首页
高中语文
高中数学
高中英语
高中物理
高中化学
高中历史
高中道德与法治(政治)
高中地理
高中生物
高中音乐
高中美术
高中体育
高中信息技术
高中通用技术
资源详情
高中数学
高考专区
一轮复习
《高考快车道》2026版高三一轮总复习数学(基础版)21 第二章 第10课时 函数的零点与方程的解 课件
文档属性
名称
《高考快车道》2026版高三一轮总复习数学(基础版)21 第二章 第10课时 函数的零点与方程的解 课件
格式
pptx
文件大小
5.0MB
资源类型
试卷
版本资源
通用版
科目
数学
更新时间
2025-07-03 09:21:46
点击下载
图片预览
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
文档简介
(共79张PPT)
第二章 函数
第10课时 函数的零点与方程的解
[考试要求] 1.理解函数的零点与方程的解的联系.
2.理解函数零点存在定理,并能简单应用.
3.了解用二分法求方程的近似解.
考点一 判定函数零点所在区间
1.函数的零点
(1)函数零点的概念
对于一般函数y=f (x),我们把使f (x)=0的______叫做函数y=f (x)的零点.
(2)三个等价关系
实数x
(3)函数零点存在定理
连续不断
<
f (c)=0
2.二分法的定义
对于在区间[a,b]上图象连续不断且f (a)f (b)<0的函数y=f (x),通过不断地把它的零点所在区间一分为二,使所得区间的两个端点逐步逼近零点,进而得到零点近似值的方法叫做二分法.
提醒:(1)若连续不断的函数f (x)在定义域上是单调函数,则f (x)至多有一个零点.函数的零点不是一个“点”,而是方程f (x)=0的实根.
(2)由函数y=f (x)(图象是连续不断的)在闭区间[a,b]上有零点不一定能推出f (a)·f (b)<0,如图所示,所以“f (a)·f (b)<0”是“y=
f (x)在闭区间[a,b]上有零点”的充分不必要条件.
[典例1] (1)(2025·湖北荆州模拟)若x0是方程的根,则x0属于区间( )
A. B.
C. D.
(2)(人教A版必修第一册P155习题4.5T2改编)已知函数f (x)=e-x-2x-5的零点位于区间(m,m+1)(m∈Z)上,则m=( )
A.-2 B.-1
C.0 D.1
√
√
(1)C (2)A [(1)构造函数f (x)=-,
易知函数f (x)在R上单调递减,且函数f (x)的图象是一条连续不断的曲线,易知f (0)=-0=1>0,f =->0,
f =-<0,结合选项,因为f ·f <0,
故函数f (x)的零点所在的区间为,
即方程的根x0属于区间.
(2)因为函数f (x)=e-x-2x-5是连续的减函数,f (-2)=e2-1>0,
f (-1)=e-3<0,所以f (-2)·f (-1)<0,函数f (x)=e-x-2x-5的零点位于区间(-2,-1),即(m,m+1)上,又m∈Z,所以m=
-2.]
反思领悟 本例(1)解决的关键是将方程根所在的区间转化为函数
f (x)=的零点所在区间,利用零点存在定理对所给选项一一验证即可.本例(2)根据“三个等价关系”解答:①f (x)=e-x-2x-5的零点就是e-x-2x-5=0的根,即y=e-x与y=2x+5图象的交点;②画出函数y=e-x=和y=2x+5的图象,初步判断图象交点所在区间(定性);③利用零点存在定理求m(定量).
巩固迁移1 (1)(2025·湖南长沙模拟)设函数f (x)=x-ln x,则函数y=f (x)( )
A.在区间,(1,e)内均有零点
B.在区间,(1,e)内均无零点
C.在区间内有零点,在区间(1,e)内无零点
D.在区间内无零点,在区间(1,e)内有零点
√
(2)用二分法求函数f (x)=log3(2x+4)-在区间(-1,0)内的零点近似值,至少经过________次二分后精确度达到0.1.( )
A.2 B.3
C.4 D.5
(1)D (2)C [(1)令f (x)=0得x=ln x.
