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2024-2025学年高考数学一轮复习讲义(新高考)第08讲函数与方程(知识+真题+7类高频考点)(精讲)(学生版+解析)
展开这是一份2024-2025学年高考数学一轮复习讲义(新高考)第08讲函数与方程(知识+真题+7类高频考点)(精讲)(学生版+解析),共34页。试卷主要包含了函数的零点,函数的零点与方程的根之间的联系,零点存在性定理,二分法,高频考点技巧等内容,欢迎下载使用。
TOC \ "1-2" \h \u \l "_Tc3025" 第一部分:基础知识 PAGEREF _Tc3025 \h 1
\l "_Tc29097" 第二部分:高考真题回顾 PAGEREF _Tc29097 \h 2
\l "_Tc14586" 第三部分:高频考点一遍过 PAGEREF _Tc14586 \h 3
\l "_Tc10663" 高频考点一:函数零点所在区间的判断 PAGEREF _Tc10663 \h 3
\l "_Tc12335" 高频考点二:函数零点个数的判断 PAGEREF _Tc12335 \h 3
\l "_Tc19867" 高频考点三:根据零点个数求函数解析式中的参数 PAGEREF _Tc19867 \h 4
\l "_Tc29244" 高频考点四:比较零点大小关系 PAGEREF _Tc29244 \h 5
\l "_Tc7639" 高频考点五:求零点和 PAGEREF _Tc7639 \h 5
\l "_Tc24062" 高频考点六:根据零点所在区间求参数 PAGEREF _Tc24062 \h 6
\l "_Tc26191" 高频考点七:二分法求零点 PAGEREF _Tc26191 \h 7
\l "_Tc32251" 第四部分:新定义题(解答题) PAGEREF _Tc32251 \h 8
第一部分:基础知识
1、函数的零点
对于一般函数,我们把使成立的实数叫做函数的零点.注
意函数的零点不是点,是一个数.
2、函数的零点与方程的根之间的联系
函数的零点就是方程的实数根,也就是函数的图象与轴的交点的横坐标
即方程有实数根函数的图象与轴有交点函数有零点.
3、零点存在性定理
如果函数在区间上的图象是连续不断的一条曲线,并且有,那么,函数在区间内有零点,即存在,使得,这个也就是方程的根.
注:上述定理只能判断出零点存在,不能确定零点个数.
4、二分法
对于在区间上连续不断且的函数,通过不断地把函数的零点所在的区间一分为二,使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.求方程的近似解就是求函数零点的近似值.
5、高频考点技巧
①若连续不断的函数是定义域上的单调函数,则至多有一个零点;
②连续不断的函数,其相邻两个零点之间的所有函数值保持同号;
③函数有零点方程有实数根函数与的图象有交点;
④函数有零点方程有实数根函数与的图象有交点,其中为常数.
第二部分:高考真题回顾
1.(2023·天津·统考高考真题)设,函数,若恰有两个零点,则的取值范围为 .
2.(2022·天津·统考高考真题)设,对任意实数x,记.若至少有3个零点,则实数的取值范围为 .
第三部分:高频考点一遍过
高频考点一:函数零点所在区间的判断
典型例题
例题1.(2024上·安徽六安·高一六安一中校考期末)函数的零点所在区间为( )
A.B.C.D.
例题2.(2024上·贵州黔东南·高一统考期末)函数的零点所在区间是( )
A.B.C.D.
练透核心考点
1.(2024上·安徽安庆·高一统考期末)函数的零点所在区间为( )
A.B.C.D.
2.(2024上·河北沧州·高一统考期末)函数的零点所在的区间是( )
A.B.C.D.
