(共35张PPT)
3.2 函数与方程、不等式之间
的关系第二课时 零点的存在性及其近似值的求法
某电视台有一个节目叫“价格猜猜猜”,就是主持人给大家展示一件新式产品,让竞猜者去猜物品的价格,主持人会提示价格“高了”还是“低了”,然后继续猜……
[问题] 怎样用最少的次数猜出物品的价格呢?
知识点一 函数零点存在定理
如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图像是连续不断的,并且f(a)·f(b)<0(即在区间两个端点处的函数值异号),则函数y=f(x)在区间[a,b]中至少有一个零点,即 x0∈[a,b],f(x0)=0.
1.利用函数零点存在定理只能判断出零点是否存在,而不能确定零点的个数.如图①②,虽然都有f(a)·f(b)<0,但图①中的函数在区间(a,b)内有4个零点,图②中的函数在区间(a,b)内仅有1个零点.
2.若函数y=f(x)的图像是一条连续不断的曲线,则由f(a)·f(b)<0可以推出函数y=f(x)在区间(a,b)内存在零点;但是,由函数y=f(x)在区间(a,b)内存在零点不一定能推出f(a)·f(b)<0.如图③,虽然在区间(a,b)内函数f(x)有零点,但f(a)·f(b)>0.
3.如果单调函数y=f(x)在区间[a,b]上的图像是一条连续不断的曲线,并且有f(a)·f(b)<0,那么函数y=f(x)在区间(a,b)内有唯一的零点,即存在唯一的c∈(a,b),使得f(c)=0,这个c也就是方程f(x)=0的根.
1.函数y=f(x)在区间(a,b)上有零点,是不是一定有f(a)·f(b)<0
提示:不一定,如f(x)=x2在区间(-1,1)上有零点0,但是f(-1)f(1)=1×1=1>0.
2.函数y=f(x)在区间[a,b]上的图像是连续不断的一条曲线,f(a)f(b)<0时,能否判断函数在区间(a,b)上的零点个数?
提示:函数y=f(x)在区间[a,b]上的图像是连续不断的一条曲线,f(a)f(b)<0是判断函数y=f(x)在[a,b]上有零点的充分不必要条件,不能判断零点的个数.
方程x3-x-3=0的实数解所在的区间是( )
A.[-1,0] B.[0,1]
C.[1,2] D.[2,3]
解析:选C 令f(x)=x3-x-3,易知函数f(x)=x3-x-3在R上的图像是连续不断的,f(1)=-3<0,f(2)=8-2-3=3>0,f(-1)=-3<0,f(0)=-3<0,f(3)=21>0,结合选项知,f(1)·f(2)<0,
故函数f(x)=x3-x-3的零点所在的区间为[1,2],
即方程x3-x-3=0的实数解所在的区间为[1,2].
知识点二 二分法
用二分法求函数零点近似值的步骤
在函数零点存在定理的条件满足时(即f(x)在区间[a,b]上的图像是连续不断的,且f(a)·f(b)<0),给定近似的精度ε,用二分法求零点x0的近似值x1,使得|x1-x0|<ε的一般步骤如下:
第一步:检查|b-a|<2ε是否成立,如果成立,取x1=,计算结束;如果不成立,转到第二步.
第二步:计算区间(a,b)的中点对应的函数值,若f=0,取x1=,计算结束;若f≠0,转到第三步.
第三步:若f(a)f<0,将的值赋给b,回到第一步;否则必有ff(b)<0,将的值赋给a,回到第一步.
是否所有的函数都可以用二分法求函数的零点?
提示:不是,只有满足函数图像在零点附近连续,且在该零点左右函数值异号时,才能应用“二分法”求函数零点.
1.观察下列函数的图像,判断能用二分法求其零点的是( )
答案:A
2.下列函数中不能用二分法求零点近似值的是________.
①f(x)=3x; ②f(x)=x2+1;
③f(x)=x2+2x-3; ④f(x)=|x|.
答案:②④
3.用二分法研究函数f(x)=x3+3x-1的零点时,第一次经计算得f(0)<0,f(0.5)>0,可得其中一个零点x0∈________,第二次应计算________.