作出函数y=x和y=ln x的图象,如图,
显然y=f (x)在内无零点,在(1,e)内有零点.
√
(2)∵开区间(-1,0)的长度等于1,
每经过一次操作,区间长度变为原来的一半,
经过n次操作后,区间长度变为,
故有<0.1,解得n≥4,
∴至少经过4次二分后精确度达到0.1.]
考点二 确定函数零点个数
函数零点个数的判断方法
(1)直接求零点;
(2)用零点存在定理再结合函数的单调性确定零点个数;
(3)利用函数图象的交点个数判断.
[典例2] (1)函数f (x)=的零点个数为( )
A.3 B.2
C.1 D.0
(2)函数f (x)=ln x+x2-3的零点个数为________.
√
1
(1)B (2)1 [(1)由f (x)=0得,
或
解得x=-2或x=e.
因此函数f (x)共有2个零点.
故选B.
(2)令f (x)=0,可得方程ln x+x2-3=0,即ln x=3-x2,
故原函数的零点个数即为函数y=ln x与y=3-x2图象的交点个数.
在同一平面直角坐标系中作出两个函数的大致图象(如图).
由图可知,函数y=3-x2与y=ln x的图象只有一个交点,
故函数f (x)=ln x+x2-3只有一个零点.]
反思领悟 在本例(1)中,可根据零点的定义直接计算函数零点,进而得出零点个数;本例(2)中,求函数f (x)=ln x+x2-3的零点个数,转化为函数y=3-x2与y=ln x图象的交点个数,作出图象后观察其交点个数即可.
巩固迁移2 已知函数f (x)=则函数g(x)=f (x)-的零点个数为( )
A.0 B.1
C.2 D.3
√
C [当x≤0时,令g(x)=-=0,解得x=1,舍去;当x>0时,令g(x)=|log2x|-=0,解得x=或x=,满足x>0,所以x=或x=.
综上,函数g(x)=f (x)-的零点个数为2.]
考点三 函数零点的应用
考向1 根据函数零点个数求参数
[典例3] (2024·新高考Ⅱ卷)设函数f (x)=a(x+1)2-1,g(x)=cos x+2ax.当x∈(-1,1)时,曲线y=f (x)与y=g(x)恰有一个交点.则
a=( )
A.-1 B.
C.1 D.2
√
D [法一:令f (x)=g(x),
即a(x+1)2-1=cos x+2ax,可得ax2+a-1=cos x,
令F (x)=ax2+a-1,G(x)=cos x,
原题意等价于当x∈(-1,1)时,曲线y=F (x)与y=G(x)恰有一个交点,
注意到F (x),G(x)均为偶函数,可知该交点只能在y轴上,
可得F (0)=G(0),即a-1=1,解得a=2.
若a=2,令F (x)=G(x),可得2x2+1-cos x=0,
因为x∈(-1,1),则2x2≥0,1-cos x≥0,当且仅当x=0时,等号同时成立,
可得2x2+1-cos x≥0,当且仅当x=0时,等号成立,
则方程2x2+1-cos x=0有且仅有一个实根0,即曲线y=F (x)与y=G(x)恰有一个交点,
所以a=2符合题意.
综上所述,a=2.
法二:令h(x)=f (x)-g(x)=ax2+a-1-cos x,x∈(-1,1),
原题意等价于h(x)有且仅有一个零点,
因为h(-x)=a(-x)2+a-1-cos (-x)=ax2+a-1-cos x=h(x),
则h(x)为偶函数,根据偶函数的对称性可知h(x)的零点只能为0,
即h(0)=a-2=0,解得a=2.
若a=2,则h(x)=2x2+1-cos x,x∈(-1,1),又因为2x2≥0,1-cos x≥0,当且仅当x=0时,等号同时成立,可得h(x)≥0,当且仅当x=0时,等号成立,即h(x)有且仅有一个零点0,
所以a=2符合题意.
