考点06二分法与求方程近似解(5种题型3个易错考点)(原卷版)-【一轮复习讲义】2024年高考数学复习全程规划(上海地区专用)
展开考点06二分法与求方程近似解(5种题型3个易错考点)
【课程安排细目表】
一、 真题抢先刷,考向提前知
二、考点清单
三、题型方法
四、刷易错
一、 真题抢先刷,考向提前知
一.填空题(共2小题)
1.(2023•上海)已知函数f(x)=2﹣x+1,且g(x)=,则方程g(x)=2的解为 .
2.(2020•上海)设a∈R,若存在定义域为R的函数f(x)同时满足下列两个条件:
(1)对任意的x0∈R,f(x0)的值为x0或x02;
(2)关于x的方程f(x)=a无实数解,
则a的取值范围是 .
二.解答题(共1小题)
3.(2022•上海)已知函数f(x)的定义域为R,现有两种对f(x)变换的操作:φ变换:f(x)﹣f(x﹣t);ω变换:|f(x+t)﹣f(x)|,其中t为大于0的常数.
(1)设f(x)=2x,t=1,g(x)为f(x)做φ变换后的结果,解方程:g(x)=2;
(2)设f(x)=x2,h(x)为f(x)做ω变换后的结果,解不等式:f(x)≥h(x);
(3)设f(x)在(﹣∞,0)上单调递增,f(x)先做φ变换后得到u(x),u(x)再做ω变换后得到h1(x);f(x)先做ω变换后得到v(x),v(x)再做φ变换后得到h2(x).若h1(x)=h2(x)恒成立,证明:函数f(x)在R上单调递增.
二、考点清单
一.函数的零点
一般地,对于函数y=f(x)(x∈R),我们把方程f(x)=0的实数根x叫作函数y=f(x)(x∈D)的零点.即函数的零点就是使函数值为0的自变量的值.函数的零点不是一个点,而是一个实数.
【解法——二分法】
①确定区间[a,b],验证f(a)*f(b)<0,给定精确度; ②求区间(a,b)的中点x1;③计算f(x1);
④若f(x1)=0,则x1就是函数的零点; ⑤若f(a)f(x1)<0,则令b=x1(此时零点x0∈(a,x1));⑥若f(x1)f(b)<0,则令a=x1.(此时零点x0∈(x1,b) ⑦判断是否满足条件,否则重复(2)~(4)
【总结】
零点其实并没有多高深,简单的说,就是某个函数的零点其实就是这个函数与x轴的交点的横坐标,另外如果在(a,b)连续的函数满足f(a)•f(b)<0,则(a,b)至少有一个零点.这个考点属于了解性的,知道它的概念就行了.
二.函数零点的判定定理
1、函数零点存在性定理:
一般地,如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是连续不断的一条曲线,并且有f(a)•f(b)<0,那么函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点,即存在c∈(a,b),使得f(c)=O,这个c也就是f(x)=0的根.
特别提醒:
(1)根据该定理,能确定f(x)在(a,b)内有零点,但零点不一定唯一.
(2)并不是所有的零点都可以用该定理来确定,也可以说不满足该定理的条件,并不能说明函数在(a,b)上没有零点,例如,函数f(x)=x2﹣3x+2有f(0)•f(3)>0,但函数f(x)在区间(0,3)上有两个零点.
(3)若f(x)在[a,b]上的图象是连续不断的,且是单调函数,f(a).f(b)<0,则f(x)在(a,b)上有唯一的零点.
2、函数零点个数的判断方法:
(1)几何法:对于不能用求根公式的方程,可以将它与函数y=f(x)的图象联系起来,并利用函数的性质找出零点.
特别提醒:
①“方程的根”与“函数的零点”尽管有密切联系,但不能混为一谈,如方程x2﹣2x+1=0在[0,2]上有两个等根,而函数f(x)=x2﹣2x+1在[0,2]上只有一个零点;
②函数的零点是实数而不是数轴上的点.
(2)代数法:求方程f(x)=0的实数根.
三.函数的零点与方程根的关系
函数的零点表示的是函数与x轴的交点,方程的根表示的是方程的解,他们的含义是不一样的.但是,他们的解法其实质是一样的.
【解法】
求方程的根就是解方程,把所有的解求出来,一般要求的是二次函数或者方程组,这里不多讲了.我们重点来探讨一下函数零点的求法(配方法).
例题:求函数f(x)=x4+5x3﹣27x2﹣101x﹣70的零点.
解:∵f(x)=x4+5x3﹣27x2﹣101x﹣70
=(x﹣5)•(x+7)•(x+2)•(x+1)
∴函数f(x)=x4+5x3﹣27x2﹣101x﹣70的零点是:5、﹣7、﹣2、﹣1.
通过这个题,我们发现求函数的零点常用的方法就是配方法,把他配成若干个一次函数的乘积或者是二次函数的乘积,最后把它转化为求基本函数的零点或者说求基本函数等于0时的解即可.
【考查趋势】
考的比较少,了解相关的概念和基本的求法即可.
四.二分法的定义与应用
二分法 即一分为二的方法.设函数f(x)在[a,b]上连续,且满足f(a)•f(b)<0,我们假设f(a)<0,f(b)>0,那么当x1=时,若f(x1)=0,这说x1为零点;若不为0,假设大于0,那么继续在[x1,b]区间取中点验证它的函数值为0,一直重复下去,直到找到满足要求的点为止.这就是二分法的基本概念.
【二分法的应用】
我们以具体的例子来说说二分法应用的一个基本条件:
例题:下列函数图象均与x轴有交点,其中能用二分法求函数零点的是
解:能用二分法求函数零点的函数,在零点的左右两侧的函数值符号相反,
有图象可得,只有③能满足此条件,
故答案为 ③.
在这个例题当中,所要求的能力其实就是对概念的理解,这也是二分法它惯用的考查形式,通过这个例题,希望同学们能清楚二分法的概念和常考题型.
【二分法求方程的近似解】
二分法在高中主要属于了解性的内容,拿二分法求近似解思路也比较固定,这里我们主要以例题来做讲解.
例:用二分法求方程在[1,2]上的近似解,取中点c=1.5,则下一个有根区间是 [1.5,2] .
解:令函数f(x)=lnx﹣,由于f(1.5)=ln(1.5)﹣=(ln1.52﹣2)<(lne2﹣2)=0,即f(1.5)<0,
而f(2)=ln2﹣=ln2﹣ln=ln=ln>ln1=0,即f(2)>0,
故函数f(x)在[1.5 2]上存在零点,故方程在[1.5,2]上有根,
故答案为[1.5,2].
通过这个例题,我们可以发现二分法的步奏,第一先确定f(a)•f(b)<0的a,b点;第二,寻找区间(a,b)的中点,并判断它的函数值是否为0;第三,若不为0,转第一步.
五.函数与方程的综合运用
函数思想,是指用函数的概念和性质去分析问题、转化问题和解决问题.方程思想,是从问题的数量关系入手,运用数学语言将问题中的条件转化为数学模型(方程、不等式、或方程与不等式的混合组),然后通过解方程(组)或不等式(组)来使问题获解.有时,还实现函数与方程的互相转化、接轨,达到解决问题的目的.笛卡尔的方程思想是:实际问题→数学问题→代数问题→方程问题.宇宙世界,充斥着等式和不等式.
三、题型方法
一.函数的零点(共3小题)
1.(2023•青浦区校级模拟)设x∈R,求方程|x﹣2|+|2x﹣3|=|3x﹣5|的解集 .
2.(2023春•浦东新区校级期中)已知常数a≠0,定义在R上的函数f(x)=cos2x+asinx.
(1)当a=﹣4时,求函数y=f(x)的最大值,并求出取得最大值时所有x的值;
(2)已知常数n∈N,n≥1,且函数y=f(x)在(0,nπ)内恰有2021个零点,求常数a及n的值.
3.(2023•宝山区校级模拟)已知函数y=f(x)是定义域在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=(x﹣2)(x﹣3)+0.02,则关于y=f(x)在R上零点的说法正确的是( )
A.有4个零点,其中只有一个零点在(﹣3,﹣2)内
B.有4个零点,其中只有一个零点在(﹣3,﹣2)内,两个在(2,3)内
C.有5个零点,都不在(0,2)内
D.有5个零点,其中只有一个零点在(0,2)内,一个在(3,+∞)
二.函数零点的判定定理(共4小题)
4.(2022秋•杨浦区校级期末)若a<b<c,则函数f(x)=(x﹣a)(x﹣b)+(x﹣b)(x﹣c)+(x﹣c)(x﹣a)的两个零点分别位于区间( )
A.(a,b)和(b,c)内 B.(﹣∞,a)和(a,b)内
C.(b,c)和(c,+∞)内 D.(﹣∞,a)和(c,+∞)内
5.(2022秋•徐汇区校级期末)若函数f(x)=x3+x2﹣2x﹣2的一个正数零点附近的函数值的参考数据如下:则方程x3+x2﹣2x﹣2=0的一个近似根(精确到0.1)( )
f(1)=﹣2
f(1.5)=0.625
f(1.25)=﹣0.984
f(1.375)=﹣0.260
f(1.4375)=0.162
f(1.40625)=﹣0.054
A.1.2 B.1.3 C.1.4 D.1.5
6.(2022秋•崇明区期末)函数f(x)=x3+5x﹣7的零点所在的区间可以是( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(2,3) D.(3,4)
7.(2023春•虹口区校级期中)已知函数f(x)=|sinx|+|cosx|,函数g(x)=k+4sinxcosx,函数F(x)=f(x)﹣g(x).
(1)求证:是函数f(x)的一个周期;
(2)当k=0时,求F(x)在区间上的最大值;
(3)若函数F(x)在区间(0,π)内恰有奇数个零点,求实数k的值.
三.函数的零点与方程根的关系(共5小题)
8.(2023•浦东新区校级模拟)若关于x的方程ex=a|x|恰有两个不同的实数解,则实数a= .
9.(2023春•杨浦区校级期中)设a∈R,若关于x的方程aex=x2有三个实数解,则a的取值范围为 .
10.(2023春•宝山区校级期中)对任意实数x,定义[x]表示小于等于x的最大整数,例如[1.8]=1,[﹣1.8]=﹣2,则方程x2﹣[x]﹣1=0的解的个数是 .
11.(2023春•宝山区校级月考)已知函数f(x)=sin2x+2sinx﹣1,则f(x)在x∈[0,2023π]上的零点个数是( )
A.2023 B.2024 C.2025 D.2026
12.(2023春•闵行区校级期中)已知f(x)满足f(x)=f(x+8),当x∈[0,8],,若函数g(x)=f2(x)+af(x)﹣a﹣1在x∈[﹣8,8]上恰有八个不同的零点,则实数a的取值范围为 .
四.二分法的定义与应用(共2小题)
13.(2022秋•浦东新区校级期末)用“二分法”求方程x2﹣2x﹣5=0在区间(2,4)内的实根,首先取区间中点x0=3进行判断,那么下一个有根区间是 .
14.(2022秋•闵行区期末)已知函数y=f(x)的表达式为f(x)=x﹣4log2x,用二分法计算此函数在区间[1,3]上零点的近似值,第一次计算f(1)、f(3)的值,第二次计算f(x1)的值,第三次计算f(x2)的值,则x2= .
五.函数与方程的综合运用(共7小题)
15.(2023•浦东新区校级一模)已知函数f(x)=,其中a∈R.
(1)解关于x的不等式f(x)≤﹣1;
(2)求a的取值范围,使f(x)在区间(0,+∞)上是单调减函数.
16.(2023•杨浦区校级模拟)若实数a使得存在两两不同的实数x、y、z,有,则实数a的取值范围是 .
17.(2023•徐汇区三模)已知函数y=f(x)的对称中心为(0,1),若函数y=1+sinx的图像与函数y=f(x)的图像共有6个交点,分别为(x1,y1),(x2,y2),…,(x6,y6),则= .
18.(2023•奉贤区校级三模)设f(x)=x2(x≥1),g(x)=(x﹣2)2+b(x≥3),A、D为曲线y=f(x)上两点,B,C为曲线y=g(x)上两点,且四边形ABCD为矩形,则实数b的取值范围为 .
19.(2023•徐汇区三模)若函数y=f(x)满足f(x0)=x0,称x0为y=f(x)的不动点.
(1)求函数y=x3﹣3x的不动点;
(2)设g(x)=ex﹣1.求证:y=g(g(x))恰有一个不动点;
(3)证明:函数y=f(x)有唯一不动点的充分非必要条件是函数y=f(f(x))有唯一不动点.
20.(2023•黄浦区校级三模)定义如果函数y=f(x)和y=g(x)的图像上分别存在点M和N关于x轴对称,则称函数y=f(x)和y=g(x)具有C关系.
(1)判断函数f(x)=log2(8x2)和x是否具有C关系;
(2)若函数f(x)=a和g(x)=﹣x﹣1不具有C关系,求实数a的取值范围;
(3)若函数f(x)=xex和g(x)=msinx(m<0)在区间(0,π)上具有C关系,求实数m的取值范围.
21.(2023•黄浦区二模)三个互不相同的函数y=f(x),y=g(x)与y=h(x)在区间D上恒有f(x)≥h(x)≥g(x)或恒有f(x)≤h(x)≤g(x),则称y=h(x)为y=f(x)与y=g(x)在区间D上的“分割函数”.
(1)设h1(x)=4x,h2(x)=x+1,试分别判断y=h1(x)、y=h2(x)是否是y=2x2+2与y=﹣x2+4x在区间(﹣∞,+∞)上的“分割函数”,请说明理由;
(2)求所有的二次函数y=ax2+cx+d(a≠0)(用a表示c,d),使得该函数是y=2x2+2与y=4x在区间(﹣∞,+∞)上的“分割函数”;
(3)若[m,n]⊆[﹣2,2],且存在实数k,b,使得y=kx+b为y=x4﹣4x2与y=4x2﹣16在区间[m,n]上的“分割函数”,求n﹣m的最大值.
四、刷易错
一.函数零点的判定定理(共2小题)
1.(2022秋•松江区校级期末)函数的零点所在的区间为( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(2,3) D.(3,4)
2.(2022秋•奉贤区校级月考)若函数在区间[1,2]上有零点,则实数a的取值范围为 .(结果用区间表示)
二.函数的零点与方程根的关系(共4小题)
3.(2023春•松江区校级期中)若方程=a(x﹣1)恰有两个不同的实数根,则实数a的取值范围是 .
4.(2022秋•闵行区校级月考)已知函数f(x)=|x|﹣1,关于x的方程f2(x)﹣|f(x)|+k=0,给出下列四个命题:
①存在实数k,使得方程恰有2个不同的实根;
②存在实数k,使得方程恰有3个不同的实根;
③存在实数k,使得方程恰有5个不同的实根;
④存在实数k,使得方程恰有8个不同的实根.
其中真命题的序号为 .
5.(2022秋•松江区校级期末)已知函数,有下列两个结论:
①f(x)的值域为R;
②对任意的正有理数a,g(x)=f(x)﹣a存在奇数个零点
则下列判断正确的是( )
A.①②均正确 B.①②均错误 C.①对②错 D.①错②对
6.(2022春•浦东新区校级月考)设f(x)=,方程f(x)=m有四个不相等的实根xi(i=1,2,3,4),则x12+x22+x32+x42的取值范围为 .
三.函数与方程的综合运用(共4小题)
7.(2022秋•浦东新区校级期末)已知函数f(x)=|3x﹣3|+3,若f(a)=f(b)(a≠b),则a+b的取值范围是 .
8.(2022秋•闵行区期中)设f(x)是定义在R上的函数若存在两个不等实数x1,x2∈R,使得,则称函数f(x)具有性质P,那么下列函数:①;②f(x)=x3;③f(x)=|x2﹣1|;④f(x)=x2.具有性质P的函数有 个.
9.(2022秋•浦东新区校级期中)已知函数,若关于x的方程[f(x)]2+mf(x)+2m+3=0有三个不相等的实数解,则实数m的取值范围为 .
10.(2022秋•浦东新区校级月考)设二次函数f(x)=x2+ax+a,方程f(x)﹣x=0的两根x1,x2满足0<x1<x2<1,
(1)求实数a的取值范围;
(2)试比较f(0)f(1)﹣f(0)与的大小,并说明理由.
考点09复数(7种题型5个易错考点)(原卷版)-【一轮复习讲义】2024年高考数学复习全程规划(上海地区专用): 这是一份考点09复数(7种题型5个易错考点)(原卷版)-【一轮复习讲义】2024年高考数学复习全程规划(上海地区专用),共14页。
考点09二分法与求方程近似解(5种题型与基础、易错专练)-【一轮复习讲义】2024年高考数学复习全程规划(新高考地区专用)(解析版): 这是一份考点09二分法与求方程近似解(5种题型与基础、易错专练)-【一轮复习讲义】2024年高考数学复习全程规划(新高考地区专用)(解析版),共79页。试卷主要包含了考点清单,题型方法,刷基础等内容,欢迎下载使用。
考点06二分法与求方程近似解(5种题型3个易错考点)(解析版)-【一轮复习讲义】2024年高考数学复习全程规划(上海地区专用): 这是一份考点06二分法与求方程近似解(5种题型3个易错考点)(解析版)-【一轮复习讲义】2024年高考数学复习全程规划(上海地区专用),共32页。