高频考点二:函数零点个数的判断
典型例题
例题1.(2024下·河南·高一校联考开学考试)函数的零点个数为( )
A.0B.1C.2D.3
例题2.(2024下·河北保定·高一河北安国中学校联考开学考试)函数的零点个数为( )
A.1B.2C.3D.4
例题3.(2024·全国·高一专题练习)已知函数是定义在上的偶函数,且对任意的,都有,当时,,则函数的零点个数是( )
A.6B.8C.10D.12
练透核心考点
1.(2024上·全国·高三统考竞赛)方程的实数解的个数是( )
A.0B.1C.2D.3
2.(2024下·重庆·高三重庆八中校考开学考试)函数的零点有( )
A.4个B.2个C.1个D.0个
高频考点三:根据零点个数求函数解析式中的参数
典型例题
例题1.(2024上·山东日照·高一统考期末)已知函数,若函数所有零点的乘积为1,则实数的取值范围为( )
A.B.C.D.
例题2.(2024上·浙江嘉兴·高一统考期末)若函数有两个零点,则实数的取值范围是 .
练透核心考点
1.(2024上·北京大兴·高一统考期末)已知函数的零点为,的零点为,若,则实数的取值范围是( )
A.B.C.D.
2.(2024上·上海·高二曹杨二中校考期末)已知,若关于x的方程有两个不相等的实根,则b的取值范围是 .
高频考点四:比较零点大小关系
典型例题
例题1.(2024下·河南·高一信阳高中校联考开学考试)已知函数的零点分别是,则的大小关系为( )
A.B.
C.D.
例题2.(多选)(2024上·云南德宏·高三统考期末)已知曲线、与直线交点的横坐标分别为、,则( )
A.B.
C.D.
练透核心考点
1.(2024上·湖南株洲·高一统考期末). 已知函数的零点分别为,则的大小关系为( )
A.B.
C.D.
2.(2024上·广东·高三广东实验中学校联考期末)若,则的大小关系为( )
A.B.
C.D.
高频考点五:求零点和
典型例题
例题1.(2024·广东·珠海市第一中学校联考模拟预测)已知定义在R上的函数满足:且,,则方程在区间上的所有实根之和为( )
A.B.C.D.0
2.(2024上·安徽亳州·高一统考期末)若函数在区间上存在零点,则常数a的取值范围为 .
高频考点七:二分法求零点
典型例题
例题1.(2024上·吉林延边·高一统考期末)下列函数中,不能用二分法求零点的是( )
A.B.
C.D.
例题2.(多选)(2024上·浙江温州·高一统考期末)设,某同学用二分法求方程的近似解精确度为,列出了对应值表如下:
依据此表格中的数据,方程的近似解不可能为( )
A.B.C.D.
例题3.(2024上·湖南株洲·高一株洲二中校考期末)用二分法求函数在区间的零点,若要求精确度,则至少进行 次二分.
练透核心考点
1.(2024上·湖南株洲·高一校考期末)已知函数,现用二分法求函数在内的零点的近似值,则使用两次二分法后,零点所在区间为( )
A.B.C.D.
2.(2024·全国·高一专题练习)已知函数在区间内存在一个零点,用二分法求方程近似解时,至少需要求( )次中点值可以求得近似解(精确度为0.01).
A.5B.6C.7D.8
3.(2024上·上海·高一上海市育才中学校考期末)若函数在区间的一个零点的近似值用二分法逐次计算列表如下:
那么方程的一个近似解为 (精确到0.1)
第四部分:新定义题(解答题)
例题1.(2024上·山东滨州·高一统考期末)已知函数在定义域内存在实数和非零实数,使得成立,则称函数为“伴和函数”.
(1)判断是否存在实数,使得函数为“伴和函数”?若存在,请求出的范围;若不存在,请说明理由;
(2)证明:函数在上为“伴和函数”;
(3)若函数在上为“伴和函数”,求实数的取值范围.
例题2.(2024上·湖南郴州·高一统考期末)对于满足一定条件的连续函数,存在实数,使得,我们就称该函数为“不动点”函数,实数为该函数的不动点.若函数,,若存在,使得,则称为函数的稳定点.
(1)证明:函数不动点一定是函数的稳定点.