故选D.]
反思领悟 本例中,解决的关键是根据偶函数图象的特征判定y=
f (x)与y=g(x)何时恰有一个交点.若按原函数的关系来研究曲线的交点,问题会很复杂,可将y=f (x)和y=g(x)合并后再重新组合,借助偶函数来求解.
巩固迁移3 (2025·济南模拟)已知函数f (x)=若函数g(x)=f (x)-m有三个零点,则实数m的取值范围是( )
A.(1,2] B.(1,2)
C.(0,1) D.[1,+∞)
√
A [因为函数g(x)=f (x)-m有三个零点,所以函数y=f (x)的图象与直线y=m有三个不同的交点,作出函数f (x)的图象如图所示.由图可知,1
考向2 根据函数零点的范围求参数
[典例4] 函数f (x)=2x--a的零点在区间(1,2)内,则实数a的取值范围是( )
A.0
C.1
√
A [因为函数y=2x,y=-在(0,+∞)上均单调递增,所以函数
f (x)=2x--a在(0,+∞)上单调递增,由函数f (x)=2x--a的零点在区间(1,2)内,得解得0
反思领悟 本例解题的关键是先判断函数的单调性,再结合零点存在定理,解即得a的取值范围.
巩固迁移4 函数f (x)=2alog2x+a·4x+3在区间上有零点,则实数a的取值范围是( )
A.a<- B.a<-
C.-
√
D [当a=0时,f (x)=3,不符合题意;
当a>0时,由于函数y=2alog2x,y=a·4x+3在上均单调递增,此时函数f (x)在上单调递增;
当a<0时,由于函数y=2alog2x,y=a·4x+3在上均单调递减,此时函数f (x)在上单调递减.
因为函数f (x)在区间上有零点,所以f f (1)<0,
即3(4a+3)<0,解得a<-.]
形如y=f (g(x))的复合函数(称此函数为嵌套函数)零点相关问题综合性较强,难度稍大,主要涉及判断函数零点的个数或范围.对于嵌套函数的零点,通常先“换元解套”,将复合函数拆解为两个相对简单的函数,借助函数的图象、性质求解.
[典例] 函数f (x)=若函数g(x)=f ( f (x))-a有三个不同的零点,则实数a的取值范围是___________.
[-1,+∞) [设t=f (x),令f ( f (x))-a=0,则a=f (t).
在同一坐标系内作y=a,y=f (t)的图象(如图).
[-1,+∞)
当a<-1时,y=a与y=f (t)的图象有一个交点,不符合题意;
当a≥-1时,y=a与y=f (t)的图象有两个交点.
设交点的横坐标为t1,t2(不妨设t2>t1),则t1<-1,t2≥-1.
当t1<-1时,t1=f (x)有一解;
当t2≥-1时,t2=f (x)有两解.
综上,当a≥-1时,函数g(x)=f ( f (x))-a有三个不同的零点.]
反思领悟 该类问题考查复合函数的零点的判断,利用换元法和数形结合思想是解决本类问题的关键.含参数的嵌套函数方程,应注意让参数的取值“动起来”,抓临界位置,动静结合,如本例由y=a与y=f (t)的图象,确定t1,t2的取值范围,进而由y=f (x)与y=t的图象确定零点的个数.
应用体验 (1)已知函数f (x)=则方程f ( f (x))=1的
实数根的个数为( )
A.7 B.5
C.3 D.2
(2)已知f (x)=|3x-1|+2,若关于x的方程-(2+a)f (x)+2a=0有三个实根,则实数a的取值范围是( )
A.1
2
C.2
3
√
√
(1)B (2)C [(1)令f (x)=t,则f (t)=1.
①当t≤2时,2|t|-1=1,∴2|t|=2,∴|t|=1,即t=±1.
②当t>2时,=1,∴t=3.