答案:(0,0.5) f(0.25)
判断函数零点个数或所在区间
[例1] (1)已知函数y=f(x)的图像是连续不断的一条曲线,有如下的对应值表:
x 1 2 3 4 5 6
y 123.56 21.45 -7.82 11.45 -53.76 -128.88
则下列说法正确的是( )
A.函数y=f(x)在区间[1,6]上有3个零点
B.函数y=f(x)在区间[1,6]上至少有3个零点
C.函数y=f(x)在区间[1,6]上至多有3个零点
D.函数y=f(x)在区间[1,2]上无零点
(2)函数f(x)=x3+x-5的零点所在区间为( )
A.(0,1) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,4)
[解析] (1)由表可知,f(2)·f(3)<0,f(3)·f(4)<0,f(4)·f(5)<0.由函数零点存在定理知,函数y=f(x)在区间(2,3),(3,4),(4,5)上分别至少存在一个零点,所以函数y=f(x)在区间[1,6]上的零点至少有3个.虽然f(1)·f(2)>0,但函数y=f(x)在[1,2]上也有可能存在一个或多个零点.
(2)由函数f(x)=x3+x-5可得f(1)=1+1-5=-3<0,f(2)=8+2-5=5>0,
故有f(1)f(2)<0,
根据函数零点存在定理可得,函数f(x)的零点所在区间为(1,2),故选B.
[答案] (1)B (2)B
1.判断函数零点所在区间的三个步骤
(1)代入:将区间端点值代入函数求出相应的函数值;
(2)判断:把所得的函数值相乘,并进行符号判断;
(3)结论:若符号为正且函数在该区间内是单调函数,则在该区间内无零点,若符号为负且函数连续,则在该区间内至少有一个零点.
2.判断函数存在零点的2种方法
(1)方程法:若方程f(x)=0的解可求或能判断解的个数.可通过方程的解来判断函数是否存在零点或判定零点的个数;
(2)图像法:由f(x)=g(x)-h(x)=0,得g(x)=h(x),在同一平面直角坐标系内作出y1=g(x)和y2=h(x)的图像,根据两个图像交点的个数来判定函数零点的个数.
[跟踪训练]
1.已知定义在R上的函数f(x)的图像是连续不断的曲线,且有如下对应值表:
x 1 2 3
f(x) 6.1 2.9 -3.5
那么下列区间一定存在函数f(x)零点的是( )
A.(-∞,1) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,+∞)
解析:选C 定义在R上的函数f(x)的图像是连续不断的曲线,由题表知f(2)·f(3)<0,根据零点存在性定理可知函数f(x)在(2,3)内一定存在零点.
2.在下列区间上,方程x3=3x-1无实数解的是( )
A.(-2,-1) B.(-1,0)
C.(0,1) D.(1,2)
解析:选B 令f(x)=x3-3x+1,
易知f(x)在R上连续,
f(-1)=-1+3+1=3>0,
f(-2)=-8+6+1=-1<0,
f(0)=0-0+1=1>0,
f(1)=1-3+1=-1<0,
f(2)=8-6+1=3>0.
故f(x)在(-2,-1),(0,1),(1,2)上有零点,且三次函数最多3个零点,
故方程x3-3x+1=0在区间(-1,0)上没有零点.故选B.
根据函数零点求参数
[例2] 已知a是实数,函数f(x)=2|x-1|+x-a,若函数y=f(x)有且仅有两个零点,求实数a的取值范围.
[解] 函数f(x)=2|x-1|+x-a有且仅有两个零点,即函数y=2|x-1|+x与y=a有且仅有两个交点.
分别作出函数y=2|x-1|+x与y=a的图像,如图所示.
由图易知,当a>1时,两函数的图像有两个不同的交点,故实数a的取值范围是(1,+∞).
根据函数零点个数求参数值(范围)的方法
已知函数有零点(方程有根)求参数取值范围的方法:
(1)直接法:直接根据题设条件构建关于参数的不等式,通过解不等式确定参数的取值范围;
(2)分离参数法:先将参数分离,然后转化成求函数值域问题加以解决;
(3)数形结合法:先对解析式变形,在同一平面直角坐标系中,画出函数的图像,然后数形结合求解.