(2)已知函数,
(Ⅰ)当时,求函数的不动点和稳定点;
(Ⅱ)若存在,使函数有三个不同的不动点,求的值和实数的取值范围.
第08讲 函数与方程
目录
TOC \ "1-2" \h \u \l "_Tc3025" 第一部分:基础知识 PAGEREF _Tc3025 \h 1
\l "_Tc29097" 第二部分:高考真题回顾 PAGEREF _Tc29097 \h 2
\l "_Tc14586" 第三部分:高频考点一遍过 PAGEREF _Tc14586 \h 4
\l "_Tc10663" 高频考点一:函数零点所在区间的判断 PAGEREF _Tc10663 \h 4
\l "_Tc12335" 高频考点二:函数零点个数的判断 PAGEREF _Tc12335 \h 6
\l "_Tc19867" 高频考点三:根据零点个数求函数解析式中的参数 PAGEREF _Tc19867 \h 8
\l "_Tc29244" 高频考点四:比较零点大小关系 PAGEREF _Tc29244 \h 12
\l "_Tc7639" 高频考点五:求零点和 PAGEREF _Tc7639 \h 15
\l "_Tc24062" 高频考点六:根据零点所在区间求参数 PAGEREF _Tc24062 \h 18
\l "_Tc26191" 高频考点七:二分法求零点 PAGEREF _Tc26191 \h 21
\l "_Tc32251" 第四部分:新定义题(解答题) PAGEREF _Tc32251 \h 23
第一部分:基础知识
1、函数的零点
对于一般函数,我们把使成立的实数叫做函数的零点.注
意函数的零点不是点,是一个数.
2、函数的零点与方程的根之间的联系
函数的零点就是方程的实数根,也就是函数的图象与轴的交点的横坐标
即方程有实数根函数的图象与轴有交点函数有零点.
3、零点存在性定理
如果函数在区间上的图象是连续不断的一条曲线,并且有,那么,函数在区间内有零点,即存在,使得,这个也就是方程的根.
注:上述定理只能判断出零点存在,不能确定零点个数.
4、二分法
对于在区间上连续不断且的函数,通过不断地把函数的零点所在的区间一分为二,使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.求方程的近似解就是求函数零点的近似值.
5、高频考点技巧
①若连续不断的函数是定义域上的单调函数,则至多有一个零点;
②连续不断的函数,其相邻两个零点之间的所有函数值保持同号;
③函数有零点方程有实数根函数与的图象有交点;
④函数有零点方程有实数根函数与的图象有交点,其中为常数.
第二部分:高考真题回顾
1.(2023·天津·统考高考真题)设,函数,若恰有两个零点,则的取值范围为 .
【答案】
【分析】根据绝对值的意义,去掉绝对值,求出零点,再根据根存在的条件即可判断的取值范围.
【详解】(1)当时,,
即,
若时,,此时成立;
若时,或,
若方程有一根为,则,即且;
若方程有一根为,则,解得:且;
若时,,此时成立.
(2)当时,,
即,
若时,,显然不成立;
若时,或,
若方程有一根为,则,即;
若方程有一根为,则,解得:;
若时,,显然不成立;
综上,
当时,零点为,;
当时,零点为,;
当时,只有一个零点;
当时,零点为,;
当时,只有一个零点;
当时,零点为,;
当时,零点为.
所以,当函数有两个零点时,且.
故答案为:.
【点睛】本题的解题关键是根据定义去掉绝对值,求出方程的根,再根据根存在的条件求出对应的范围,然后根据范围讨论根(或零点)的个数,从而解出.
2.(2022·天津·统考高考真题)设,对任意实数x,记.若至少有3个零点,则实数的取值范围为 .
【答案】
【分析】设,,分析可知函数至少有一个零点,可得出,求出的取值范围,然后对实数的取值范围进行分类讨论,根据题意可得出关于实数的不等式,综合可求得实数的取值范围.
【详解】设,,由可得.
要使得函数至少有个零点,则函数至少有一个零点,则,
解得或.
