備戰(zhàn)2020年高考數(shù)學(xué) 考點(diǎn)一遍過(guò) 考點(diǎn)09 函數(shù)與方程 文(含解析)
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1、考點(diǎn)09 函數(shù)與方程 (1)結(jié)合二次函數(shù)的圖象,了解函數(shù)的零點(diǎn)與方程根的聯(lián)系,判斷一元二次方程根的存在性及根的個(gè)數(shù). (2)根據(jù)具體函數(shù)的圖象,能夠用二分法求相應(yīng)方程的近似解. 一、函數(shù)的零點(diǎn) 1.函數(shù)零點(diǎn)的概念 對(duì)于函數(shù),我們把使成立的實(shí)數(shù)x叫做函數(shù)的零點(diǎn). 2.函數(shù)的零點(diǎn)與方程的根之間的聯(lián)系 函數(shù)的零點(diǎn)就是方程的實(shí)數(shù)根,也就是函數(shù)的圖象與x軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)即方程有實(shí)數(shù)根?函數(shù)的圖象與x軸有交點(diǎn)?函數(shù)有零點(diǎn). 【注】并非所有的函數(shù)都有零點(diǎn),例如,函數(shù)f(x)=x2+1,由于方程x2+1=0無(wú)實(shí)數(shù)根,故該函數(shù)無(wú)零點(diǎn). 3.二次函數(shù)的零點(diǎn) 二次函數(shù)的圖
2、象 與x軸的交點(diǎn) (x1,0),(x2,0) (x1,0) 無(wú)交點(diǎn) 零點(diǎn)個(gè)數(shù) 2 1 0 4.零點(diǎn)存在性定理 如果函數(shù)在區(qū)間[a,b]上的圖象是連續(xù)不斷的一條曲線,并且有,那么,函數(shù)在區(qū)間內(nèi)有零點(diǎn),即存在c∈(a,b),使得,這個(gè)也就是方程的根. 【注】上述定理只能判斷出零點(diǎn)存在,不能確定零點(diǎn)個(gè)數(shù). 5.常用結(jié)論 (1)若連續(xù)不斷的函數(shù)是定義域上的單調(diào)函數(shù),則至多有一個(gè)零點(diǎn); (2)連續(xù)不斷的函數(shù),其相鄰兩個(gè)零點(diǎn)之間的所有函數(shù)值保持同號(hào); (3)函數(shù)有零點(diǎn)方程有實(shí)數(shù)根函數(shù)與的圖象有交點(diǎn); (4)函數(shù)有零點(diǎn)方程有實(shí)數(shù)根函數(shù)與的圖象有交點(diǎn),其中為常數(shù).
3、 二、二分法 1.二分法的概念 對(duì)于在區(qū)間[a,b]上連續(xù)不斷且的函數(shù),通過(guò)不斷地把函數(shù)的零點(diǎn)所在的區(qū)間一分為二,使區(qū)間的兩個(gè)端點(diǎn)逐步逼近零點(diǎn),進(jìn)而得到零點(diǎn)近似值的方法叫做二分法. 2.用二分法求函數(shù)零點(diǎn)近似值的步驟 給定精確度ε,用二分法求函數(shù)零點(diǎn)近似值的步驟如下: ①確定區(qū)間[a,b],驗(yàn)證,給定精確度ε; ②求區(qū)間(a,b)的中點(diǎn)c; ③計(jì)算f(c); a.若f(c)=0,則c就是函數(shù)的零點(diǎn); b.若f(a)·f(c)<0,則令b=c(此時(shí)零點(diǎn)x0∈(a,c)); c.若f(c)·f(b)<0,則令a=c(此時(shí)零點(diǎn)x0∈(c,b)). ④判斷是否達(dá)到精確度ε:即若|
4、a?b|<ε,則得到零點(diǎn)近似值a(或b);否則重復(fù)②③④. 【速記口訣】 定區(qū)間,找中點(diǎn);中值計(jì)算兩邊看, 同號(hào)丟,異號(hào)算,零點(diǎn)落在異號(hào)間. 重復(fù)做,何時(shí)止,精確度來(lái)把關(guān)口. 考向一函數(shù)零點(diǎn)(方程的根)所在區(qū)間的判斷 函數(shù)零點(diǎn)的判定方法 (1)定義法(定理法):使用零點(diǎn)存在性定理,函數(shù)必須在區(qū)間[a,b]上是連續(xù)的,當(dāng) 時(shí),函數(shù)在區(qū)間(a,b)內(nèi)至少有一個(gè)零點(diǎn). (2)方程法:判斷方程是否有實(shí)數(shù)解. (3)圖象法:若一個(gè)函數(shù)(或方程)由兩個(gè)初等函數(shù)的和(或差)構(gòu)成,則可考慮用圖象法求解,如,作出和的圖象,其交點(diǎn)的橫坐標(biāo)即為函數(shù)f(x)的零點(diǎn). 典例1 函數(shù)的零點(diǎn)