[跟踪训练]
函数f(x)=ax2-2x+1,若y=f(x)在区间内有零点,求实数a的取值范围.
解:由f(x)=ax2-2x+1=0得
a=-+=-+1.
若f(x)在内有零点,则f(x)=0在区间内有解,当-≤x<0或0<x≤时,可得a=-+≤0.故a的取值范围为(-∞,0].
二分法
角度一 对二分法概念的理解
[例3] 下列图像与x轴均有交点,其中不能用二分法求函数零点的是( )
[解析] 利用二分法求函数的零点必须满足零点两侧函数值异号,在选项B中,不满足零点两侧函数值异号,不能用二分法求零点.由于A、C、D中零点的两侧函数值异号,故可采用二分法求零点.
[答案] B
二分法是求一般函数的零点的一种通法,使用二分法的前提条件是函数零点的存在性.对“函数在区间[a,b]上连续”的理解如下:不管函数在整个定义域内是否连续,只要找得到包含零点的区间上函数图像是连续的即可.
角度二 用二分法求方程的近似解
[例4] 用二分法求方程2x3+3x-3=0的一个正实数近似解.(精确度为0.1)
[解] 令f(x)=2x3+3x-3,
经计算,f(0)=-3<0,f(1)=2>0,f(0)·f(1)<0,
所以函数f(x)在(0,1)内存在零点,
即方程2x3+3x=3在(0,1)内有解.
取(0,1)的中点0.5,经计算f(0.5)<0,
又f(1)>0,所以方程2x3+3x-3=0在(0.5,1)内有解.
如此继续下去,得到方程的正实数根所在的区间,如表:
(a,b) 中点c f(a) f(b) f
(0,1) 0.5 f(0)<0 f(1)>0 f(0.5)<0
(0.5,1) 0.75 f(0.5)<0 f(1)>0 f(0.75)>0
(0.5,0.75) 0.625 f(0.5)<0 f(0.75)>0 f(0.625)<0
(0.625,0.75) 0.687 5 f(0.625)<0 f(0.75)>0 f(0.687 5)<0
(0.687 5,0.75) |0.687 5-0.75|=0.062 5<0.1
由于|0.687 5-0.75|=0.062 5<0.1,所以0.75可作为方程的一个正实数近似解.
用二分法求函数零点的近似值应遵循的原则
(1)需依据图像估计零点所在的初始区间[m,n](一般采用估计值的方法完成);
(2)取区间端点的中点c,计算f(c),确定有解区间是(m,c)还是(c,n),逐步缩小区间的“长度”,直到区间的两个端点符合精确度要求,终止计算,得到函数零点的近似值.
[跟踪训练]
1.如图是函数f(x)的图像,它与x轴有4个不同的交点.给出下列四个区间,不能用二分法求出函数f(x)的零点近似值的是( )
A.(-2.1,-1) B.(1.9,2.3)
C.(4.1,5) D.(5,6.1)
解析:选B 只有B中的区间所含零点是不变号零点.
2.求函数f(x)=x2-5的负零点.(精确度为0.1)
解:由于f(-2)=-1<0,f(-3)=4>0,
故取区间(-3,-2)作为计算的初始区间,
用二分法逐次计算,列表如下:
区间 中点的值 中点函数近似值
(-3,-2) -2.5 1.25
(-2.5,-2) -2.25 0.062 5
(-2.25,-2) -2.125 -0.484 4
(-2.25,-2.125) -2.187 5 -0.214 8
(-2.25,-2.187 5) -2.218 75 -0.077 1
由于|-2.25-(-2.187 5)|=0.062 5<0.1,
所以函数的一个近似负零点可取-2.25.
二分法实际应用举例
乒乓球是我国的国球,其地位是其他球类无法比拟的.乒乓球是两个半圆的球粘成的,好的乒乓球在黏合时是加热的,所以里面有塑料和胶水的气味.乒乓球虽小,但打时的速度快,变化多,技术要求高,特别是对判断力的锻炼,要求运动员眼疾手快,抓住稍纵即逝的机会,对培养顽强拼搏的精神很有好处.因此,乒乓球已经成为一项世界性、普遍性的体育运动.