①当时,,作出函数、的图象如下图所示:
此时函数只有两个零点,不合乎题意;
②当时,设函数的两个零点分别为、,
要使得函数至少有个零点,则,
所以,,解得;
③当时,,作出函数、的图象如下图所示:
由图可知,函数的零点个数为,合乎题意;
④当时,设函数的两个零点分别为、,
要使得函数至少有个零点,则,
可得,解得,此时.
综上所述,实数的取值范围是.
故答案为:.
【点睛】方法点睛:已知函数有零点(方程有根)求参数值(取值范围)常用的方法:
(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函数的图象,利用数形结合的方法求解.
第三部分:高频考点一遍过
高频考点一:函数零点所在区间的判断
典型例题
例题1.(2024上·安徽六安·高一六安一中校考期末)函数的零点所在区间为( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】根据的单调性,结合零点存在性定理,即可判断和选择.
【详解】在上都是单调增函数,故在上是单调增函数;
又,,
,;
故的零点所在区间为.
故选:C.
例题2.(2024上·贵州黔东南·高一统考期末)函数的零点所在区间是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根据函数的单调性,结合零点存在性定理,即可判断选项.
【详解】在上单调递增,也是单调递增函数,所以在上单调递增,
当时,,,所以,则在上无零点.
因为,,,,
所以,则根据零点存在性定理可知,在上有零点.
故选:D
练透核心考点
1.(2024上·安徽安庆·高一统考期末)函数的零点所在区间为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】根据函数的单调性和函数零点存在原理进行求解即可.
【详解】由条件知函数在上单调递增,
又,,
根据零点存在定理知该函数零点所在区间为,
故选:B
2.(2024上·河北沧州·高一统考期末)函数的零点所在的区间是( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】由零点的存在定理,判断零点所在区间.
【详解】函数的定义域为,
函数在上单调递增,函数在上单调递减,
所以在上单调递增.
由,,
所以函数的零点所在的区间是.
故选:B.
高频考点二:函数零点个数的判断
典型例题
例题1.(2024下·河南·高一校联考开学考试)函数的零点个数为( )
A.0B.1C.2D.3
【答案】B
【分析】将函数的零点转化为函数与的交点问题,画图可解.
【详解】令,得,
画出函数与的图象,
可得这两个函数在上的图象有唯一公共点,
故的零点个数为1.
故选:B
例题2.(2024下·河北保定·高一河北安国中学校联考开学考试)函数的零点个数为( )
A.1B.2C.3D.4
【答案】C
【分析】当时,解二次方程得函数零点,当时,把函数零点个数转化为函数与函数的交点个数,即可求解.
【详解】当时,令,解得或;
当时,令,则,画出函数与函数的图象,
可知在上有一个公共点.故的零点个数为3.
故选:C
例题3.(2024·全国·高一专题练习)已知函数是定义在上的偶函数,且对任意的,都有,当时,,则函数的零点个数是( )
A.6B.8C.10D.12
【答案】C
【分析】由函数偶函数性质及结合得到函数的周期,然后求出的在上的解析式,则求的零点就等价于函数与函数图象的交点,作出相关图形,从而可求解.
【详解】由函数为偶函数,所以,
因为对任意,都有,即,
所以函数的周期,
当时,,则,
对于函数的零点等价于函数与函数图象的交点,
如图所示,一共有10个交点,故C正确.
故选:C.
练透核心考点
1.(2024上·全国·高三统考竞赛)方程的实数解的个数是( )
A.0B.1C.2D.3
【答案】B
【分析】根据对数的定义即可求解.
【详解】依题意,
原方程等价于
即,显然只有一个正实根.
故选:B.
2.(2024下·重庆·高三重庆八中校考开学考试)函数的零点有( )
A.4个B.2个C.1个D.0个
【答案】B
【分析】结合函数与的图象可得正确的选项.
【详解】令,即,
可知函数的零点个数即为与的交点个数,
结合函数的图像,可知与的函数图像有两个交点,
所以函数有两个零点,即函数的零点有2个.
