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值得关注的三类函数零点问题

2019-11-07

中学生数理化·高一版 2019年10期
关键词:交点零点评析

函数的零点问题,归根到底是研究函数的图像与性质问题。一方面要判断函数的单调性,再借助零点存在性定理来解决;另一方面将零点问题转化为函数图像的交点问题,利用数形结合来解决。那么这类问题一般会出现哪些情形呢?本文分类举例说明。

一、判断函数零点所在的区间的问题

判断函数零点所在的区间,一般只需利用零点存在性定理。

例1函数f(x)=ln(x-1)+x的零点所在的大致区间是( )。

解:先判断f(x)的单调性,再利用零点存在性定理验证即可。易知f(x)是增函数,当x→1时,ln(x-1)→-∞,从而f(x)→由此可得存在使得f(x0)=0。应选 A。

评析:当零点问题无法计算时,要善于估计函数值的取向,也可举一个具体的函数值为负数的例子来说明,如本题中的f(1.1)=

二、函数零点的个数问题

求函数零点的个数问题,一般有两种方法:一是将函数的零点问题,转化为方程的根的问题,通过直接解方程来得到函数的零点个数;另一种方法是将一个函数分解成两个基本函数,利用这两个函数的图像,直观看出图像交点的个数,即为函数的零点个数。

例2f(x)是定义在R上的奇函数,且当x∈(0,+∞)时,f(x)=2019x+log2019x,则函数f(x)的零点个数是

解:作出函数y=2019x和函数y=-log2019x(x>0)的图像,如图1所示。

图1

由图像可知,函数f(x)=2019x+log2019x在x∈(0,+∞)上存在一个零点。因为f(x)是定义在R上的奇函数,所以f(x)在x∈(-∞,0)上也有一个零点。又f(0)=0,所以函数f(x)的零点个数是3。

评析:解答这类问题的关键是善于构造两个相关的函数,画出它们的图像,确定图像的交点。

三、复合函数的零点问题

复合函数的零点问题,就是关于x的方程g[ f (x)]=0的根的个数问题。解答这类问题分为两个步骤:一是解关于f(x)的方程,观察有几个f(x)的值使得等式成立;二是结合f(x)的值求出每个f(x)被几个x对应,将x的个数汇总后即为g[f(x)]=0的根的个数。

例3关于x的方程 (x2-1)2-的不相同实根的个数为

解:将视为一个整体,可令t=|x2-1|,则原方程可化为t2-3t+2=0,由此解得t=1或t=2。作出函数t=的图像(图略),然后统计其与t=1,t=2图像的交点个数,易知共有5个交点。故原方程的实根个数为5。

评析:复合函数的零点问题可转化为基本函数问题,通过作出基本函数的图像,利用函数的图像来解决问题。

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