函数的零点
函数零点的概念

函数零点的概念
函数零点是一种非常重要的概念,用于解释复杂的数学函数。
它是一种特殊的解,它可以帮助我们理解函数的特性,并预测函数可能出现的曲线。
函数零点可以被函数本身、函数零点所在的性质以及函数对应的几何意义来解释。
一般来说,函数零点是函数的一个特殊点。
它是一个函数的特殊点,这个特殊点的函数值为0.0,我们把这个特殊点叫做函数零点。
通常当函数满足一些特定的几何性质时,函数零点就会出现。
函数零点有很多种,其中最常用的是定义在实数域上的函数零点。
实数域上的函数零点可以用数学方法求解,也可以用解析函数解析求得。
实数域上的函数零点也可以用图像法求得,但是这种方案只能用来探索函数零点的性质,不能求得函数零点的精确值。
此外,实数域上的函数零点还可以通过求导和极值的方法求得,求导可以得到函数的斜率,从而可以确定函数的零点;而极值可以求得函数的极大值和极小值,由于函数的值在极值的点的左右附近都在变动,因此也可以用来推测函数零点的位置。
而除了实数域上的函数零点,还有复数域上的函数零点等一些特殊的函数零点。
函数零点对于函数的研究和分析有着重要的意义,它可以让我们更好地分析函数,并预测函数可能出现的曲线。
函数零点也是很多科学研究中用到的重要概念,因此,了解函数零点的概念十分有必要。
总的来说,函数零点是一种非常重要的概念,可以帮助我们理解函数的性质,并预测函数可能出现的曲线。
它可以帮助我们更好地分
析函数,并且在科学研究中也非常有用,因此,了解函数零点的概念十分重要。
函数零点的判定定理

函数零点的判定定理
【知识点的知识】
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.
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函数的零点复习

知识点二、二分法求方程的近似解
1、二分法的定义:对于在区间[a,b]上连续不断且 f(a)· f(b)<0 的函数 y=f(x),通过 不断地把函数 f(x)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. 2、给定精确度 ε,用二分法求函数 f(x)零点近似值的步骤如下: ①确定区间[a,b],验证 f(a)· f(b)<0,给定精确度 ε; ②求区间(a,b)的中点 c; ③计算 f(c); (ⅰ)若 f(c)=0,则 c 就是函数的零点; (ⅱ)若 f(a)· f(c)<0,则令 b=c(此时零点 x0∈(a,c)); (ⅲ)若 f(c)· f(b)<0,则令 a=c(此时零点 x0∈(c,b)). ④判断是否达到精确度 ε.即:若|a-b|<ε,则得到零点近似值 a(或 b);否则重复步骤 ②③④.
9.某产品的总成本 y(万元)与产量 x(台)之间的函数关系是 y=3 000+20x-0.1x2(0<x< 240,x∈N*),若每台产品的售价为 25 万元,则生产者不亏本时(销售收入不小于总成 本)的最低产量是 A.100 台 B.120 台 C.150 台 D.180 台 ( )
10.某学校要召开学生代表大会,规定各班每 10 人推选一名代表,当各班人数除以 10
)
7.若方程 a x x a 0 有两个解,则实数 a 的取值范围是 A. (1, ) B. (0,1) C. (0, )
8.如下图△ABC 为等腰直角三角形,直线 l 与 AB 相交且 l⊥AB,直线 l 截这个三角形所 得的位于直线右方的图形面积为 y,点 A 到直线 l 的距离为 x,则 y=f(x)的图象大致 为 ( )
D.(3,4)
有关二次函数的零点问题
高中数学讲义:零点存在的判定与证明

零点存在的判定与证明一、基础知识:1、函数的零点:一般的,对于函数()y f x =,我们把方程()0f x =的实数根0x 叫作函数()y f x =的零点。
2、零点存在性定理:如果函数()y f x =在区间[],a b 上的图像是连续不断的一条曲线,并且有()()0f a f b ×<,那么函数()y f x =在区间(),a b 内必有零点,即()0,x a b $Î,使得()00f x =注:零点存在性定理使用的前提是()f x 在区间[],a b 连续,如果()f x 是分段的,那么零点不一定存在3、函数单调性对零点个数的影响:如果一个连续函数是单调函数,那么它的零点至多有一个。