现有a个乒乓球,从外观上看完全相同,除了1个乒乓球质量不符合标准外,其余的乒乓球质量均相同.用一架天平,限称b次,把这个“坏乒乓球”找出来,并说明此乒乓球是偏轻还是偏重.
[问题探究]
1.当a=12,b=3时,又该如何称?
提示:第一次,天平左右各放4个乒乓球,有两种情况:
(1)若平,则“坏乒乓球”在剩下的4个乒乓球中.第二次,取剩下的4个乒乓球中的3个乒乓球为一边,取3个好乒乓球为另一边,放在天平上.
①若仍平,则“坏乒乓球”为剩下的4个乒乓球中未取到的那个乒乓球,将此乒乓球与1个好乒乓球放到天平上一看,即知“坏乒乓球”是偏轻还是偏重;
②若不平,则“坏乒乓球”在取出的3个乒乓球之中,且知是轻还是重.任取其中2个乒乓球放在天平上,无论平还是不平,均可确定“坏乒乓球”.
(2)若不平,则“坏乒乓球”在天平上的8个乒乓球中,不妨设右边较重.从右边4个乒乓球中取出3个乒乓球置于一容器内,然后从左面4个乒乓球中取3个乒乓球移入右边,再从外面好乒乓球中取3个乒乓球补入左边.看天平,有三种可能.
①若平,则“坏乒乓球”是容器内3个乒乓球之一且偏重;
②若左边重,“坏乒乓球”已从一边换到另一边.因此,“坏乒乓球”只能是从左边移入右边的3个乒乓球之一,并且偏轻;
③若右边重,据此知“坏乒乓球”未变动位置,而未被移动过的乒乓球只有两个(左右各一),“坏乒乓球”是其中之一(暂不知是轻还是重).
显然对于以上三种情况的任一种,再用一次天平,即可找出“坏乒乓球”,且知其是轻还是重.
2.若“坏乒乓球偏轻”,当a=26时,又该如何称?
提示:将26枚乒乓球平均分成两份,分别放在天平两端,则“坏乒乓球”一定在质量小的那13个乒乓球里面;从这13个乒乓球中拿出1个,然后将剩下的12个乒乓球平均分成两份,分别放在天平两端,若天平平衡,则“坏乒乓球”一定是拿出的那一个,若天平不平衡,则“坏乒乓球”一定在质量小的那6个乒乓球里面;将这6个乒乓球平均分成两份,分别放在天平两端,则“坏乒乓球”一定在质量小的那3个乒乓球里面;从这3个乒乓球中任拿出2个,分别放在天平两端,若天平平衡,则剩下的那一个即是“坏乒乓球”,若天平不平衡,则质量小的那一枚即是“坏乒乓球”.
综上可知,最多称4次就可以发现这个“坏乒乓球”.
[迁移应用]
将“a个乒乓球”改为“从A地到B地的海底电缆有15个接点”,现某接点发生故障,需及时修理,为了尽快找出故障的发生点,则怎样检测最合理?
解:如下图所示,把从A地到B地的海底电缆抽象成一条线段,图中的15个点代表电缆上的15个接点.按照从左到右的顺序将其编号为1,2,3,…,15.先检查最中间的接点,即第8号接点,若此时两端都是通路,则此接点即为故障点,检查完毕;若其中一端为断路,则故障点必在此端.假设此时左端断路,则检查1~7号中间的接点,即第4号接点,若此时两端都是通路,则此接点即为故障点,检查完毕;若其中一端为断路,则故障点必在此端.假设此时左端断路,则检查第2号接点,若此时两端都是通路,则此接点即为故障点;若左端断路,则故障点为第1号接点;若右端断路,则故障点为第3号接点,到此检查完毕.