5、所在的區(qū)間為 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】易知函數(shù)的圖象是連續(xù)的,且通過(guò)計(jì)算可得,,,, , 由函數(shù)零點(diǎn)存在性定理可得函數(shù)零點(diǎn)所在的區(qū)間為. 本題選擇D選項(xiàng). 【規(guī)律總結(jié)】首先確定函數(shù)是連續(xù)函數(shù),然后結(jié)合函數(shù)零點(diǎn)存在性定理求解函數(shù)零點(diǎn)所在的區(qū)間即可.判斷函數(shù)零點(diǎn)所在區(qū)間的方法:一般而言,判斷函數(shù)零點(diǎn)所在區(qū)間的方法是將區(qū)間端點(diǎn)代入函數(shù)求出函數(shù)的值,進(jìn)行符號(hào)判斷即可得出結(jié)論.此類問(wèn)題的難點(diǎn)往往是函數(shù)值符號(hào)的判斷,可運(yùn)用函數(shù)的有關(guān)性質(zhì)進(jìn)行判斷. 典例2 在用二分法求方程的一個(gè)近似解時(shí),現(xiàn)在已經(jīng)將根鎖定在區(qū)間(1,2)內(nèi),則下一步可以斷定該根所在區(qū)間為_(kāi)______
6、____. 【答案】 【解析】令, ,,, 故下一步可以斷定根所在區(qū)間為. 故填. 1.已知函數(shù)的零點(diǎn)在區(qū)間內(nèi),則的取值范圍是 A. B. C. D. 2.已知函數(shù). (1)證明方程f(x)=0在區(qū)間(0,2)內(nèi)有實(shí)數(shù)解; (2)請(qǐng)使用二分法,取區(qū)間的中點(diǎn)兩次,指出方程f(x)=0,x∈[0,2]的實(shí)數(shù)解x0在哪個(gè)較小的區(qū)間內(nèi). 考向二函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)的判斷 判斷函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)的方法 (1)解方程法:令f(x)=0,如果能求出解,則有幾個(gè)解就有幾個(gè)零點(diǎn). (2)零點(diǎn)存在性定理法:利用定理不僅要求函數(shù)在區(qū)間[a,b]上是連續(xù)不斷的曲線,且f(a)·f(b)<0,還
7、必須結(jié)合函數(shù)的圖象與性質(zhì)(如單調(diào)性、奇偶性、周期性、對(duì)稱性)才能確定函數(shù)有多少個(gè)零點(diǎn)或零點(diǎn)值所具有的性質(zhì). (3)數(shù)形結(jié)合法:轉(zhuǎn)化為兩個(gè)函數(shù)的圖象的交點(diǎn)個(gè)數(shù)問(wèn)題,先畫(huà)出兩個(gè)函數(shù)的圖象,看其交點(diǎn)個(gè)數(shù),其中交點(diǎn)的橫坐標(biāo)有幾個(gè)不同的值,就有幾個(gè)不同的零點(diǎn). 典例3函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)是 A.1 B.2 C.3 D.4 【答案】B 【解析】要使函數(shù)有意義,則,即或, 由或, 則函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為2. 故選B. 典例4函數(shù)f(x)=2x+lg(x+1) ?2的零點(diǎn)有 A.0個(gè) B.1個(gè) C.2個(gè) D.3個(gè) 【答案】B 【解析】解法一:因?yàn)閒(0)=1+0?2=?1<0,f(2
8、)=4+lg3?2=2+lg3>0,所以由函數(shù)零點(diǎn)存在性定理知,f(x)在(0,2)上必定存在零點(diǎn). 又f(x)=2x+lg(x+1)?2在(?1,+∞)上為增函數(shù), 故f(x)=0有且只有一個(gè)實(shí)根,即函數(shù)f(x)僅有一個(gè)零點(diǎn). 故選B. 解法二:在同一坐標(biāo)系中作出h(x)=2?2x和g(x)=lg(x+1)的圖象,如圖所示, 由圖象可知h(x)=2?2x和g(x)=lg(x+1)有且只有一個(gè)交點(diǎn),即f(x)=2x+lg(x+1)?2與x軸有且只有一個(gè)交點(diǎn),即函數(shù)f(x)僅有一個(gè)零點(diǎn). 故選B. 3.已知函數(shù),若函數(shù)存在零點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是 A. B. C.
9、 D. 考向三函數(shù)零點(diǎn)的應(yīng)用問(wèn)題 高考對(duì)函數(shù)零點(diǎn)的考查多以選擇題或填空題的形式出現(xiàn),有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)在解答題中.常與函數(shù)的圖象及性質(zhì)相結(jié)合,且主要有以下幾種常見(jiàn)類型及解題策略. 1.已知函數(shù)零點(diǎn)所在區(qū)間求參數(shù)或參數(shù)的取值范圍 根據(jù)函數(shù)零點(diǎn)或方程的根求解參數(shù)的關(guān)鍵是結(jié)合條件給出參數(shù)的限制條件,此時(shí)應(yīng)分三步: ①判斷函數(shù)的單調(diào)性; ②利用零點(diǎn)存在性定理,得到參數(shù)所滿足的不等式; ③解不等式,即得參數(shù)的取值范圍.在求解時(shí),注意函數(shù)圖象的應(yīng)用. 2.已知函數(shù)零點(diǎn)的個(gè)數(shù)求參數(shù)或參數(shù)的取值范圍 一般情況下,常利用數(shù)形結(jié)合法,把此問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求兩函數(shù)圖象的交點(diǎn)問(wèn)題. 3.借助函數(shù)零點(diǎn)比較大小或
10、直接比較函數(shù)零點(diǎn)的大小關(guān)系 要比較f(a)與f(b)的大小,通常先比較f(a)、f(b)與0的大小.若直接比較函數(shù)零點(diǎn)的大小,則可有以下三種常用方法: ①求出零點(diǎn),直接比較大??; ②確定零點(diǎn)所在區(qū)間; ③同一坐標(biāo)系內(nèi)畫(huà)出函數(shù)圖象,由零點(diǎn)位置關(guān)系確定大小. 典例5對(duì)任意實(shí)數(shù)a,b定義運(yùn)算“?”:,設(shè),若函數(shù)恰有三個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)k的取值范圍是 A.(?2,1) B.[0,1] C.[?2,0) D.[?2,1) 【答案】D 【解析】由新定義可得, 即. 其圖象如圖所示,所以由恰有三個(gè)零點(diǎn)可得,?1
11、(x)=lnxx,x≥1ax2-a,x<1,若函數(shù)g(x)=f(x)-13恰有2個(gè)零點(diǎn),則a的取值范圍為_(kāi)____. 1.下列函數(shù)中,既是偶函數(shù)又存在零點(diǎn)的是 A. B. C. D. 2.函數(shù)的零點(diǎn)所在的一個(gè)區(qū)間是 A.(-2,-1) B.(-1,0) C.(0,1) D.(1,2) 3.命題,命題函數(shù)在上有零點(diǎn),則是的 A.充分必要條件 B.充分不必要條件 C.必要不充分條件 D.既不充分也不必要條件 4.已知曲線在點(diǎn)處的切線方程為,則函數(shù)的零點(diǎn)所在的大致區(qū)間為 A. B. C. D. 5.若定義在R上的函數(shù)fx滿足f(x+2)=f(x)且x∈[-1
12、,1]時(shí),fx=x,則方程fx=log3x的根的個(gè)數(shù)是 A.4 B.5 C.6 D.7 6.已知函數(shù)f(x)=x+2,x<0,x2+12,x≥0,則函數(shù)y=f[f(x)]-1的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為 A.2 B.3 C.4 D.5 7.設(shè)方程兩個(gè)根分別為,則 A. B. C. D. 8.已知函數(shù)滿足,且是偶函數(shù),當(dāng)時(shí),,若在區(qū)間內(nèi),函數(shù)有 4 個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍是 A. B. C. D. 9.已知是定義在上的奇函數(shù),且,當(dāng)時(shí),,則函數(shù)在區(qū)間上的所有零點(diǎn)之和為 A.2 B.4 C.6 D.8 10.若函數(shù)f(x)=e-x-ln(x+a)在(0,+∞)上存在零點(diǎn)
13、,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是 A. B. C. D. 11.已知函數(shù),若方程恰有三個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,則實(shí)數(shù)的取值范圍為 A. B. C. D. 12.已知函數(shù)的零點(diǎn),則整數(shù)的值為_(kāi)___________. 13.函數(shù)的所有零點(diǎn)之和等于____________. 14.已知函數(shù)f(x)=|lnx|,x>0x+1,x?0,若函數(shù)y=f(x)-a2有3個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是____________. 15.已知函數(shù),若在區(qū)間上方程只有一個(gè)解,則實(shí)數(shù)的取值范圍為_(kāi)___________. 16.已知函數(shù). (1)若,判斷函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù); (2)若對(duì)任意實(shí)數(shù),函數(shù)恒有兩個(gè)相
14、異的零點(diǎn),求實(shí)數(shù)的取值范圍; (3)已知且,,求證:方程在區(qū)間上有實(shí)數(shù)根. 1.(2019年高考全國(guó)Ⅲ卷文數(shù))函數(shù)在[0,2π]的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為 A.2 B.3 C.4 D.5 2.(2019年高考天津文數(shù))已知函數(shù)若關(guān)于x的方程恰有兩個(gè)互異的實(shí)數(shù)解,則a的取值范圍為 A. B. C. D. 3.(2019年高考浙江)已知,函數(shù).若函數(shù)恰有3個(gè)零點(diǎn),則 A.a(chǎn)<–1,b<0 B.a(chǎn)<–1,b>0 C.a(chǎn)>–1,b<0 D.a(chǎn)>–1,b>0 4.(2017年高考新課標(biāo)Ⅲ卷文科)已知函數(shù)有唯一零點(diǎn),
15、則a= A. B. C. D.1 5.(2019年高考江蘇)設(shè)是定義在R上的兩個(gè)周期函數(shù),的周期為4,的周期為2,且是奇函數(shù).當(dāng)時(shí),,,其中k>0.若在區(qū)間(0,9]上,關(guān)于x的方程有8個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,則k的取值范圍是 ▲ . 6.(2018年高考浙江卷)已知λ∈R,函數(shù)f(x)=,當(dāng)λ=2時(shí),不等式f(x)<0的解集是___________.若函數(shù)f(x)恰有2個(gè)零點(diǎn),則λ的取值范圍是___________. 7.(2017年高考江蘇)設(shè)是定義在上且周期為1的函數(shù),在區(qū)間上,其中集合,,則方程的解的個(gè)數(shù)是_________. 8.(2016年高考山東卷文科)已知函數(shù),其中.
16、若存在實(shí)數(shù)b,使得關(guān)于x的方程有三個(gè)不同的根,則m的取值范圍是_________. 變式拓展 1.【答案】B 【解析】由題知f(x)單調(diào),故即解得. 故選B. 2.【答案】(1)見(jiàn)解析;(2). 【解析】(1)∵,, ∴, 又∵函數(shù)是連續(xù)函數(shù), ∴由函數(shù)的零點(diǎn)存在性定理可得方程在區(qū)間內(nèi)有實(shí)數(shù)解. (2)取,得, 由此可得, 則下一個(gè)有解區(qū)間為, 再取,得, 由此可得, 則下一個(gè)有解區(qū)間為, 綜上所述,所求實(shí)數(shù)解在較小區(qū)間內(nèi). 【思路分析】(1)通過(guò)與的乘積小于0,利用零點(diǎn)的存在性定理證明即可;(2)利用二分法求解方程的近似解的方法,轉(zhuǎn)化求解即可. 3
17、.【答案】D 【解析】函數(shù)的圖象如圖: 若函數(shù)存在零點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是(0,+∞). 故選D. 【名師點(diǎn)睛】函數(shù)零點(diǎn)的求解與判斷方法: (1)直接求零點(diǎn):令f(x)=0,如果能求出解,則有幾個(gè)解就有幾個(gè)零點(diǎn). (2)零點(diǎn)存在性定理:利用定理不僅要函數(shù)在區(qū)間[a,b]上是連續(xù)不斷的曲線,且f(a)·f(b)<0,還必須結(jié)合函數(shù)的圖象與性質(zhì)(如單調(diào)性、奇偶性)才能確定函數(shù)有多少個(gè)零點(diǎn). (3)利用圖象交點(diǎn)的個(gè)數(shù):將函數(shù)變形為兩個(gè)函數(shù)的差,畫(huà)兩個(gè)函數(shù)的圖象,看其交點(diǎn)的橫坐標(biāo)有幾個(gè)不同的值,就有幾個(gè)不同的零點(diǎn). 4.【答案】(-13,0] 【解析】函數(shù)gx=fx-13恰有2
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