因此分析一个函数零点的个数前,可尝试判断函数是否单调4、几个“不一定”与“一定”(假设()f x 在区间(),a b 连续)(1)若()()0f a f b ×<,则()f x “一定”存在零点,但“不一定”只有一个零点。
要分析()f x 的性质与图像,如果()f x 单调,则“一定”只有一个零点(2)若()()0f a f b ×>,则()f x “不一定”存在零点,也“不一定”没有零点。
如果()f x 单调,那么“一定”没有零点(3)如果()f x 在区间(),a b 中存在零点,则()()f a f b ×的符号是“不确定”的,受函数性质与图像影响。
如果()f x 单调,则()()f a f b ×一定小于05、零点与单调性配合可确定函数的符号:()f x 是一个在(),a b 单增连续函数,0x x =是()f x 的零点,且()0,x a b Î,则()0,x a x Î时,()0f x <;()0,x x b Î时,()0f x >6、判断函数单调性的方法:(1)可直接判断的几个结论:① 若()(),f x g x 为增(减)函数,则()()f x g x +也为增(减)函数② 若()f x 为增函数,则()f x -为减函数;同样,若()f x 为减函数,则()f x -为增函数③ 若()(),f x g x 为增函数,且()(),0f x g x >,则()()f x g x ×为增函数(2)复合函数单调性:判断()()y f g x =的单调性可分别判断()t g x =与()y f t =的单调性(注意要利用x 的范围求出t 的范围),若()t g x =,()y f t =均为增函数或均为减函数,则()()y f g x =单调递增;若()t g x =,()y f t =一增一减,则()()y f g x =单调递减(此规律可简记为“同增异减”)(3)利用导数进行判断——求出单调区间从而也可作出图像7、证明零点存在的步骤:(1)将所证等式中的所有项移至等号一侧,以便于构造函数(2)判断是否要对表达式进行合理变形,然后将表达式设为函数()f x (3)分析函数()f x 的性质,并考虑在已知范围内寻找端点函数值异号的区间(4)利用零点存在性定理证明零点存在例1:函数()23x f x e x =+-的零点所在的一个区间是( )A.1,02æö-ç÷èø B.10,2æöç÷èø C.1,12æöç÷èø D.31,2æöç÷èø思路:函数()f x 为增函数,所以只需代入每个选项区间的端点,判断函数值是否异号即可解:1211234022f e -æöæö-=+×--=-<ç÷ç÷èøèø,()020f =-<11232022f æö=+×-=-<ç÷èø()12310f e e =+-=->()1102f f æö\×<ç÷èø01,12x æö\Îç÷èø,使得()00f x =答案:C例2:函数()()ln 1f x x x =-+的零点所在的大致区间是( )A.31,2æöç÷èø B.3,22æöç÷èøC.()2,eD.(),e +¥思路:先能判断出()f x 为增函数,然后利用零点存在性判定定理,只需验证选项中区间端点函数值的符号即可。
函数的零点

函数与方程1.函数的零点 (1)定义:对于函数y =f (x )(x ∈D ),把使f (x )=0成立的实数x 叫做函数y =f (x )(x ∈D )的零点. (2)函数的零点与相应方程的根、函数的图象与x 轴交点间的关系:方程f (x )=0有实数根⇔函数y =f (x )的图象与x 轴有交点⇔函数y =f (x )有零点. (3)函数零点的判定(零点存在性定理):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 )=0,这个c 也就是方程f (x )=0的根.2.二分法对于在区间[a ,b ]上连续不断且f (a )·f (b )<0的函数y =f (x ),通过不断地把函数f (x )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.回顾训练1.下列图象表示的函数中能用二分法求零点的是( )2.