1.若函数y=f(x)在区间[a,b]上的图像为连续不断的一条曲线,则下列说法中正确的是( )
A.若f(a)f(b)>0,则不存在实数c∈(a,b),使得f(c)=0
B.若f(a)f(b)<0,则存在且只存在一个实数c∈(a,b),使得f(c)=0
C.若f(a)f(b)>0,则有可能存在实数c∈(a,b),使得f(c)=0
D.若f(a)f(b)<0,则有可能不存在实数c∈(a,b),使得f(c)=0
解析:选C 对函数f(x)=x2,f(-1)·f(1)>0,但f(0)=0,故A错误;对于函数f(x)=x3-x,f(-2)·f(2)<0,但f(0)=f(-1)=f(1)=0,故B错误;函数f(x)=x2满足C,故C正确;由函数零点存在定理知D错误.
2.已知函数f(x)的图像是连续不断的,有如下x,f(x)的对应值表:
x 1 2 3 4 5 6
f(x) 15 10 -7 6 -4 -5
则函数f(x)在区间[1,6]上的零点至少有( )
A.2个 B.3个
C.4个 D.5个
解析:选B 由题表可知f(2)·f(3)<0,f(3)·f(4)<0,f(4)·f(5)<0.又f(x)的图像为连续不断的曲线,故f(x)在区间[1,6]上至少有3个零点.
3.下列关于二分法的叙述,正确的是( )
A.用二分法可以求所有函数零点的近似值
B.用二分法求方程近似解时,可以精确到小数点后任一数字
C.二分法无规律可循,无法在计算机上进行
D.二分法只用于求方程的近似解
解析:选B 根据“二分法”求函数零点的方法要求,用二分法求方程的近似解时,可以精确到小数点后任一数字,故选B.
4.用二分法求函数f(x)在区间(a,b)内的唯一零点时,精确度为0.001,则结果计算的条件是( )
A.|a-b|<0.1 B.|a-b|<0.001
C.|a-b|>0.001 D.|a-b|=0.001
解析:选B 由二分法求近似值的步骤(4),其精确度为0.001,应满足的条件为|a-b|<0.001,故选B.
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3.2 函数与方程、不等式之间
的关系函数与方程、不等式之间的关系
新课程标准解读 核心素养
1.结合学过的函数图像,了解函数零点、方程解与不等式的关系 直观想象、数学抽象
2.结合具体连续函数及其图像的特点,了解函数零点存在定理,了解用二分法求函数零点近似值具有一般性 直观想象、数学运算
第一课时 函数的零点、三个“二次”间的关系
路边有一条河,小明从A点走到了B点,观察下列两组图示.
[问题] 哪一组能说明小明的行程一定曾渡过河?
知识点 函数的零点
1.函数零点的概念
一般地,如果函数y=f(x)在实数α处的函数值等于零,即f(α)=0,则称α为函数y=f(x)的零点.
2.二次函数的零点及其与对应方程、不等式解集之间的关系
一般地,由一元二次方程解集的情况可知,对于二次函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0):
(1)当Δ=b2-4ac>0时,方程ax2+bx+c=0的解集中有两个元素x1,x2,且x1,x2是f(x)的两个零点,f(x)的图像与x轴有两个公共点(x1,0),(x2,0);
(2)当Δ=b2-4ac=0时,方程ax2+bx+c=0的解集中只有一个元素x0,且x0是f(x)唯一的零点,f(x)的图像与x轴有一个公共点;
(3)当Δ=b2-4ac<0时,方程ax2+bx+c=0没有实数根,此时f(x)无零点,f(x)的图像与x轴没有公共点.
当a>0时,一元二次方程ax2+bx+c=0的实数根、一元二次不等式ax2+bx+c>0(<0)的解集、二次函数y=ax2+bx+c的图像与二次函数y=ax2+bx+c的零点之间的关系如下表所示:
Δ=b2-4ac Δ>0 Δ=0 Δ<0
ax2+bx+c=0的实数根 x1,2=(其中x1y=ax2+bx+c的图像
y=ax2+bx+c的零点 无零点
ax2+bx+c>0的解集 {x|xx2} {x|x≠x1} R
ax2+bx+c<0的解集 {x|x1类似可得到a<0时的情形.