画出函数f (x)的图象,如图所示,若t=-1,即f (x)=-1,无解;
若t=1,直线y=t=1与y=f (x)的图象有3个交点,
即f ( f (x))=1有3个不同实根;
若t=3,直线y=t=3与y=f (x)的图象有2个交点,
即f ( f (x))=1有2个不同实根.
综上所述,方程f ( f (x))=1的实数根的个数为5.故选B.
(2)因为[f (x)]2-(2+a)f (x)+2a=0,所以f (x)=2或f (x)=a,作出函数f (x)的图象如图所示,由图可得f (x)=2有一个实根0,所以要使
f (x)=a有两个不同非零实根,只需2
随堂练习
√
1.(人教A版必修第一册P155习题4.5T4改编)函数y=-ln x的零点所在区间是( )
A.(3,4) B.(2,3)
C.(1,2) D.(0,1)
B [因为函数的定义域为(0,+∞),且函数y=在(0,+∞)上单调递减,y=-ln x在(0,+∞)上单调递减,所以函数y=-ln x在(0,+∞)上是减函数.又当x=2时,y=-ln 2>0;当x=3时,y=1-
ln 3<0,两函数值异号,所以函数y=-ln x的零点所在区间是(2,3).]
2.(2025·重庆模拟)函数f (x)=ex+x-3在区间(0,1)上的零点个数是( )
A.0 B.1
C.2 D.3
√
B [由题知函数f (x)是增函数.根据函数零点存在定理及f (0)=
-2<0,f (1)=e-2>0,f (0)·f (1)<0,可知函数f (x)在区间(0,1)上有且只有一个零点.故选B.]
3.已知函数f (x)=若函数g(x)=f (x)-m有3个零点,则实数m的取值范围是( )
A.(-∞,0) B.
C.(1,+∞) D.(0,1)
√
D [令g(x)=f (x)-m=0,得f (x)=m,根据分段函数f (x)的解析式,作出函数f (x)的图象,如图所示.由题可知函数y=f (x)的图象和直线y=m有3个交点,根据图象可得实数m的取值范围是(0,1).]
4.已知函数f (x)=g(x)=f (x)-x+a,若g(x)存在3个零点,则实数a的取值范围为________.
[函数g(x)=f (x)-x+a存在3个零点,等价于函数f (x)的图象与y=x-a的图象有3个交点.画出函数f (x)和y=x-a的图象如图所示.根据图象易知,要使函数f (x)和y=x-a的图象有3个交点,则-<-a≤0,即0≤a<.]
【教用·备选题】
1.(2025·毕节市模拟)已知x1是函数f (x)=ex+x-2的零点,x2是函数g(x)=e4-x-x+2的零点,则x1+x2的值为( )
A.3 B.4
C.5 D.6
√
B [因为x1是函数f (x)=ex+x-2的零点,
所以+x1-2=0,即=2-x1.
因为x2是函数g(x)=e4-x-x+2的零点,
所以-x2+2=0,即=x2-2.令t=4-x2,
则x2=4-t,所以et=4-t-2=2-t,所以=et,
即x1=t=4-x2,所以x1+x2=4.
故选B.]
2.(2024·六安市金安区期末)若函数f (x)=若关
于x的方程f 2(x)+(1-a)f (x)-a=0恰有两个不同实数根,则实数a的取值范围为( )
A.(0,3) B.[1,3)
C.(1,3) D.[1,3]
√
B [由题意可得,[f (x)-a][f (x)+1]=0,
∴f (x)=a 或f (x)=-1,
画出函数f (x)的图象如图所示,
观察可得,f (x)=-1没有实数根,
则原问题转化为方程f (x)=a有两个不同的实数根,
注意到函数的最大值为f (2)=3,
故1≤a<3,即实数a的取值范围是[1,3).故选B.]
3.(多选)(2025·福建三明模拟)已知a是方程ex+x-4=0的实根,则下列各数为正数的是( )
A.a2-2a B.ea-2
C.ln a D.a2-a3
√
√
BC [令f (x)=ex+x-4,x∈R,因为y=ex与y=x-4在R上均单调递增,
所以f (x)在R上单调递增,又因为f (1)=e-3<0,f (2)=e2-2>0,
所以函数y=f (x)只有一个零点,且位于区间(1,2),所以a∈(1,2).