若函数f (x )=ax +b 有一个零点是2,那么函数g (x )=bx 2-ax 的零点是( ) A .0,2 B .0,12C .0,-12D .2,-123.根据表格中的数据,可以判定方程e x -x -2=0的一个根所在的区间为( )A.(-1,0) C .(1,2)D .(2,3)4.用二分法求函数y =f (x )在区间(2,4)上的近似解,验证f (2)·f (4)<0,给定精确度ε=0.01,取区间(2,4)的中点x 1=2+42=3,计算得f (2)·f (x 1)<0,则此时零点x 0∈________(填区间).5.已知函数f (x )=x 2+x +a 在区间(0,1)上有零点,则实数a 的取值范围是________.确定函数零点所在的区间[例1]设f (x )=e x +x -4,则函数f (x )的零点位于区间( ) A .(-1,0) B .(0,1) C .(1,2)D .(2,3)针对训练1.设函数y =x 3与y =⎝⎛⎭⎫12x -2的图象交点为(x 0,y 0),则x 0所在的区间是( ) A .(0,1) B .(1,2) C .(2,3)D .(3,4)判断函数零点个数[例2] (2012·北京高考)函数f (x )=x 12-⎝⎛⎭⎫12x 的零点的个数为( )A .0B .1C .2D .3针对训练2.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x +1,x ≤0,log 2x ,x >0,则函数y =f (f (x ))+1的零点个数是( )A .4B .3C .2D .1[判断函数零点个数的常用方法(1)解方程法:令f (x )=0,如果能求出解,则有几个解就有几个零点.(2)零点存在性定理法:利用定理不仅要判断函数在区间[a ,b ]上是连续不断的曲线,且f (a )·f (b )<0,还必须结合函数的图象与性质(如单调性、奇偶性、周期性、对称性)才能确定函数有多少个零点.(3)数形结合法:转化为两个函数的图象的交点个数问题.先画出两个函数的图象,看其交点的个数,其中交点的个数,就是函数零点的个数.函数零点的应用[例3] 已知函数f (x )=e x -x +a 有零点,则a 的取值范围是________.针对训练3、 如图所示为f (x )=x 3+bx 2+cx +d 的图象,则x 21+x 22的值是( )A.23 B.43 C.83D.169巩固训练1.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x -1,x ≤1,1+log 2x ,x >1,则函数f (x )的零点为( )A.12,0 B .-2,0 C.12D .02.设f (x )=x 3+bx +c 是[-1,1]上的增函数,且f ⎝⎛⎭⎫-12·f ⎝⎛⎭⎫12<0,则方程f (x )=0在[-1,1]内( )A .可能有3个实数根B .可能有2个实数根C .有唯一的实数根D .没有实数根3.已知函数f (x )的图象是连续不断的,x 、f (x )的对应关系如下表:A .区间[1,2]和[2,3]B .区间[2,3]和[3,4]C .区间[2,3]、[3,4]和[4,5]D .区间[3,4]、[4,5]和[5,6]4.函数f (x )=2x -2x -a 的一个零点在区间(1,2)内,则实数a 的取值范围是( )A .(1,3)B .(1,2)C .(0,3)D .(0,2)解析:选C 由条件可知f (1)f (2)<0,即(2-2-a )(4-1-a )<0,即a (a -3)<0,解之得0<a <3.5.用二分法研究函数f (x )=x 3+3x -1的零点时,第一次经计算f (0)<0,f (0.5)>0可得其中一个零点x0∈______,第二次应计算________.6.若函数f(x)=a x-x-a(a>0且a≠1)有两个零点,则实数a的取值范围是________.7.已知函数f(x)=x2+(1-k)x-k的一个零点在(2,3)内,则实数k的取值范围是________.8.关于x的二次方程x2+(m-1)x+1=0在区间[0,2]上有解,求实数m的取值范围.。
函数的零点

新概念:
一般地,如果函数y=f(x)在实数a处的值等于零,即 f(a)=0,则a叫做这个函数的零点. 注:1.零点是图像与x轴交点的横坐标a,不是号零点两种.