函数的零点是点吗?
提示:不是,是使f(x)=0的实数x,是方程f(x)=0的根.
1.函数f(x)=2x2-3x+1的零点是( )
A.-,-1 B.,1
C.,-1 D.-,1
解析:选B 方程2x2-3x+1=0的两根分别为x1=1,x2=,所以函数f(x)=2x2-3x+1的零点是,1.
2.方程x2-4x-5=0的解集为________,不等式x2-4x-5<0的解集为________.
答案:{-1,5} (-1,5)
求函数的零点
[例1] 判断下列函数是否存在零点,如果存在,请求出:
(1)f(x)=;
(2)f(x)=x2+2x+4.
[解] (1)令=0,解得x=-3,所以函数f(x)=的零点是x=-3.
(2)令x2+2x+4=0,由于Δ=22-4×1×4=-12<0,
所以方程x2+2x+4=0无实数解,
所以函数f(x)=x2+2x+4不存在零点.
求函数y=f(x)的零点的方法
(1)求函数f(x)的零点就是求方程f(x)=0的解,求解时注意函数的定义域;
(2)已知x0是函数f(x)的零点,则必有f(x0)=0.
[跟踪训练]
1.函数f(x)=的零点为________.
解析:当x<0时,x+2=0,则x=-2.
当x>0时,x2-1=0,则x=1,x=-1(舍).
所以函数f(x)的零点为-2和1.
答案:-2和1
2.已知函数f(x)=x2+3(m+1)x+n的零点是1和2,则mn=________.
解析:因为f(x)=x2+3(m+1)x+n的零点为1和2,
所以1和2是方程x2+3(m+1)x+n=0的两个实数解,
所以解得
所以mn=(-2)2=4.
答案:4
二次函数的零点及其与对应方程、不等式解集之间的关系
[例2] (链接教科书第114页例4)分别画出下列函数的图像,并指出函数值y>0,y=0,y<0时自变量x的取值.
(1)y=x2+x-2;
(2)y=x2+6x+9;
(3)y=2x2-4x+4.
[解] (1)作出函数的图像,如图①所示,由图可知:当y>0时,x<-2或x>1;当y=0时,x=-2或x=1;当y<0时,-2<x<1.
(2)作出函数的图像,如图②所示,由图可知:当y>0时,x≠-3;当y=0时,x=-3;当y<0时,符合题意的x不存在.
(3)作出函数的图像,如图③所示,由图可知:当y>0时,x∈R;当y=0时,符合题意的x不存在;当y<0时,符合题意的x不存在.
一元二次方程ax2+bx+c=0(a>0)的根就是二次函数的图像与x轴交点的横坐标.一元二次不等式ax2+bx+c>0(a>0)的解集,即二次函数y=ax2+bx+c(a>0)中满足y>0时的自变量x组成的集合,即二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的图像在x轴上方时点的横坐标x的集合.
[跟踪训练]
1.若不等式f(x)=ax2-x-c>0的解集为(-2,1),则函数y=f(x)的图像为( )
解析:选B 因为不等式f(x)的解集为(-2,1),所以a<0,排除C、D,又与坐标轴交点的横坐标为-2,1,故选B.
2.不等式组的解集为________.
解析:由
得所以0<x≤1或2≤x<3.
答案:{x|0<x≤1或2≤x<3}
用函数零点法求一元高次不等式的解集
[例3] (链接教科书第114页例5)求函数f(x)=2(x2-3x+2)(x+1)的零点,并作出函数图像的示意图,写出不等式f(x)≥0和f(x)<0的解集.
[解] 令f(x)=0,即2(x-1)(x-2)(x+1)=0,得函数的零点为-1,1,2.函数的定义域被这三个点分成了四部分,每一部分函数值的符号如表所示:
x (-∞,-1) (-1,1) (1,2) (2,+∞)
f(x) - + - +
f(x)的示意图如图:
∴f(x)≥0的解集为[-1,1]∪[2,+∞),f(x)<0的解集为(-∞,-1)∪(1,2).
