重点解读
1.进一步应用函数零点存在定理,已知零点(方程的解)的情况求参数范围(逻辑推理、数学运算). 2.掌握一元二次方程的根的分布情况(直观想象、数学运算).
一、根据零点情况求参数值(范围)
角度1 已知零点区间求参数范围
【例1】 函数f(x)=2x+log2(x-1)-的零点在区间(2,3)内,则实数a的取值范围为( )
A. B.(4,18)
C.(8,9) D.(8,18)
解析:D 函数f(x)=2x+log2(x-1)-在定义域(1,+∞)上连续且单调递增,已知函数零点在区间(2,3)内,则f(2)<0,f(3)>0,解得a∈(8,18).故选D.
角度2 已知零点个数求参数
【例2】 已知函数f(x)=a·9x+3x-2.
(1)当a=1时,求函数f(x)的零点;
解:当a=1时,f(x)=9x+3x-2=+3x-2=(3x+2)(3x-1),
令f(x)=0,则3x-1=0,解得x=0,
∴f(x)有唯一零点x=0.
(2)若函数f(x)恰好有两个零点,求实数a的取值范围.
解:令f(x)=0,则a==2×-,
令=t,∵>0,∴t>0,令g(t)=2t2-t(t>0),
∵f(x)恰好有两个零点,∴y=a与g(t)图象有两个不同的交点,
∵y=g(t)=2t2-t的对称轴为t=-=,开口向上,∴g(t)min=2×-=-,
又当t=0时,g(0)=0,g(t)图象如图所示,
∴当-<a<0时,y=a与g(t)有两个不同的交点,即f(x)恰好有两个零点,
∴实数a的取值范围为.
【规律方法】
已知函数有零点(方程有根)求参数值(范围)的方法
(1)直接法:直接求解方程得到方程的根,再通过解不等式确定参数范围;
(2)分离参数法:先将参数分离,转化成求函数的值域问题加以解决;
(3)数形结合法:先对解析式变形,进而构造两个函数,然后在同一平面直角坐标系中画出两个函数的图象,利用数形结合的方法求解.
训练1 (1)已知函数f(x)=20·3-x-x的零点x0∈(k,k+1),k∈Z,则k=2;
解析:因为函数y=3-x为R上的减函数,故函数f(x)=20·3-x-x为R上的减函数,又f(2)=20·3-2-2=-2=>0,f(3)=20·3-3-3=-3<0,故f(x)=20·3-x-x在(2,3)上有唯一零点,结合题意可知k=2.
(2)已知函数f(x)=g(x)=f(x)-m,若函数g(x)有三个零点,则m的取值范围是(0,1).
解析:由题得y=f(x)与y=m的图象有三个交点,作出函数y=f(x)的图象如图所示,
当x=e时,f(e)=1,则m的取值范围是0<m<1.
二、一元二次方程根的分布问题
【例3】 已知关于x的方程x2+2(m-1)x+2m+6=0.
(1)若方程有两个实根α,β,且满足0<α<1<β<4,求实数m的取值范围;
解:设f(x)=x2+2(m-1)x+2m+6,
f(x)的大致图象如图1所示,
∴
解得-<m<-,
∴实数m的取值范围为.
(2)若方程至少有一个正根,求实数m的取值范围.
解:方程至少有一个正根,则有三种可能的情况,
①有两个正根,此时如图2,可得
即∴-3<m≤-1.
②有一个正根,一个负根,此时如图3,可得f(0)<0,得m<-3.
③有一个正根,另一根为0,此时如图4,可得∴m=-3.
综上所述,当方程至少有一个正根时,实数m的取值范围为(-∞,-1].
【规律方法】
一元二次方程根的分布问题可转化为二次函数的图象与x轴交点的情况,先将函数草图上下平移,确定根的个数,用判别式限制,再左右平移,确定对称轴有无超过区间,或是根据根的正负情况,用根与系数的关系进行限制.
训练2 (1)已知关于x的方程x2-2x+m=0的两根同号,则m的取值范围是( C )
A.m≤1 B.m≤0
C.0<m≤1 D.0≤m≤1
解析:关于x的方程x2-2x+m=0的两根同号,则判别式大于等于0且两根之积大于零,则有解得0<m≤1,故选C.
(2)已知二次函数y=x2-6x+m的两个零点都在区间[2,+∞)内,则实数m的取值范围是( C )
A.(-∞,9) B.(8,9)
C.[8,9) D.(8,+∞)
解析:设f(x)=x2-6x+m,因为二次函数y=x2-6x+m的两个零点都在区间[2,+∞)内,所以则即故实数m的取值范围是[8,9).故选C.
1.已知2是函数f(x)=xn-8(n为常数)的零点,且f(m)=56,则m的值为( )
A.-3 B.-4
C.4 D.3
解析:C 因为2是函数f(x)=xn-8(n为常数)的零点,所以2n=8,得n=3,所以f(x)=x3-8,因为f(m)=56,所以m3-8=56,得m=4,故选C.