3.如果函数y=f(x)在一个区间[a,b]上的图像不间
断,并且在它的两个端点处的函数值异号,即
C.有且只有一个
D.可能有无数个
3.已知函数f(x)满足f(2+x)=f(2-x)(x∈R),且函数f(x)有 四个不同零点x1,x2,x3,x4,则x1+x2+x3+x4= 8 ;若 有5个不同零点x1,x2,x3,x4,x5,则x1+x2+x3+x4+x5= 10 .
小贴士:研究函数零点的一个重要方法是数形结合!
4.关于x的一元二次方程x2+(a2-1)x+a-2=0一根大于1, 另一根小于1,求实数a的取值范围。 (-2<a<1) 5.若关于x的方程kx2-(2k+1)x-3=0在(-1,1)和(1,3)内 各有一个实根,求实数k的取值范围 (K<-4,或k>2) 小贴士:1.一元二次方程实根分布问题; 2.函数、方程、不等式是紧密联系在一起的;
f(a)f(b)<0,则这个函数在这个区间上至少有一 个零点,即至少存在一点x0∈(a,b),使f(x0)=0.
做一做: 1.若函数f(x)=3ax-2a+1在[-1,1]上存在零点,则实数a 的取值范围为 a≤-1,或a≥1/5 。 2.若函数f(x)在R上递增,则y=f(x)的零点(B ) A.至少有一个 B.至多有一个
3.转换过程要注意同解性。
6.若函数f(x)=x2+2x-a在区间[-3,3]上有两相异零点, 则实数a的取值范围为 -1<a≤3 。 思考:除了刚才实根分布方法,还可以怎么解?
22.函数的零点

其中 ( z ) 在点z0解析, 且 ( z0 ) 0.
定理1 不恒为零的解析函数的零点必是 孤立零点. 这是解析函数又一个 解析函数的特性. 对于实可微函数, 其
定理 设函数f (z)在单连通区域 D上的解 零点不一定是孤立的,例如函数 1 C是 D内分段光滑 (或可求长)的Jordan曲线, z 2 x sin , x 0 f ( x) x C的内部区域 , 则f (z)在z0处存在各阶导数, 并 x0 0, 1z ) n! x f ( (n) n 1, 2, 在零点x=0处可微,但是 f ( z0 ) d z n n 1 2πi C ( z n z z 0) C lim xn 0. 也是f (z)的零点,且 ( n 1,2,3, ), n
该邻域内可展开成 Taylor 方法奠定了基础 . 级数. 由已知条件知, 该
可展开为幂级数
注 这个定理为把函数展开成Taylor级数的间接
f ( z ) cn ( z z0 ) n ,
cn
0
内解析 , z0 为D内的一点, R为 z0 到 n! (D是全平面时, R=+), 则 f ( z ) 在
3
2 f (1) 3 z 3 0, 所以可见 解 (1) 由于 z 1
z 1 是 f ( z ) 的1级零点 . 只有一个零点?
(2) 显然,zk 2k ( k 0, 1, 2, ) 是 f (z) 的零点. 由于
f (2k ) 0,
f (2k ) sin z
D内的点,且在 z z0 R 内可展成幂级数
( z z0 ) n , f ( z ) cn
第15节 函数的零点

典例分析:
例 4:已知函数 f(x)的图象是连续不断的,有如下的 x,f(x)的对应表:
则函数 f(x)存在零点的区间有( )
A.区间[2,3]和[3,4]
B.区间[3,4]、[4,5]和[5,6]
C.区间[2,3]、[3,4]和[4,5] D.区间[1,2]、[2,3]和[3,4]
解:由已知条件可得:f(1)=﹣8<0,f(2)=2>0,f(3)=﹣3<0,f(4)=5
高中数学 必修一
第二章 函数 第15节 函数的零点
第二章 函数
第十五节 函数的零点
必备新知
1.函数的零点
如果函数 y=f(x)在实数 α 处的值等于零,即 f(α)=0,则 α 叫做这个函数的零点.在坐标系
中表示图象与 x 轴的公共点是(α,0).