对于A,由二次函数的性质可知当a∈(1,2)时,a2-2a<0,不符合题意;
对于B,当a∈(1,2)时,ea∈(e,e2),
所以ea-2>e-2>0,符合题意;
对于C,当a∈(1,2)时,由对数函数的性质可知ln a>0,满足题意;
对于D,当a∈(1,2)时,a2-a3=a2(1-a)<0,不符题意.
故选BC.]
4.(多选)(2025·青海模拟)设函数f (x)=若函
数g(x)=f (x)-a恰有2个零点,则实数a的值可能为( )
A. B.
C. D.3
√
√
AC [令g(x)=f (x)-a=0,得f (x)=a,
即直线y=a与y=f (x)的图象有两个交点,
由题意可知,当x<1时,f (x)=2x+1单调递增,且2x+1>1.
当x≥1时,f (x)=单调递减,
作出f (x)的大致图象,如图所示.
由图可知,当a∈(1,3)时,
g(x)=f (x)-a恰有2个零点.
故选AC.]
课后习题(十五) 函数的零点与方程的解
1.(人教A版必修第一册P144练习T1改编)已知函数f (x)在区间[a,b]上单调,且图象是连续不断的,若f (a)f (b)<0,则方程f (x)=0在区间[a,b]上( )
A.至少有一实数解 B.至多有一实数解
C.没有实数解 D.必有唯一的实数解
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
D [∵f (x)为连续函数,且f (a)f (b)<0,
∴函数f (x)在区间[a,b]上至少有一个零点,
∵函数f (x)在区间[a,b]上单调,∴函数f (x)在区间[a,b]上至多有一个零点,
故函数f (x)在区间[a,b]上有且只有一个零点,即方程f (x)=0在区间[a,b]内必有唯一的实数解.]
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
2.(北师大版必修第一册P131例1改编)函数f (x)=x+log2x的零点所在的区间为( )
A. B.
C. D.
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
B [f (x)=x+log2x在(0,+∞)上单调递增,
f =+log2=-log23<-log22
=-<0,f =+log2=-<0,
f =+log2=-log23==(log232-log227)>0,则函数f (x)=x+log2x的零点所在的区间为.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
3.(人教A版必修第一册P143例1改编)函数f (x)=2x|log2x|-1的零点个数为( )
A.0 B.1
C.2 D.4
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
C [令f (x)=0,得|log2x|=,在同一平面直角坐标系中分别作出函数y=|log2x|与y=的图象如图所示,由图可知,函数y=|log2x|与y=的图象有2个交点,即函数f (x)有2个零点.故选C.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
4.(多选)(人教A版必修第一册P160复习参考题4T4改编)已知函数f (x)=对于方程f (x)=k(k<0),下列说法正确的是
( )
A.当k<-4时,f (x)=k有1个解
B.若f (x)=k有2个解,则k>-3
C.当-4
D.f (x)=k可能有4个解
√
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
AC [作出f (x)的图象与直线y=k,如图.
由图象可知,
当k<-4时,f (x)=k有1个解,A正确;
当k=-4或k>-3时,f (x)=k有2个解,B错误;
当-4
f (x)=k不可能有4个解,D错误.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
5.(2024·北京学业考试)函数f (x)=x(x2+1)的零点为( )
A.-1 B.0
C.1 D.2
√
B [令f (x)=x(x2+1)=0,则x=0,
即函数f (x)=x(x2+1)的零点为0.故选B.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
6.(2024·广州越秀区期末)函数f (x)=x+ln x-5的零点所在的一个区间是( )
A.(0,1) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,4)
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
D [由题意,x>0,函数f (x)=x+ln x-5在定义域上单调递增,
f (1)=1+ln 1-5=-4<0,f (2)=2+ln 2-5<2+ln e-5=-2<0,
f (3)=3+ln 3-5<3+ln e2-5=0,f (4)=4+ln 4-5>4+ln e-5=0,
∴零点所在的一个区间是(3,4).故选D.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
7.(2025·漯河模拟)函数f (x)=ln x+x2+a,则“a<-1”是“函数f (x)在(1,e)上存在零点”的( )
A.充分不必要条件
B.充要条件
C.必要不充分条件
D.既不充分也不必要条件
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
C [因为f (x)=ln x+x2+a,x>0,y=ln x和y=x2在(0,+∞)上单调递增,所以f (x)=ln x+x2+a在(0,+∞)上单调递增,
当函数在(1,e)上存在零点时,则有
解得-1-e2<a<-1,又因为(-1-e2,-1) (-∞,-1),
所以“a<-1”是“函数f (x)在(1,e)上存在零点”的必要不充分条件.
故选C.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
8.(2025·渭南模拟)函数f (x)=3x|log2x|-1的零点个数为( )
A.0 B.1
C.2 D.3
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
C [函数f (x)=3x|log2x|-1的零点,
即3x|log2x|-1=0的解,
即|log2x|=的解,
即y=|log2x|与y=图象的交点,如图所示,
从函数图象可知,y=|log2x|与y=的图象有2个交点,即函数f (x)的零点个数为2.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
9.(2024·北京通州区期末)已知函数f (x)=若g(x)
=f (x)-a有3个零点,则a的取值范围为( )
A.(-1,0) B.
C. D.∪{-1}
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
B [设h(x)=(x>0),则h′(x)=,
令h′(x)>0,解得0<x<e,令h′(x)<0,解得x>e,
所以函数h(x)在(0,e)单调递增,在(e,+∞)单调递减.
所以h(x)max=.因为g(x)=f (x)-a=0,
所以f (x)=a有三个根.
作出函数y=f (x)和y=a的图象如图所示,
所以a的取值范围为.故选B.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
10.(2025·广东模拟)若函数f (x)=|2x-3|-1-m只有1个零点,则m的取值范围是_________________.
[2,+∞)∪{-1}
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
[2,+∞)∪{-1} [由f (x)=|2x-3|-1-m=0,得|2x-3|-1=m.
设函数g(x)=|2x-3|-1=
作出g(x)的大致图象,如图所示.
由图可知,m的取值范围是[2,+∞)∪{-1}.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
11.(2025·天津红桥区模拟)对实数a和b,定义运算“ ”:a b=设函数f (x)=(x2-2) (x-x2),x∈R,若函数y=f (x)+c的图象与x轴恰有两个公共点,则实数c的取值范围是_________
____________.
∪
[2,+∞)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
∪[2,+∞) [∵a b=
∴函数f (x)=(x2-2) (x-x2)=
由图可知,当-c∈(-∞,-2],
即c∈∪[2,+∞)时,
函数f (x) 与y=-c的图象有两个公共点,
∴实数c的取值范围是∪[2,+∞).]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
12.(2025·海南模拟)已知函数f (x)是定义域为R的奇函数,当x>0时,f (x)=x2-2x.
(1)求出函数f (x)在R上的解析式;
(2)画出函数f (x)的图象,并写出单调区间;
(3)若y=f (x)的图象与y=m有3个交点,求实数m的取值范围.
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
[解] (1)①由于函数f (x)是定义域为R的奇函数,f (0)=0;
②当x<0时,-x>0,因为f (x)是奇函数,
所以f (-x)=-f (x).
所以f (x)=-f (-x)=-[(-x)2+2x]=-x2-2x,
综上,函数f (x)在R上的解析式为
f (x)=
(2)图象如图所示,
单调递增区间为(-∞,-1),(1,+∞),单调递减区间为(-1,1).
(3)因为方程f (x)=m有三个不同的解,由图象可知,满足题意的m的取值范围为(-1,1).
谢 谢 !
点击下载
同课章节目录
点击下载
VIP下载