解高次不等式的基本方法
(1)将高次不等式f(x)<0(>0)中的多项式f(x)分解成若干个不可约因式的积,根据符号法则,把它等价转化为两个或多个不等式(组),于是原不等式的解集就是各不等式(组)解集的并集.
(2)穿针引线法:
①将不等式转化为一端为零的形式,如f(x)>0或f(x)<0等;
②对f(x)进行因式分解,使各因式为一次因式或二次不可约因式;
③求出各因式对应方程的实数根,并在数轴上依次标出,注意点的虚实;
④若最高次项的系数为正,则自最右端上方起依次穿过各根画出曲线;若最高次项的系数为负,则自最右端下方起依次穿过各根画出曲线,遇奇次重根穿过,遇偶次重根穿而不过(即奇过偶不过);
⑤记数轴上方为正,下方为负,根据不等式符号写出解集.
上述步骤可以概述为:首正右上翘,首负右下掉;奇过偶不过,引线解知道.
[跟踪训练]
已知函数f(x)=x(x-2)(x+3).
(1)求f(x)的零点并画出其图像示意图;
(2)写出f(x)<0的解集.
解:(1)令f(x)=0,即x(x-2)(x+3)=0,得函数的零点是-3,0,2.
f(x)的示意图如图.
(2)函数的定义域被零点分成了四部分,每一部分函数值的符号如表所示:
x (-∞,-3) (-3,0) (0,2) (2,+∞)
f(x) - + - +
∴f(x)<0的解集为(-∞,-3)∪(0,2).
一元二次方程根的分布问题
[例4] 已知关于x的一元二次方程x2+2mx+2m+1=0.若方程有两根,其中一根在区间(-1,0)内,另一根在区间(1,2)内,求m的取值范围.
[解] 令f(x)=x2+2mx+2m+1,依题意得函数f(x)=x2+2mx+2m+1的图像与x轴的交点分别在区间(-1,0)和(1,2)内,画出图像如图所示:
由图像得即
即m的取值范围是.
解一元二次方程根的分布问题一般从四个方面考虑:
(1)抛物线开口方向;
(2)一元二次方程根的判别式;
(3)对应区间端点函数值的符号;
(4)抛物线的对称轴与区间端点的位置关系.
[跟踪训练]
设二次函数f(x)=x2+ax+a,方程f(x)-x=0的两根x1和x2满足0<x1<x2<1,求实数a的取值范围.
解:令g(x)=f(x)-x=x2+(a-1)x+a,
则由题意可得解得0<a<3-2.
故实数a的取值范围是(0,3-2).
1.函数f(x)=x2-3x+2的零点是( )
A.(1,0) B.(2,0)
C.(1,0)与(2,0) D.1与2
解析:选D 零点是数而不是点.故选D.
2.函数y=x2-bx+1有一个零点,则b的值为( )
A.2 B.-2
C.±2 D.3
解析:选C 因为函数有一个零点,所以Δ=b2-4=0,所以b=±2.
3.下列图像表示的函数中没有零点的是( )
解析:选A 函数没有零点就是函数的图像与x轴没有交点,故选A.
4.不等式(x+1)(x2-9)≥0的解集是________.
解析:原不等式可化为(x+1)(x+3)(x-3)≥0,则对应方程的三个实数根分别为-1,-3,3.
如图所示,在数轴上标出三个实数根,从右上方开始依次穿过.由图可知不等式(x+1)·(x2-9)≥0的解集为{x|-3≤x≤-1或x≥3}.
答案:{x|-3≤x≤-1或x≥3}
5.已知函数f(x)=x2-bx+3.
(1)若f(0)=f(4),求函数f(x)的零点;
(2)若函数f(x)的一个零点大于1,另一个零点小于1,求b的取值范围.
解:(1)由f(0)=f(4)得3=16-4b+3,即b=4,所以f(x)=x2-4x+3,令f(x)=0,即x2-4x+3=0得x1=3,x2=1.
所以f(x)的零点是1和3.
(2)因为f(x)的零点一个大于1,另一个小于1,如图.
需f(1)<0,即1-b+3<0,所以b>4.
故b的取值范围为(4,+∞).
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