典例分析:
例 1:求下列函数的零点: (1)f(x)=-x2-2x+3; (2)f(x)=x4-1.
3.已知函数
则方程 f(x)+1=0 的实根个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
解:画出函数
和 y=﹣1 的图象,
方程 f(x)+1=0 即 f(x)=﹣1, 结合图象易知这两个函数的图象有 2 交点, 则方程 f(x)+1=0 的实根个数为 2. 故选 C.
4.已知函数 f(x)是定义在 R 上的奇函数,且在区间(0,+∞)上单调,f(2) >0>f(1),则函数 f(x)的零点个数为( ) A.0 B.1 C.2 D.3
典例分析:
例 6:(1)函数 f(x)=x2﹣2x+a 在区间(1,3)内有一个零点,则实数 a 的取值
范围是( )
A.(﹣3,0)
B.(解:﹣∵3令,f1()x)=Cx2.﹣(2x﹣+a1,,它3的)对称D轴.为(x﹣=1,1,1)
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例3.若方程7x2-(k+13)x+k2-k-2=0的两
实根分别在区间(0,1),(1,2)内,则( )
3 (A) k 2
(B)k<3或k>4
(C)-1<k<1或3<k<4
(D)-2<k<-1或3<k<4 解:函数f(x)=7x2-(k+13)x+k2-k-2的图象 是开口向上的抛物线,两个零点分别在(0,1), (1,2)内,所以由图象可知,函数y=f(x)满足
例4.已知m∈R,函数f(x)=m(x2-1)+x-a恒有
零点,求实数a的取值范围。 解:(1)当m=0时,f(x)=x-a=0解得x=a恒 有解,此时a∈R; (2)当m≠0时,∵ f(x)=0,即mx2+x-m-a=0 恒有解,
∴ △1=1+4m2+4am≥0恒成立,
令g(m)=4m2+4am+1,
f (c) f (d ) ___ 0( 或 )
a 0
y
b
c
d
x
若函数y f ( x)在区间[a, b]上有定 义,而且满足f a f b 0, 则函数
y y
y f x 在区间a, b 内一定存在零点吗?
0 a
y 0a
b x
0 a
b
x
b
x
零点存在性定理:
2 f (0) 0 k k 2 0 f (1) 0 ,即 k 2 2k 8 0 , f (2) 0 k 2 3k 0 k 2或k 1 解得, 2 k 4 k 3或k 0
所以-2<k<-1或3<k<4,选D。
所以:
方程f ( x) = 0有实数根 ? ? 函数y 函数y f ( x )的图象与x轴有交点 f ( x )的有零点
二次函数零点的类型: (1)函数图象通过零点且穿过x轴, 函数的值变号,这类零点叫变号零点 (2)函数图象通过零点未穿过x轴, 函数的值变号,这类零点叫不变号零点
即兴练习
1、函数y=x2-5x+6的零点是( D ) A(3,0),(2,0); C x=3 ;
只有一个吗?
至少有一个, 可以有多个。
(3)再加上什么条件就“有且仅有一个零点”呢? 连续不断 如果函数 y f ( x)在区间a, b上的图象是 的一条曲线,并且 f(a)· f(b)<0,并且是单调函数,那么
y f (x)在区间 (a,b)内有且只有一个零点。
y
0 a
b x
(4) 若函数y= f( x ) 在区间(a, b)内有零点,一 定能得出f( a )· b )<0的结论吗? f(
(m 2) 2 4(5 m) 0 f (2) 0 2m 2 2
m 16 0 解得 4 2(m 2) 5 m 0 m 2
2
m 4或m 4 m 5 所以 m 2
2
B D
x=2 ; 2和3.
