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1、2022年高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 4.2 函數(shù)與方程教案 新課標(biāo)
【知識(shí)歸納】
1.函數(shù)零點(diǎn)的定義:
方程有實(shí)根函數(shù)圖象與軸有交點(diǎn)函數(shù)有零點(diǎn)。
2.函數(shù)變號(hào)零點(diǎn)與不變號(hào)零點(diǎn)(二重零點(diǎn))性質(zhì):
(1)定理:如果函數(shù)在區(qū)間上的圖象是連續(xù)不間斷的一條曲線,并且有那么函數(shù)在區(qū)間內(nèi)有零點(diǎn),即存在,使得,這個(gè)也就是方程的實(shí)數(shù)根。
(2)變號(hào)了一定有零點(diǎn)(能證明f(x)單調(diào)則有且只有一個(gè)零點(diǎn));不變號(hào)不一定無(wú)零點(diǎn)(如二重零點(diǎn)):在相鄰兩個(gè)零點(diǎn)之間所有的函數(shù)值保持同號(hào)。
3.怎樣求零點(diǎn):即為求解方程的根?
解一:利用計(jì)算器或計(jì)算機(jī)作的對(duì)應(yīng)值表、若在區(qū)間上連續(xù),并且有,那么函數(shù)在區(qū)間內(nèi)至少有一個(gè)實(shí)數(shù)根
2、、若能證明在單調(diào)性,則在有且只有一個(gè)零點(diǎn)、再在其它區(qū)間內(nèi)同理去尋找。
解二:試探著找到兩個(gè)x對(duì)應(yīng)值為一正一負(fù)(至少有一個(gè));再證單調(diào)增函數(shù)即可得有且只有一個(gè)。
解三:構(gòu)造兩個(gè)易畫(huà)函數(shù),畫(huà)圖,看圖象交點(diǎn)個(gè)數(shù),很實(shí)用。
4.用二分法求函數(shù)零點(diǎn)近似值的步驟:
在給定精確度,用二分法求函數(shù)零點(diǎn)的近似值的步驟是:
(1)確定區(qū)間,驗(yàn)證,給定精確度;
(2)求區(qū)間的中點(diǎn);
(3)計(jì)算:
①若=0,則c就是函數(shù)的零點(diǎn),計(jì)算終止;
②若,則令b=c(此時(shí)零點(diǎn));
③若則令a=c(此時(shí)零點(diǎn)。(用列表更清楚)
(4).判斷是否達(dá)到精確度:即若,則得到零點(diǎn)近似值;否則重復(fù)(2)~(4)。
說(shuō)
3、明:用二分法求函數(shù)的零點(diǎn)近似值的方法僅對(duì)函數(shù)的變號(hào)零點(diǎn)適合,對(duì)函數(shù)的不變號(hào)零點(diǎn)不使用;用二分法求函數(shù)的零點(diǎn)近似值必須用上節(jié)的三種方法之一先求出零點(diǎn)所在的區(qū)間。
【典型例題】
一、確定零點(diǎn)的個(gè)數(shù)
例1.(1)二次函數(shù)中,,則函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)是( )
A.1個(gè) B.2個(gè) C.0個(gè) D.無(wú)法確定
分析:分析條件,是二次項(xiàng)系數(shù),確定拋物線的開(kāi)口方向,,所以,由此得解。
解:因?yàn)?,所以,即與異號(hào),即或
所以函數(shù)必有兩個(gè)零點(diǎn),故選B。
(2)函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為_(kāi)______。
解:可由試根法求得的一根為,從而可得,由函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為3個(gè)。
4、
例2. 函數(shù)的零點(diǎn)所在的大致區(qū)間是( )
A.(1,2) B.(2,3) C.和(3,4) D.
分析:從已知的區(qū)間,求和,判斷是否有。
解:因?yàn)椋试冢?,2)內(nèi)沒(méi)有零點(diǎn),非A。
又,所以,所以在(2,3)內(nèi)有一個(gè)零點(diǎn),選B。
例2.下列函數(shù)中,在區(qū)間[1,2]上有零點(diǎn)的是
①②③
④⑤
解析:①直接求出x=1,符合
②首先判斷一元二次函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù),通過(guò)求所對(duì)應(yīng)方程判別式的大?。骸?0,無(wú)零點(diǎn)
③△>0,且,零點(diǎn)
④即判斷與的交點(diǎn)情況,需要畫(huà)圖,并判斷交點(diǎn)所在區(qū)間
⑤同理,判斷與的交點(diǎn)情況
答案①③⑤
5、
例4. 試證明函數(shù)在上有且僅有一個(gè)零點(diǎn)。
證明:且,
而函數(shù)在區(qū)間上是連續(xù)不斷的
在區(qū)間內(nèi)有零點(diǎn)。
又,在上是一個(gè)單調(diào)遞增函數(shù)。如果函數(shù)有不僅一個(gè)的零點(diǎn),可設(shè)為它的兩個(gè)不等的零點(diǎn),則有,這與在上是一個(gè)單調(diào)遞增函數(shù)矛盾,函數(shù)在上有且僅有一個(gè)零點(diǎn)。
二、求函數(shù)零點(diǎn)的近似值
例5.求方程在區(qū)間內(nèi)的實(shí)數(shù)解。( 精確到0.01)
解:考察函數(shù)由于,函數(shù)在內(nèi)存在零點(diǎn),即方程在區(qū)間內(nèi)有解。取[0,2]的中點(diǎn)1, 方程在[1,2]內(nèi)有解,又所以在區(qū)間存在零點(diǎn),方程在[1,1.5]內(nèi)有解,如此下去,取區(qū)間作為計(jì)算器的初始區(qū)間。用二分法逐次計(jì)算列表如下:
區(qū)間中點(diǎn)坐標(biāo)
中點(diǎn)函數(shù)值
取區(qū)間
6、
0.5
1.25
0.25
1.375
0.125
1.3125
0.0625
1.34375
0.03125
1.328125
0.015625
1.3203125
0.0078125
,至此可以看出,函數(shù)的零點(diǎn)落在區(qū)間長(zhǎng)度小于0.01的區(qū)間內(nèi),因?yàn)樵搮^(qū)間的所有值精確到0.01的都是1.32,所以1.32是函數(shù)精確到0.01的一個(gè)近似零點(diǎn)。
例6.已知二次函數(shù)的圖象以原點(diǎn)為頂點(diǎn)且過(guò)點(diǎn),反比例函數(shù)的圖象與直線的兩個(gè)交點(diǎn)間距離為8,
(1)求函數(shù)的表達(dá)式。
(2)證明:當(dāng)時(shí),關(guān)于的方程有三個(gè)實(shí)數(shù)解。
7、
解:(1)
(2)由得,即:,在同一坐標(biāo)系作出和的大致圖象,其中的圖象是以坐標(biāo)軸為漸近線,且位于第一、三象限的雙曲線,的圖象是以為頂點(diǎn),開(kāi)口向下的拋物線。因此,與的圖象在第三象限有一個(gè)交點(diǎn)。即有一個(gè)負(fù)數(shù)解。
又,當(dāng)時(shí),
當(dāng)時(shí),在第一象限的圖象上存在一點(diǎn)在圖象的上方。
與的圖象在第一象限有兩個(gè)交點(diǎn),即有兩個(gè)正數(shù)解。因此,方程有三個(gè)實(shí)數(shù)解。
方法二:由得,因式分解為:,即:或,又不是的根,故可化為:,只須證明和不是的根,且具有兩個(gè)不等的實(shí)根。
【作業(yè)】
1.已知關(guān)于的方程-2= 0有實(shí)數(shù)解,求實(shí)數(shù)的取值范圍。
答案:0≤≤4-
2.已知二次函數(shù)
(1)若,且,試證明
8、必有兩個(gè)零點(diǎn)。
(2)若對(duì)于且,,方程有兩個(gè)不等的實(shí)根,證明必有一實(shí)根屬于。
證明:(1)
又,即,
又,方程有兩個(gè)不等實(shí)根,所以函數(shù)有兩個(gè)實(shí)根。
(2)令,
則,
,
在內(nèi)必有一實(shí)根,即在內(nèi)必有一實(shí)根。
3.已知關(guān)于x的二次函數(shù).
(1)求證:對(duì)于任意,方程必有實(shí)數(shù)根;
(2)若,求證:方程在區(qū)間上各有一個(gè)實(shí)數(shù)根.
(1)由知必有實(shí)數(shù)根.
或由得必有實(shí)數(shù)根.
(2)當(dāng)時(shí),因?yàn)?,?
,
所以方程在區(qū)間上各有一個(gè)實(shí)數(shù)根.
4.已知,t∈[,8],對(duì)于f(t)值域內(nèi)的所有實(shí)數(shù)m,不等式恒成立,求x的取值范圍。
解析∵t∈[,8],∴f(t)∈[,3]
原題轉(zhuǎn)化為:>0恒成立,為m的一次函數(shù)(這里思維的轉(zhuǎn)化很重要)
當(dāng)x=2時(shí),不等式不成立。
∴x≠2。令g(m)=,m∈[,3]
問(wèn)題轉(zhuǎn)化為g(m)在m∈[,3]上恒對(duì)于0,則:;
解得:x>2或x<-1
評(píng)析:首先明確本題是求x的取值范圍,這里注意另一個(gè)變量m,不等式的左邊恰是m的一次函數(shù),因此依據(jù)一次函數(shù)的特性得到解決。在多個(gè)字母變量的問(wèn)題中,選準(zhǔn)“主元”往往是解題的關(guān)鍵。