人教B版 (2019)必修 第一册3.2 函数与方程、不等式之间的关系课堂教学课件ppt
展开1.体会函数零点的概念以及函数零点与方程根的关系.
2.通过一元二次函数的零点问题解一元二次不等式.
3.了解高次不等式的解法.
同学们,我国古代数学家对部分方程的求解问题给出了比较系统的求解方法,比如:大约在公元50~100年间编成的《九章算术》,就给出了求一次方程、二次方程和三次方程的具体求解方法,11世纪的时候,北宋数学家贾宪给出了三次及三次以上的方程的解法,13世纪,南宋数学家秦九韶给出了求任意次方程正解的方法,今天,让我们站在这些数学巨人的肩上,来探究方程的解与函数零点的关系吧.
问题1 观察下列三组方程与函数:
利用函数图像探究方程的根和函数图像与x轴的交点之间的关系.
提示 方程x2-2x-3=0的根为-1,3,函数y=x2-2x-3的图像与x轴交于点(-1,0),(3,0);x2-2x+1=0有两个相等的实数根,为1,函数y=x2-2x+1的图像与x轴有唯一交点(1,0);x2-2x+3=0没有实根,函数y=x2-2x+3的图像与x轴无交点.
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 ,则称α为函数y=f(x)的零点.α是函数f(x)零点的充分必要条件是 .
(α,0)是函数图像与x轴的公共点
(1)函数的零点是一个实数,不是点,即函数y=f(x)与x轴的交点的横坐标.(2)方程f(x)=0有实数根⇔函数y=f(x)的图像与x轴有公共点⇔函数y=f(x)有零点.(3)不能用公式求解的方程,可利用函数的图像和性质找零点,然后得到方程的解;或将方程转化为两个函数,利用这两个函数图像来解决问题.
判断下列函数是否存在零点,如果存在,请求出.
命题角度1 求函数的零点
(2)f(x)=x2+2x+4.
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.
求下列函数的零点.(1)f(x)=x2+7x+6;
解方程x2+7x+6=0,得x=-1或x=-6,所以函数的零点是-1,-6.
得x=-6,所以函数的零点为-6.
函数f(x)= 的零点个数是A.0 B.1 C.2 D.3
命题角度2 函数的零点个数问题
方法一 因为方程x+2=0(x<0)的根为x=-2,方程x2-1=0(x>0)的根为x=1,所以函数f(x)有2个零点:-2与1.
判断函数零点个数的方法(1)直接求出函数的零点进行判断.(2)结合函数图像进行判断.
函数f(x)=(x2-1)· 的零点个数是A.1 B.2 C.3 D.4
要使函数有意义,则x2-4≥0,即x≥2或x≤-2.由f(x)=0,得x2-4=0或x2-1=0(不成立,舍去).解得x=2或x=-2,∴函数的零点个数为2.
二次函数的零点及其对应方程、不等式解集之间的关系
问题2 画出二次函数y=x2-12x+20的图像,图像与x轴有两个交点,这与方程x2-12x+20=0的根有什么关系?
提示 函数图像与x轴交点的横坐标恰好是方程的根.
问题3 你能根据二次函数y=x2-12x+20的图像,写出x2-12x+20<0的解集吗?
提示 从图像上看,位于x轴上方的图像使得函数值大于零,位于x轴下方的图像使得函数值小于零,故x2-12x+20<0的解集为{x|2
{x|x1
利用函数解下列不等式:(1)2x2+5x-3<0;
所以作出函数y=2x2+5x-3的图像,如图①所示.
(2)-3x2+6x≤2.
原不等式等价于3x2-6x+2≥0,因为Δ=12>0,解方程3x2-6x+2=0,
所以作出函数y=3x2-6x+2的图像,如图②所示,
解一元二次不等式的一般步骤(1)求函数的零点.(2)作出函数的图像.(3)求对应不等式的解集.
利用函数解下列不等式:(1)4x2-4x+1>0;
∴作出函数y=4x2-4x+1的图像如图.
(2)-x2+6x-10>0.
原不等式可化为x2-6x+10<0,设f(x)=x2-6x+10,令f(x)=0,得x2-6x+10=0,即(x-3)2=-1,∴方程x2-6x+10=0无实根,从而f(x)的图像与x轴没有交点,又因为函数图像是开口向上的抛物线,所以可以作出函数图像的示意图,如图.由图可知,原不等式的解集为∅.
求函数f(x)=(2x+1)(x-1)(x-3)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.
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下表所示.
由此可以画出函数图像的示意图如图所示.
数轴穿根法的步骤(1)通过不等式的诸多性质对不等式进行移项,使得右侧为0(注意:一定要保证最高次项的系数为正数).(2)将不等号换成等号解出所有根.(3)在数轴上从左到右依次标出各根.
(4)画穿根线,以数轴为标准,从最右根的右上方穿过根,往左下画线,然后又穿过次右根,一上一下依次穿过各根(遇偶次重根不穿透,遇奇次重根要穿透).(5)观察不等号,如果不等号为“>”,则取数轴上方穿根线以内的范围;如果不等号为“<”,则取数轴下方穿根线以内的范围.
求函数f(x)=(x-1)(x-2)(x+3)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.
函数的零点为-3,1,2.函数的定义域被这三个点分成四部分,每一部分函数值的符号如下表所示.
根据穿根法如图,由图可知,f(x)≥0的解集为[-3,1]∪[2,+∞),f(x)<0的解集为(-∞,-3)∪(1,2).
1.知识清单: (1)函数的零点及求法. (2)二次函数的零点及其对应方程、不等式解集之间的关系. (3)简单高次不等式的解法.2.方法归纳:数形结合法、数轴穿根法.3.常见误区:一元二次不等式含字母时需要讨论.
1.函数y=3x-1的零点是
2.(多选)下列图像表示的函数中有零点的是
B,C,D的图像均与x轴有交点,故函数均有零点,A的图像与x轴没有交点,故函数没有零点.
3.函数f(x)=x- 零点的个数是A.0 B.1 C.2 D.3
4.不等式x2-4x+3<0的解集为________.
作出函数y=x2-4x+3的图像(图略),由图可知不等式的解集是(1,3).
5.不等式(x+1)(x-2)(x-3)<0的解集为___________________.
(-∞,-1)∪(2,3)
函数的零点为-1,2,3.利用数轴穿根法作出函数图像的示意图(图略),由图可知不等式(x+1)(x-2)(x-3)<0的解集为(-∞,-1)∪(2,3).
1.(多选)函数y=ax-2的零点的个数可能是A.0 B.1C.2 D.无法判断
令y=ax-2=0,若a=0,则函数没有零点,
∴函数y=ax-2的零点有0个或者1个.
2.函数f(x)=2x2-3x+1的零点是
3.函数y=x2-bx+1有一个零点,则b的值为A.2 B.-2C.±2 D.3
因为函数有一个零点,所以Δ=b2-4=0,所以b=±2.
4.一元二次不等式ax2+bx+1>0的解集为 ,则ab的值为A.-6 B.-2 C.2 D.6
解得a=-2,b=-1,所以ab=2.
5.函数y=f(x)的大致图像如图所示,则函数y=f(|x|)的零点的个数为A.4 B.5 C.6 D.7
∵y=f(|x|)是偶函数,∴其图像关于y轴对称.∵当x>0时,函数有三个零点,∴当x<0时,函数也有三个零点.又∵0是y=f(|x|)的一个零点,故共有7个零点.
6.已知函数f(x)=x2-ax-b的两个零点是2和3,则函数g(x)=bx2-ax-1的零点是__________,g(x)<0的解集是________________________.
由题意知,方程x2-ax-b=0的两根为2,3,
即为函数g(x)的零点.
7.函数f(x)=(x-1)(x2+3x-10)的零点有_____个.
∵f(x)=(x-1)(x2+3x-10)=(x-1)(x+5)(x-2),∴由f(x)=0得x=-5或x=1或x=2.
8.已知函数f(x)= 若f(a)≤3,则a的取值范围是__________.
当a≥0时,a2+2a≤3,所以0≤a≤1;当a<0时,-a2+2a≤3,所以a<0.综上所述,a的取值范围是(-∞,1].
9.利用函数图像求下列不等式的解集.(1)-x2-2x+3>0;
设f(x)=-x2-2x+3,令f(x)=0,得-x2-2x+3=0,即(x+3)(x-1)=0.解得x=-3或x=1,因此-3和1都是函数f(x)的零点,从而f(x)的图像与x轴相交于点(-3,0)和(1,0),又因为函数的图像是开口向下的抛物线,所以可以作出函数图像的示意图,如图所示,由图可知,不等式的解集为(-3,1).
(2)x3-x2-4x+4<0.
设g(x)=x3-x2-4x+4=(x3-x2)-(4x-4)=x2(x-1)-4(x-1)=(x-1)(x2-4)=(x-1)(x+2)(x-2),所以函数零点依次为-2,1,2.函数的定义域被这三个零点分成了四部分,每一部分函数值的符号如下表所示.
由此可以画出函数图像的示意图,如图所示.
由图可知x3-x2-4x+4<0的解集为(-∞,-2)∪(1,2).
10.已知函数f(x)=-3x2+2x-m+1.(1)当m为何值时,函数有两个零点、一个零点、无零点;
函数有两个零点,则对应方程-3x2+2x-m+1=0有两个不相等的实数根,所以Δ>0,
(2)若函数恰有一个零点在原点处,求m的值.
由已知得,0是对应方程的根,所以有1-m=0,解得m=1.
11.(多选)不等式mx2-ax-1>0(m>0)的解集不可能是
因为Δ=a2+4m>0,所以函数y=mx2-ax-1的图像与x轴有两个交点,又m>0,所以原不等式的解集不可能是B,C,D.
12.已知f(x)=(x-a)(x-b)+2(a因为α,β为f(x)=0的两根,所以α,β为f(x)=(x-a)(x-b)+2与x轴交点的横坐标.因为a,b为(x-a)·(x-b)=0的根,令g(x)=(x-a)·(x-b),所以a,b为g(x)与x轴交点的横坐标.可知f(x)图像可由g(x)图像向上平移2个单位得到,由图知选A.
13.已知函数f(x)是定义域为R的奇函数,-2是它的一个零点,且在(0,+∞)上是增函数,则该函数有____个零点,这几个零点的和为_____.
∵f(x)是R上的奇函数,∴f(0)=0,又∵f(x)在(0,+∞)上是增函数,∴由奇函数的对称性可知,f(x)在(-∞,0)上也是增函数,又∵f(2)=-f(-2)=0,∴f(x)在(0,+∞)上只有一个零点,综上,f(x)在R上共有3个零点,其和为-2+0+2=0.
14.已知函数f(x)=(3x+1)(x+2)(x-1),则函数f(x)的零点是___________,f(x)≥0的解集是______________________.
数轴穿根法,如图所示:
15.一元二次方程x2-5x+1-m=0的两根均大于2,则实数m的取值范围是
关于x的一元二次方程x2-5x+1-m=0的两根均大于2,
16.若函数f(x)为R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=x2-4x+3.(1)求f(x)在R上的解析式;
当x=0时,f(0)=0;当x<0时,-x>0,根据奇函数的定义可知,f(x)=-f(-x)=-(x2+4x+3)=-x2-4x-3,
(2)若a∈R,g(x)=f(x)-a,试讨论a取何值时,g(x)零点的个数最多?最少?
在平面直角坐标系中,作出函数f(x)的图像,如图所示.令g(x)=f(x)-a=0,g(x)零点的个数即为f(x)的图像与直线y=a交点的个数.由图可知,当a=0时,g(x)=f(x)-a有5个零点;当0
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