2、若函数f x x 2 x a没有零点, 则实数a的取值范围是 A、a 1 C、a 1 B、a 1 D、a 1
B
什么条件下才能确 定零点的存在呢?
f ( x) x 2 2 x 3 的图象, 二次函数
可以发现
-1 ① 在区间[-2,1]上有零点______。 5 -4 计算 f (2) _______, f (1) _______, 发现 f (2) ·f (1)< _____0 (<或>) . ② 在区间[2,4]上是否也具有这种
函数的零点
函数的零点
在坐标系中表示图象与x轴的公共点是 (-2,0)、(3,0)。
零点的定义:
一般地,如果函数y=f(x)在实数α处的 值等于0,即f(α)=0,则α叫做这个函 数的零点。在坐标系中表示图象与x
轴的公共点是(α,0)。
一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的根与二次函数 . y= ax2+bx+c(a≠0)的零点,以 a 0为例画图
特点呢?
观察下面函数y f (x)的图象
f (b) f (c) 0( 或 ) __
f (a) f (b) __ 0( 或 ) 有 (有 / 无)零点; (2)在区间b, c上 ____
(3)在区间c, d 上有 __ (有 / 无)零点;
有 (1)在区间[a, b]上 ___(有 / 无)零点;
即-5<m≤-4.
判别式
y=ax2+bx+c 的图象
x1
>0
y
0
y y
<0
0
x2 x 0 x1
x
0
x
ax2+bx+c=0 的根
函数的零点
两个不相等的 实数根x1 、x2
有两个相等的 实数根x1 = x2
一个零点x= b 2a
无实数根 无零点
两个零点 x1 , x2
方程f ( x ) = 0的实数根 ? ? 函数y 函数y f ( x )的图象与x轴交点的横坐标 f ( x )的零点
∵g(m)≥0恒成立, ∴ △2=16a2-16≤0,解得-1≤a≤1。 综上所述知,当m=0时,a∈R; m≠0时,-1≤a≤1。
例5.方程x2+(m-2)x+5-m=0的两根都大于
2,求实数a的取值范围。
解:令f(x)= x2+(m-2)x+5-m,要使f(x)=0 的两根都大于2,则应满足
x y
… …
-1.5
-1 -0.5 0 1.88 2
0.5
1
1.5
2
2.5
…
-4.38 0
1.13 0
-0.63 0
2.63 …
在直角坐标系内描 点连线,这个函数 的图象如图所示。
例题2:在下列哪个区间内,函数f (x)= x3+3x-5 一定有零点( C ) A、(-1,0) B、(0,1) C、(1,2) D、(2,3) 变式:已知函数f(x)的图象是连续不断的, 且有如下的x ,f(x)对应值表: x 1 2 3 4 5 6 7 –7 11 –5 –12 –26 f(x) 23 9 那么该函数在区间[1,6]上有( B )零点. A、只有3个 B、至少有3个 C、至多有3个 D、无法确定
如果函数
y f ( x)在区间a, b上的图象是 连续不断
那么 y f (x)在区间 的一条曲线,并且 f(a)· f(b)<0, (a,b)内有零点,即存在 c (a, b), 使得f (c) 0, 这个 c也就是方程 f ( x) 0的根。
(1)两个前提条件缺一不可 (2)“有零点”是指有几个零点呢?
y
0
a
bbb
bb
bb
反之不成立!
b b bb x
b
(5)定理的作用:判定零点的存在, 并找出零点所在的区间。
解方程
定理法
例1. 求函数y=x3-2x2-x+2的零点,并画出 它的图象。 解:因为x3-2x2-x+2=x2(x-2)-(x-2) =(x-2)(x+1)(x-1). 所以函数的零点为-1,1,2. 3个零点把x轴分成4个区间:(-∞,-1)、 (-1,1)、(1,2)、(2,+∞)。 在这四个区间内,取x的一些值,以及零点, 列出这个函数的对应值表: