根个数为()A.3B.4C.5D.6【答案】A【解析】,是方程的两根,由,则又两个使得等式成立,,,其函数图象如下:如图则有3个交点,故选A.【变式训练4】若,则函数的两个零点分别位于区间()A.和内B.和内C.和内D
6、.和内【答案】A【解析】由,可得,,.显然,,所以该函数在和上均有零点,故选A.(一)根据函数零点个数或方程实根个数确定参数取值范围例2.已知关于的方程恰有两解,则实数的取值范围为()(A)(B)(C)(D)【答案】C【解析】由已知得:求定义域,①当时,整理,分离常数,令,求导,令导函数等于0,得到,在,递减,在单增,;②当时,整理,分离常数,令,求导,令导函数等于0,得到,在,单调递减,在单调递增,,恰好有两个解,结合函数图像得的取值范围为(C),所以正确答案是C。【变式训练1】【高2020届泸州高三第一次教学质量诊断性考试数学文科理科试
7、题,12题】已知函数的图像与函数的图像关于直线对称,函数的最小正周期为2的偶函数,且当时,,若函数有三个零点,则实数k的取值范围()A.B.C.D.【解析】因为函数的图像与函数的图像关于直线对称;所以:,再根据:,且周期,画出图像:函数有三个零点有三个交点,讨论k的不同情况:①,此时会有无数多的交点,不符合题意,舍去;②,此时只会有一个交点,也不符合题意,舍去;③,要保证有三个交点,我们做出图像:由图像可以得出:【变式训练2】【第12题】已知偶函数满足,当时,;若函数有3个零点,则k的取值范围()A.B.C.D.【解析】由已知得:偶函数满足
8、,满足所以周期是2,然后是偶函数。的函数图像为图中红色部分;函数有3个零点有三个交点;分类讨论k的不同情况:①,此时会有无数多的交点,不符合题意,舍去;②,此时只会有一个交点,也