2.若函数f(x)=mx-m+1在区间[0,1]上无零点,则m的取值范围为( )
A.0<m<1 B.m>1
C.m<0 D.m<1
解析:D 当m=0时,则f(x)=1,此时f(x)无零点,符合题意;当m≠0时,令f(x)=0,则x=,故x=<0或x=>1,解得0<m<1或m<0,综上可知f(x)=mx-m+1在区间[0,1]上无零点,则m<1,故选D.
3.若函数f(x)=x3+ax2+bx+c有三个零点0,1,x0,且x0∈(1,2),则a的取值范围是( )
A.(-2,0) B.(1,2)
C.(2,3) D.(-3,-2)
解析:D 因为函数f(x)=x3+ax2+bx+c有三个零点0,1,x0,所以解得所以f(x)=x3+ax2+(-1-a)x=x(x-1)(x+a+1),所以x0=-1-a,又x0∈(1,2),所以1<-1-a<2,解得-3<a<-2.
4.已知函数f(x)=若函数y=f(x)-m2有两个不同的零点,则实数m的取值范围为( )
A.(0,1) B.{-1,0,1}
C.[0,1] D.{0,1}
解析:B 由y=f(x)-m2有两个不同的零点,即方程f(x)=m2有两个不同的解,即函数y=f(x)与y=m2的图象有两个不同的交点,画出函数y=f(x)的图象,如图所示,结合图象可得m2=1或m2=0,解m=±1或m=0,即m∈{-1,0,1}.故选B.
5.已知f(x)=(x-a)(x-b)-2的零点为α,β,那么a,b,α,β大小关系可能是( )
A.α<a<b<β B.a<α<β<b
C.a<α<b<β D.α<a<β<b
解析:A 由题意:f(x)=(x-a)(x-b)-2的零点为α,β,则f(α)=0,f(β)=0,令g(x)=(x-a)(x-b),则g(a)=0,g(b)=0,而f(x)=g(x)-2,则其图象可由g(x)=(x-a)(x-b)图象向下平移2个单位长度得到,故可作出函数f(x),g(x)的大致图象如图,由此可知a,b应介于α,β两数之间,结合选项可知可能的结果为α<a<b<β,故B、C、D错误,A正确,故选A.
6.〔多选〕已知函数f(x)=ax-x-a(a>0,a≠1),则下列说法中正确的是( )
A.当a>1时,f(x)有1个零点
B.当a>1时,f(x)有2个零点
C.当0<a<1时,f(x)没有零点
D.当0<a<1时,f(x)有1个零点
解析:BD 在同一平面直角坐标系中作出函数y=ax与y=x+a的图象,当a>1时,如图1,y=ax与y=x+a有2个交点,则f(x)有2个零点;当0<a<1时,如图2,y=ax与y=x+a有1个交点,则f(x)有1个零点.
7.〔多选〕已知f(x)=ax2+bx+c(a>0),分析该函数图象的特征,若方程f(x)=0一根大于3,另一根小于2,则下列推理一定成立的是( )
A.2<-<3 B.4ac-b2≤0
C.f(2)<0 D.f(3)<0
解析:CD 函数f(x)的大致图象如图所示,方程f(x)=0一定有两实数根,故Δ=b2-4ac>0,所以4ac-b2<0,故B错误;由图可知,必有f(2)<0,f(3)<0,所以C、D一定成立;若f(x)=x2-7x+6,方程f(x)=0的根为x1=1<2,x2=6>3,此时-=,所以此时2<-<3不成立.故A错误.故选C、D.
8.已知函数f(x)=3x+x-5的零点x0∈[a,b],且b-a=1,a,b∈N*,则a=1,b=2.
解析:∵函数f(x)=3x+x-5,∴f(1)=31+1-5=-1<0,f(2)=32+2-5=6>0,∴f(1)f(2)<0,且函数f(x)在R上是增函数,∴f(x)的零点x0在区间[1,2]内.∴a=1,b=2.
9.试写出一个实数a=1(答案不唯一),使得函数f(x)=ax2+4x-1在(-1,1)上恰有一个零点.
解析:不妨取a=1,则f(x)=x2+4x-1,则f(1)=4,f(-1)=-4,即得f(1)f(-1)<0,又f(x)=x2+4x-1图象的对称轴为x=-2,则f(x)在(-1,1)上单调递增,故f(x)=x2+4x-1在(-1,1)上恰有一个零点.
10.已知函数f(x)=若存在实数x1,x2,x3,当x1<x2<x3时,有f(x1)=f(x2)=f(x3)成立,则(x1+x2)·f(x3)的取值范围是(-8,-4].
解析:由解析式可得图象如图所示,
由图象知, x1,x2,x3∈R,当x1<x2<x3时,有f(x1)=f(x2)=f(x3)成立,则f(x1)=f(x2)=f(x3)∈[2,4),且=-1,即x1+x2=-2,∴(x1+x2)·f(x3)∈(-8,-4].