故选:C.
高频考点三:根据零点个数求函数解析式中的参数
典型例题
例题1.(2024上·山东日照·高一统考期末)已知函数,若函数所有零点的乘积为1,则实数的取值范围为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】作出函数的图象,利用换元,令,将原问题转化为的所有解的乘积为1,结合函数图象,分类讨论,即可求得答案.
【详解】由题意,作出函数的图象如图:
令,则函数,即,即,
即,由题意函数所有零点的乘积为1,
可知的所有解的乘积为1,
而的解可看作函数的图象与直线的交点的横坐标;
结合的图象可知,
当时,函数的图象与直线有2个交点,
不妨设交点横坐标为,则,
且,即,符合题意;
当时,函数的图象与直线有3个交点,
其中最左侧交点的横坐标小于等于0,则的所有解的乘积小于等于0,不合题意;
当时,函数的图象与直线有2个交点,
不妨设交点横坐标为,则,
且,即,符合题意;
综合以上可知实数的取值范围为,
故选:B
【点睛】方法点睛:(1)转化法:利用换元法,令,将函数所有零点的乘积为1,转化为的所有解的乘积为1;
(2)数形结合法:作出函数的图象,数形结合,分类讨论,解决问题.
例题2.(2024上·浙江嘉兴·高一统考期末)若函数有两个零点,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】令,则只有一个零点,即,据此即可求解.
【详解】函数的定义域为,令,
则只有一个零点,
且该零点为正数,,
根据函数和的图象及凹凸性可知,
只需满足即可,即:,
又因为,所以实数的取值范围是.
故答案为:.
【点睛】关键点点睛:本题令,则只有一个零点,即的分析.
练透核心考点
1.(2024上·北京大兴·高一统考期末)已知函数的零点为,的零点为,若,则实数的取值范围是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】首先由函数零点的定义得到,再结合条件进行变形,,再根据对数函数的图象和性质,即可求解取值范围.
【详解】由题意可知,
,
,
即,
因为,所以,
则,当时,
解得:.
故选:D
2.(2024上·上海·高二曹杨二中校考期末)已知,若关于x的方程有两个不相等的实根,则b的取值范围是 .
【答案】
【分析】方程有两个不相等的实根等价于与有两个交点,利用数形结合即可求.
【详解】由题意,表示交点在轴上的椭圆的上半部分,且左顶点为,
表示斜率为1的一组平行线,
若直线与椭圆相切时,由得,
所以,解得(负根舍去),
当两图象有两个交点时,根据图象,
纵截距的取值范围为:.
故答案为:
高频考点四:比较零点大小关系
典型例题
例题1.(2024下·河南·高一信阳高中校联考开学考试)已知函数的零点分别是,则的大小关系为( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】令,从而将问题转化为、、与交点的横坐标,画出函数图象,数形结合即可判断.
【详解】令,得,
则为函数与交点的横坐标,
为函数与交点的横坐标,
为函数与交点的横坐标,
在同一直角坐标系中,分别作出和的图象,如图所示,
由图可知,.
故选:B
例题2.(多选)(2024上·云南德宏·高三统考期末)已知曲线、与直线交点的横坐标分别为、,则( )
A.B.
C.D.
【答案】ABC
【分析】根据题意是与交点的横坐标,是与交点的横坐标,作出图象,利用图象对称性依次求解判断.
【详解】由,得,即是与交点的横坐标,
由,得,即是与交点的横坐标,
画出,,,的图象,如下图所示,
与它们的交点依次为,
与关于直线对称,
所以,关于对称,则,,
由,解得,
所以,故A正确;
对于B,由,且,则,,
所以,令,,则,
所以函数在上单调递增,
,即,故B正确;
对于C,由,,所以,故C正确;
对于D,由,,则,
若,则,
当时与矛盾,又显然不成立,故D错误.
故选:ABC.
练透核心考点
1.(2024上·湖南株洲·高一统考期末). 已知函数的零点分别为,则的大小关系为( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】将函数的零点转化为两个图象的交点的横坐标,结合函数的图象,即可求解.
【详解】因为函数的零点分别为,
可转化为与三个函数的交点的横坐标为,
在同一坐标系下,画出函数与函数的图象,
如图所示,
结合图象可得:.
故选:B.
2.(2024上·广东·高三广东实验中学校联考期末)若,则的大小关系为( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【分析】由题意可得,构造函数,利用导数求出函数的最值,作出函数的图象,结合图象即可得解.
【详解】由,
可得,所以,故,
所以,
令,则,
当时,,当时,,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以,即,
所以,当且仅当时取等号,
如图,作出函数的图象,
由图可知,可知.
故选:A.
高频考点五:求零点和
典型例题
例题1.(2024·广东·珠海市第一中学校联考模拟预测)已知定义在R上的函数满足:且,,则方程在区间上的所有实根之和为( )
A.B.C.D.0
【答案】B
【分析】首先利用函数的性质画出两个函数的图象,再结合对称性求所有实数根的和.
【详解】由题意知,关于点对称,
函数的周期为2,则函数,在区间上的图象如下图所示:
由图形可知函数,在区间上的交点为,
易知点的横坐标为,
若设的横坐标为,则点的横坐标为,
所以方程在区间上的所有实数根之和为.
故选:B
例题2.(2024下·湖南长沙·高二长沙一中校考开学考试)已知函数,则直线与的图象的所有交点的横坐标之和为 .
【答案】12
【分析】由可得,令,,分析可知与图象都关于点对称,数形结合可得结果.
【详解】由可得,
令,,则函数的定义域为,
其最小正周期,令,解得,
当时,,即函数关于点对称,
函数的定义域为,
对任意,,
所以函数图象都关于点对称,
由于函数与在上均为增函数,
则函数在上也为增函数,
当时,,,,,
作出与图象如下:
由图可知,函数与的图象有6个交点,其中这6个交点满足三对点关于点对称,
因此直线与的图象的所有交点的横坐标之和为.
故答案为:12
练透核心考点
1.(2024上·湖南衡阳·高一统考期末)定义在R上的奇函数满足,且在上单调递减,若方程在上有实根,则方程在区间上的所有实根之和为( )
A.30B.14C.12D.6
【答案】A
【分析】先根据题干求出函数的最小正周期,在画出函数的大致图像即可求解.
【详解】因为函数是奇函数,所以,且又因为,
所以即且函数关于对称,
令得,所以,即函数的最小正周期,
再由函数在上单调递减,方程在有实根可知方程在有且仅有一个实根,函数的大致图像如图所示:
由图可知函数与在区间有个交点,且两两对称
所以.
故选:A
2.(2024上·宁夏石嘴山·高一石嘴山市第三中学校考期中)已知函数,若存在,使得,则的取值可以是( )
A.B.3C.D.
【答案】CD
【分析】设,则直线与函数的图象有三个交点,结合函数的对称性求出的取值范围即可.
【详解】设,作出函数与的图象,如图:
观察图形知,当时,直线与函数的图象有三个交点,
点、关于直线对称,则,且函数在上为增函数,
由,,得,因此,
所以的取值可以是,.
故选:CD
【点睛】关键点睛:求函数零点和的取值范围问题,解题的关键在于分析函数图象的对称性,求出,结合不等式求出的取值范围,进而求解.
高频考点六:根据零点所在区间求参数
典型例题
例题1.(2024上·湖南株洲·高一株洲二中校考期末)若方程的实根在区间上,则( )
A.B.2C.或2D.1
【答案】C
【分析】根据方程的根与函数零点的关系转化为函数的零点来求解,画出函数图象观察交点范围,再用零点存在性定理证明即可.