11.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)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,+∞).
12.已知函数f(x)=2x-4x-m,x∈[-1,1].
(1)当m=-2时,求函数f(x)的零点;
(2)若函数f(x)在[-1,1]上有零点,求实数m的取值范围.
解:(1)当m=-2时,f(x)=2x-4x+2,
令2x-4x+2=0,得2x=2或2x=-1(舍去),解得x=1.
∴函数f(x)的零点为1.
(2)f(x)=2x-4x-m=0 2x-4x=m,
令g(x)=2x-4x,
函数f(x)有零点等价于方程2x-4x=m有解,等价于m在g(x)的值域内,
设t=2x,∵x∈[-1,1],∴t∈,
则y=t-t2=-+,
当t=时,ymax=,当t=2时,ymin=-2.
∴g(x)的值域为.
∴m的取值范围为.
13.若在定义域内存在实数x0,使f(x0+1)=f(x0)+f(1)成立,则称函数有“漂移点”x0.
(1)请判断函数f(x)=是否有漂移点?并说明理由;
(2)求证:函数f(x)=x2+3x在(0,1)上存在漂移点;
(3)若函数f(x)=lg 在(0,+∞)上有漂移点,求实数a的取值范围.
解:(1)假设函数f(x)=有“漂移点”x0,则=+2,
即+x0+1=0,由此方程无实根,与题设矛盾,所以函数f(x)=没有漂移点.
(2)证明:令h(x)=f(x+1)-f(x)-f(1)=(x+1)2+-(x2+3x)-4=2×3x+2x-3,
所以h(0)=-1,h(1)=5.
所以h(0)h(1)<0,又h(x)在(0,1)上连续,所以h(x)=0在(0,1)上至少有一个实根x0,
即函数f(x)=x2+3x在(0,1)上存在漂移点.
(3)若f(x)=lg 在(0,+∞)上有漂移点x0,所以lg =lg +lg a成立,即=·a,a>0,
整理得a==,
由x0>0,得0<<1,则0<a<1.
则实数a的取值范围是(0,1).
1 / 7培优课 函数零点的综合问题
1.已知2是函数f(x)=xn-8(n为常数)的零点,且f(m)=56,则m的值为( )
A.-3 B.-4
C.4 D.3
2.若函数f(x)=mx-m+1在区间[0,1]上无零点,则m的取值范围为( )
A.0<m<1 B.m>1
C.m<0 D.m<1
3.若函数f(x)=x3+ax2+bx+c有三个零点0,1,x0,且x0∈(1,2),则a的取值范围是( )
A.(-2,0) B.(1,2)
C.(2,3) D.(-3,-2)
4.已知函数f(x)=若函数y=f(x)-m2有两个不同的零点,则实数m的取值范围为( )
A.(0,1) B.{-1,0,1}
C.[0,1] D.{0,1}
5.已知f(x)=(x-a)(x-b)-2的零点为α,β,那么a,b,α,β大小关系可能是( )
A.α<a<b<β B.a<α<β<b
C.a<α<b<β D.α<a<β<b
6.〔多选〕已知函数f(x)=ax-x-a(a>0,a≠1),则下列说法中正确的是( )
A.当a>1时,f(x)有1个零点
B.当a>1时,f(x)有2个零点
C.当0<a<1时,f(x)没有零点
D.当0<a<1时,f(x)有1个零点
7.〔多选〕已知f(x)=ax2+bx+c(a>0),分析该函数图象的特征,若方程f(x)=0一根大于3,另一根小于2,则下列推理一定成立的是( )
A.2<-<3 B.4ac-b2≤0
C.f(2)<0 D.f(3)<0
8.已知函数f(x)=3x+x-5的零点x0∈[a,b],且b-a=1,a,b∈N*,则a= ,b= .
9.试写出一个实数a= ,使得函数f(x)=ax2+4x-1在(-1,1)上恰有一个零点.
10.已知函数f(x)=若存在实数x1,x2,x3,当x1<x2<x3时,有f(x1)=f(x2)=f(x3)成立,则(x1+x2)·f(x3)的取值范围是 .
11.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)一个零点大于1,另一个零点小于1,求b的取值范围.
12.已知函数f(x)=2x-4x-m,x∈[-1,1].
(1)当m=-2时,求函数f(x)的零点;
(2)若函数f(x)在[-1,1]上有零点,求实数m的取值范围.
13.若在定义域内存在实数x0,使f(x0+1)=f(x0)+f(1)成立,则称函数有“漂移点”x0.
(1)请判断函数f(x)=是否有漂移点?并说明理由;
(2)求证:函数f(x)=x2+3x在(0,1)上存在漂移点;
(3)若函数f(x)=lg 在(0,+∞)上有漂移点,求实数a的取值范围.
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