【详解】方程化为,
分别做出方程左右两边的图象,
从图象可知,方程,
方程有两个分别在和之间的根,
下面证明:方程在和之间各有一个实根,
设,
根据函数性质得在区间上是增函数,
又,,
则,
由零点存在性定理知,
在区间上仅有一个零点,
即方程区间上仅有一个实根,
同理可得方程区间上仅有一个实根,
结合题意可知,或,
故选:C.
例题2.(2024·全国·高二假期作业)若二次函数在区间上存在零点,则的最小值为 .
【答案】
【分析】设为在上的零点,可得,转化为点在直线上,结合的几何意义,可得有解问题,利用导数的单调性和最值即得.
【详解】设为在上的零点,可得:,即:,
从而可理解为点在直线上,而表示点到原点的距离的平方.
依题意,问题转化为有解,即有解,
不妨设,令则,则有,
记易得:在上递减,在上递增,而故
即:,故当或时, 的最小值为
故答案为:
【点睛】方法点睛:已知函数在定区间上存在零点问题常用的方法:
(1)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函数在给定区间上的图象,利用数形结合的方法求解.
(2)分离参数法:对于一个参数的问题,一般先将参数分离,转化成求函数在给定区间上的值域问题加以解决;
(3)反客为主法:对于含双变量的零点问题,常设出零点,将方程转化为双变量为点坐标的轨迹问题,利用所求式的几何意义求解.
练透核心考点
1.(2024·全国·高三专题练习)函数在区间上存在零点,则实数的取值范围是( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】由函数的单调性,根据零点存在性定理可得.
【详解】若函数在区间上存在零点,
由函数在的图象连续不断,且为增函数,
则根据零点存在定理可知,只需满足,
即,
解得,
所以实数的取值范围是.
故选:D.
2.(2024上·安徽亳州·高一统考期末)若函数在区间上存在零点,则常数a的取值范围为 .
【答案】
【分析】判断函数单调性再结合零点存在定理求解.
【详解】因为在上均为增函数,
所以函数在区间上为增函数,且函数图象连续不间断,
故若在区间上存在零点,则
解得.
故常数a的取值范围为.
故答案为:
高频考点七:二分法求零点
典型例题
例题1.(2024上·吉林延边·高一统考期末)下列函数中,不能用二分法求零点的是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】利用二分法求零点的要求,逐一分析各选项即可得解.
【详解】不能用二分法求零点的函数,要么没有零点,要么零点两侧同号;
对于A,有唯一零点,且函数值在零点两侧异号,故可用二分法求零点;
对于B,有唯一零点,
但恒成立,故不可用二分法求零点;
对于C,有两个不同零点,且在每个零点左右两侧函数值异号,故可用二分法求零点;
对于D,有唯一零点,且函数值在零点两侧异号,故可用二分法求零点.
故选:B.
例题2.(多选)(2024上·浙江温州·高一统考期末)设,某同学用二分法求方程的近似解精确度为,列出了对应值表如下:
依据此表格中的数据,方程的近似解不可能为( )
A.B.C.D.
【答案】ABD
【分析】先由题中参考数据可得根在区间内,由此可得答案.
【详解】由题中参考数据可得根在区间内,故通过观察四个选项,
符合要求的方程近似解 可能为,不可能为ABD选项.
故选:ABD.
例题3.(2024上·湖南株洲·高一株洲二中校考期末)用二分法求函数在区间的零点,若要求精确度,则至少进行 次二分.
【答案】8
【分析】二分法每一次操作都会让区间缩小一半长度,按此规律求解.
【详解】根据题意,原来区间的长度等于2,
每经过二分法的一次操作,区间长度变为原来的一半,
则经过次操作后,区间的长度为,
若,即,故最少为8次.
故答案为:8.
练透核心考点
1.(2024上·湖南株洲·高一校考期末)已知函数,现用二分法求函数在内的零点的近似值,则使用两次二分法后,零点所在区间为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】根据二分法的计算方法即可判断.
【详解】由二分法可知,第一次计算,又,
由零点存在性定理知零点在区间上,所以第二次应该计算,
又,所以零点在区间.
故选:B.
2.(2024·全国·高一专题练习)已知函数在区间内存在一个零点,用二分法求方程近似解时,至少需要求( )次中点值可以求得近似解(精确度为0.01).
A.5B.6C.7D.8
【答案】C
【分析】根据二分法结合零点的近似值求解.
【详解】由所给区间的长度等于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,
故需,解得,所以至少需要操作7次.
故选:C
3.(2024上·上海·高一上海市育才中学校考期末)若函数在区间的一个零点的近似值用二分法逐次计算列表如下:
那么方程的一个近似解为 (精确到0.1)
【答案】
【分析】根据题意,由表格中的数据,结合二分法的规则,由近似解的要求分析,即可求解.
【详解】由表格中的数据,可得函数的零点在区间之间,
结合题设要求,可得方程的一个近似解为.
故答案为:.
第四部分:新定义题(解答题)
例题1.(2024上·山东滨州·高一统考期末)已知函数在定义域内存在实数和非零实数,使得
故函数在上为“伴和函数”.
(3)解:若函数在上为“伴和函数”,则,
即,
整理得,
令,则,
所以,.
因为,当且仅当,即时等号成立,
所以,,所以,,
即,所以,实数的取值范围为.
【点睛】思路点睛:已知函数的零点或方程的根的情况,求解参数的取值范围问题的本质都是研究函数的零点问题,求解此类问题的一般步骤:
(1)转化,即通过构造函数,把问题转化成所构造函数的零点问题;
(2)列式,即根据函数的零点存在定理或结合函数的图象列出关系式;
(3)得解,即由列出的式子求出参数的取值范围.
例题2.(2024上·湖南郴州·高一统考期末)对于满足一定条件的连续函数,存在实数,使得,我们就称该函数为“不动点”函数,实数为该函数的不动点.若函数,,若存在,使得,则称为函数的稳定点.
(1)证明:函数不动点一定是函数的稳定点.
(2)已知函数,
(Ⅰ)当时,求函数的不动点和稳定点;
(Ⅱ)若存在,使函数有三个不同的不动点,求的值和实数的取值范围.
【答案】(1)证明见解析
(2)(Ⅰ)不动点为1和;稳定点为1和;;(Ⅱ),.
【分析】(1)根据不动点的定义可得,即可代入求证稳定点,
(2)(Ⅰ)根据不动点以及稳定点的定义即可求解方程得解,
(Ⅱ)根据不动点的定义以及换元可得,进而将问题进一步转化为,根据二次方程根的分布即可判定的方程必有一根为正根和一个零根,即可根据韦达定理求解.
【详解】(1)证明:若实数是的一个不动点,则,
所以,故函数不动点一定是函数的稳定点.
(2)(Ⅰ)当时,,∴,解得:或
所以函数的不动点为1和;
又
∴
解得:或,或或
所以函数的稳定点为1和;
解法2:所以函数的不动点为1和;
由得
即,由(Ⅰ)可知函数的不动点1和一定是稳定点,
故可令
,
从而由待定系数法可求得,,
所以,
解得或,或或
所以函数的稳定点为1和;
(Ⅱ)若存在,使函数有三个不同的不动点,
当时,令,当且仅当时取等号,
又,由,可化为
,关于的方程有三个不等实根,
令,,
由于非负数,如果有两个不同正根,方程必有四个解即四个不同的不动点,与题设矛盾;
如果有且只有一个正根,只有两个不动点,与题设矛盾;
所以必有一根为正根和一个零根,即或
则,因为,得:,则.
故实数的取值范围是,.
【点睛】方法点睛:求解新定义运算有关的题目,关键是理解和运用新定义的概念以及元算,利用化归和转化的数学思想方法,将不熟悉的数学问题,转化成熟悉的问题进行求解.
对于新型集合,首先要了解集合的特性,抽象特性和计算特性,抽象特性是将集合可近似的当作数列或者函数分析.计算特性,将复杂的关系通过找规律即可利用已学相关知识求解.
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